ส่วนปลายของโครโมโซม เราเรียกว่า “เทโลเมียร์” Telomere

3 นักวิทย์สัญชาติมะกัน จับมือกันรับโนเบลแพทย์ 2009 หลังค้นพบกลไกช่วยปกป้องโครโมโซมไม่ให้ถูกทำลาย ไขความลับชะลอวัยของเซลล์ ทั้งยังช่วยอธิบายได้ว่า เหตุใดเซลล์มะเร็งจึงอยู่ได้ไม่รู้จักแก่ตาย ปูทางสู่การรักษามะเร็งแบบใหม่ ใช้วัคซีนทำลายเอนไซม์ตัวสร้างเทโลเมียร์ให้เซลล์เนื้อร้าย

SWEDEN-NOBEL-MEDICINE
Nobel Prize in Medecine on October 5, 2009 in Stockholm for discovering an enzyme which helps chromosomes in cells stay eternally young.

สมัชชาโนเบล ที่สถาบันแคโรลินสกา (The Nobel Assembly at Karolinska Institute) สวีเดน ได้ประกาศผลผู้ได้รับรางวัลโนเบล สาขาสรีรศาสตร์ หรือการแพทย์ ประจำปี 2009 เมื่อเวลาประมาณ 16.30 น.ของวันที่ 5 ต.ค.2552 ตามเวลาประเทศไทย โดยแบ่งรางวัลออกเป็น 3 ส่วนให้แก่บุคคล 3 คนด้วยกัน จากการค้นพบกลไกการป้องกันโครโมโซมถูกทำลายด้วยโครงสร้างเทโลเมียร์ (telomeres) ที่ปลายสายโครโมโซม และเอนไซม์เทโลเมอเรส (telomerase)

ผู้ได้รับรางวัลทั้ง 3 คน ได้แก่ เอลิซาเบธ แบลกเบิร์น (Elizabeth H. Blackburn) วัย 61 ปี จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ในซานฟรานซิสโก (University of California,San Francisco), แครอล ไกรเดอร์ (Carol W. Greider) วัย 48 ปี จากคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ (Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore, MD, USA) และ แจ๊ค โซสตาค (Jack W. Szostak) วัย 57 ปี จากสถาบันการแพทย์โอเวิร์ด ฮิวจ์ส (Howard Hughes Medical Institute) สหรัฐฯ

ทั้งนี้ ผู้ได้รับรางวัลโนเบลแพทย์ชุดล่าสุดได้ค้นพบว่า ในระหว่างเกิดการทำสำเนาดีเอ็นเอ ซึ่งอยู่ในกระบวนการแบ่งเซลล์ เพื่อให้เซลล์ที่แบ่งตัวออกไปได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมที่ถูกต้องสมบูรณ์นั้นเป็นอย่างไร หรือจะทำอย่างไรไม่ให้โครโมโซมถูกย่อยสลายไประหว่างนั้นได้อย่างไร โดยพบว่าที่ปลายสุดของโครโมโซมมีส่วนที่เรียกว่า “เทโลเมียร์” และสามารถสังเคราะห์เพิ่มขึ้นได้ด้วยเอนไซม์ “เทโลเมอเรส”

แบลกเบิร์น และโซสตาค ศึกษาวิจัยจนค้นพบว่า รหัสดีเอ็นเอแปลกประหลาดที่อยู่บริเวณส่วนปลายสุดของโครโมโซม (เทโลเมียร์) นั้น คือ ส่วนสำคัญที่ช่วยป้องกันไม่ให้โครโมโซมถูกทำลาย

ในเวลาต่อมาไกรเดอร์ซึ่งขณะนั้นเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา โดยมีแบล็คเบิร์นเป็นอาจารย์ที่ปรึกษา ทั้งคู่ สามารถแยกเอนไซม์เทโลเมอเรสจากเซลล์ได้ ซึ่งเอนไซม์นี้ มีหน้าที่สร้างเทโลเมียร์ที่ปลายแท่งโครโมโซม การค้นพบนี้จึงช่วยอธิบายได้ว่า โครโมโซมของสิ่งมีชีวิตได้รับการปกป้องมิให้เสื่อมสลายได้อย่างไร ซึ่งเป็นการค้นพบกลไกพื้นฐานภายในเซลล์ ที่เปิดมิติใหม่ในองค์ความรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต และนำไปสู่การพัฒนาวิธีรักษาโรคแบบใหม่ทางการแพทย์

มูลนิธิรางวัลโนเบล ให้คำอธิบายว่า หากเทโลเมียร์ที่ปลายโครโมโซมหดสั้นลงเรื่อยๆ นั่นหมายถึงเซลล์แก่ลง

ขณะเดียวกัน หากเอนไซม์เทโลเมอเรสยังคงทำงานอย่างหนัก ก็จะรักษาความยาวของเทโลเมียร์ไว้ได้ ซึ่งกรณีนี้สามารถพบได้ในเซลล์มะเร็ง ที่สามารถดำรงอยู่ได้ราวกับเป็นอมตะ

ทว่าหากเกิดความผิดปกติกับเทโลเมอเรส จะส่งผลให้เกิดการทำลายเซลล์ ซึ่งพบได้ในโรคทางพันธุกรรมบางโรค เช่น โรคโลหิตจางบางชนิด (congenital aplastic anemia) ซึ่งมีการแบ่งตัวของสเต็มเซลล์ในไขกระดูก ไม่เพียงพอต่อการสร้างเม็ดเลือด รวมทั้งโรคที่เกี่ยวกับผิวหนังและโรคปอดบางชนิดที่เกิดจากการได้รับถ่ายทอดพันธุกรรมที่ผิดปกติ

ทว่า เซลล์ทั่วไปที่ไม่มีการแบ่งตัวเกิดขึ้นบ่อยนัก โครโมโซมก็จะไม่ถูกทำให้หดสั้นลงได้ง่าย และไม่จำเป็นต้องมีกิจกรรมของเอนไซม์เทโลเมอเรสในอัตราที่สูงมากนัก ซึ่งจะตรงข้ามกับในเซลล์มะเร็ง ที่มีความสามารถในการแบ่งตัวได้อย่างไม่จำกัด และรักษาสภาพของเทโลเมียร์ไว้ เพราะมีกิจกรรมของเอนไซม์เทโลเมอเรสเพิ่มสูงขึ้นมากกว่าในเซลล์ปกติ นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเซลล์มะเร็งจึงหลีกหนีความแก่ชราได้

อีกทั้ง การค้นพบความลับนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถที่จะรักษามะเร็งได้ด้วยการทำลายเทโลเมอเรสในเซลล์มะเร็งให้หมดไป ซึ่งขณะนี้ก็มีการศึกษาในเรื่องนี้กันอย่างกว้างขวาง รวมทั้งการทดลองวัคซีนต้านเซลล์ที่มีกิจกรรมของเอนไซม์เทโลเมอเรสที่สูงผิดปกติในระดับคลินิกด้วย

อย่างไรก็ดี การค้นพบของทั้ง 3 คนนี้ มีผลต่อวงการวิทยาศาสตร์อย่างมาก เพราะนักวิทยาศาสตร์จำนวนไม่น้อย เคยสงสัยและคาดคะเนกันว่า การที่สายเทโลเมียร์ที่ปลายโครโมโซมหดสั้นลงเรื่อยๆ เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เซลล์แก่ลง และเป็นเหตุผลที่ทำให้อวัยวะในร่