ศึกษาสเต็มเซลล์ใน "ปลาม้าลาย" สานฝันสร้างอวัยวะใหม่ในคน

นักวิจัยเมืองเบียร์เผย "ปลาม้าลาย" ตัวเล็ก ร่างกายโปร่งใส ขยายพันธุ์ง่าย โมเดลศึกษาวิจัยชนิดใหม่ที่กำลังมาแรงในวงการแพทย์และสเต็มเซลล์ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจชีววิทยาและศักยภาพของเซลล์ต้นกำเนิดมากขึ้น อาจทำฝันมนุษย์สร้างอวัยวะใหม่ทดแทนของเดิมให้เป็นจริงได้

"หนูทดลอง" เป็นที่รู้จักกันมานานแล้ว แต่ "ปลาทดลอง" อาจยังไม่คุ้นหูกันสักเท่าไหร่ ทว่าเป็นที่รู้จักในวงการวิจัยนานาชาติมาหลายสิบปีแล้ว และขณะนี้ "ปลาม้าลาย" (zebrafish) กำลังมาแรงอย่างมากในการใช้เป็นโมเดลศึกษาชีววิทยาของเซลล์ต้นกำเนิด ระบบประสาท และการแสดงออกของยีนต่างๆ

ศ.ดร.อูเว สเตรห์เลอ (Uwe Strähle) ผู้อำนวยการสถาบันพิษวิทยาและพันธุศาสตร์ (Institute of Toxicology and Genetics: ITG) เมืองคาร์ลสรูห์ (Karlsruhe) เยอรมนี ได้บรรยายพิเศษถึงประโยชน์ของปลาม้าลายต่อการวิจัยสเต็มเซลล์ในการประชุมวิชาการด้านเซลล์ต้นกำเนิดระหว่างนักวิจัยไทยและเยอรมัน โดยสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) เมื่อต้นเดือน พ.ย. ที่ผ่านมา ณ โรงแรมมิราเคิลแกรนด์ คอนเวนชั่น กรุงเทพฯ

"ปลาม้าลายและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก (amphibian) บางชนิดสามารถสร้างอวัยวะขึ้นใหม่ขึ้นมาทดแทนของเดิมที่ชำรุดเสียหายได้ เช่นทดลองตัดเส้นประสาทที่ตา (optic nerve) หรือทำให้เกิดการบาดเจ็บที่ไขสันหลัง (spinal cord) สัตว์เหล่านี้สามารถซ่อมแซมตัวเองได้และกลับมาทำงานได้ดังเดิม หรือแม้แต่การตัดกล้ามเนื้อหัวใจของสัตว์ดังกล่าวออกราว 20% เขาก็สามารถสร้างกล้ามเนื้อหัวใจขึ้นมาทดแทนส่วนที่ขาดหายไปให้เหมือนเดิมได้ ขณะที่คนเราทำไม่ได้" ศ.ดร.สเตรห์เลอ กล่าวถึงการซ่อมแซมตัวเองที่น่าอัศจรรย์ของปลาม้าลาย

"การศึกษาและทำความเข้าใจกระบวนการต่างๆ เหล่านี้ในปลาม้าลาย จะช่วยให้มนุษย์เราเข้าใกล้ความฝันที่เราจะสามารถสร้างอวัยวะทดแทนขึ้นมาใหม่ได้ด้วยตัวเองเมื่อได้รับบาดเจ็บ อาจทำให้เราค้นพบวิธีเปลี่ยนเซลล์ในมนุษย์เพื่อให้สามารถซ่อมแซมตัวเองได้เหมือนอย่างในปลาม้าลาย" ศ.ดร.สเตรห์เลอ เผย

จากการศึกษาปลาม้าลาย ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อมูลว่า ในอวัยวะของปลาม้าลายตัวเต็มวัยมีเซลล์ต้นกำเนิดอยู่มากมาย และมากกว่าในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมาก ในสมองของปลาม้าลายมีสเต็มเซลล์พัฒนาไปเป็นเซลล์ประสาทเซลล์ใหม่ได้มากกว่า 16 แห่ง ขณะที่ในคนหรือในหนูมีเพียงแค่ 2 แห่งเท่านั้น

การค้นพบกลไกนี้ในปลาม้าลายทำให้นักวิจัยมีความหวังมากขึ้นที่จะสามารถกระตุ้นให้สมองส่วนอื่นๆ ของมนุษย์มีการสร้างเซลล์สมองขึ้นใหม่ในผู้ป่วยโรคพาร์กินสัน, อัลไซเมอร์ และโรคอื่นๆที่เซลล์สมองถูกทำลายได้

ศ.ดร.สเตรทเลอ กล่าวต่อว่า เริ่มมีการศึกษาสเต็มเซลล์ในผู้ใหญ่ของปลาม้าลายเมื่อประมาณ 10 ปีที่ผ่านมา โดยได้ศึกษาสเต็มเซลล์จากตัวอ่อนของปลาม้าลายมาก่อนหน้านั้นแล้วเคยมีการศึกษาสเต็มเซลล์ในผู้ใหญ่ของปลาและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกชนิดอื่นมาก่อนแล้วเช่นกัน

การศึกษาในปลาม้าลายได้รับความนิยมจากนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก โดยได้มีการจัดประชุมวิชาการเกี่ยวกับปลาม้าลายครั้งล่าสุดที่กรุงอัมสเตอร์ดัม ประเทศเนเธอแลนด์ เมื่อเดือน ก.ค. ที่ผ่านมา มีผู้เข้าร่วมประชุมจากทั่วโลกกว่า 800 คน มีผู้ศึกษาปลาม้าลายกว่า 200 ห้องแล็บ ในหลายประเทศ เช่น ญี่ปุ่น สิงคโปร์ ออสเตรเลีย นิวซีแลนด์ ยุโรป และอเมริกา

อีกทั้งยังมีผลงานวิจัยปลาม้าลายในทางการแพทย์ตีพิมพ์ในวารสารชั้นนำของโลกมากเป็นอันดับต้นๆ เช่น เนเจอร์ (Nature) ,เซลล์ (Cell) และไซน์ (Science) เป็นต้น

ศ.ดร.สเตรห์เลอ เปรียบเทียบระหว่างการทดลองในปลาม้าลายและหนูว่า นักวิจัยสามารถศึกษาชีววิทยาของสเต็มเซลล์อย่างคร่าวๆ ได้ในขอบเขตที่กว้างกว่า เมื่อมียีนกลายพันธุ์และได้รับผลจากสารเคมี และมักศึกษาการยับยั้งการแสดงออกของยีนในระดับอาร์เอ็นเอ หรือน็อคดาวน์ยีน (knock-down gene) ขณะที่ในหนูจะมุ่งเน้นที่การน็อคเอ้าต์ยีน (knock-out gene) หรือการตัดยีนในตำแหน่งที่ต้องการศึกษาออกไปเพื่อดูการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น ซึ่งวิธีนี้เป็นประโยชน์อย่างมากต่อการศึกษาสเต็มเซลล์ในจากผู้ใหญ่

นอกจากใช้ปลาม้าลายเป็นต้นแบบในการศึกษาเกี่ยวกับสเต็มเซลล์แล้วยังเป็นต้นแบบศึกษาในเรื่องอื่นๆ ได้เป็นอย่างดีด้วยเช่นกัน เช่น พัฒนาการทางชีววิทยา (developmental biology), พัฒนาการของประสาทชีววิทยา (developmental neurobiology), กลไกการเกิดโรคต่างๆ, การตอบสนองต่อสารพิษ และอาจมีการขยายขอบเขตการศึกษาสู่หัวข้ออื่นๆ อีกในอนาคต

ศ.ดร.สเตรห์เลอ อธิบายว่า งานวิจัยการตอบสนองของปลาม้าลายเมื่อได้รับสารพิษ โดยการนำปลาม้าลายแช่ในสารละลายที่มีสารพิษหรือสารเคมีชนิดต่างๆ เจือปนอยู่ แล้วนำมาศึกษาการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น ซึ่งในสิ่งแวดล้อมก็มีการปนเปื้อนของสารพิษเหล่านี้อยู่มากมาย ดังนั้นปลาม้าลายจึงให้ประโยชน์ในการประเมินคุณภาพของสิ่งแวดล้อมได้ด้วย

ยิ่งไปกว่านั้นยังพบว่าประสาทชีววิทยาของปลาม้าลายมีความคล้ายคลึงกับระบบรับส่งสัญญาณประสาทในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ปลาม้าลายจึงเป็นประโยชน์อย่างมากทางด้านเภสัชศาสตร์และพิษวิทยา

ทั้งนี้ ปลาม้าลายเป็นปลาขนาดเล็กอาศัยอยู่ในแหล่งน้ำทั่วไป และพบมาในแถบเอเชียใต้ ปลาม้าลายวางไข่ตลอดปี อีกทั้งมีราคาถูก เอื้อต่อการเป็นตัวแทนของสัตว์มีกระดูกสันหลังสำหรับศึกษาวิจัยทางด้านชีววิทยาและพันธุศาสตร์

มีการนำปลาม้าลายมาใช้เป็นสัตว์ทดลองครั้งแรกในช่วงทศวรรษที่ 70 โดยจอร์จ สเตรซิงเกอร์ (George Streisinger) จากมหาวิทยาลัยโอเรกอน (University of Oregon) สหรัฐฯ และด้วยรูปร่างที่โปร่งใส จึงง่ายต่อการศึกษากลไกต่างๆ ที่เกิดขึ้นในปลาม้าลาย ซึ่งเป็นการเพิ่มโอกาสในการศึกษาสรีรวิทยาของระบบประสาท (neurophysiology) ทำให้มีประโยชน์ต่อวงการแพทย์อย่างยิ่ง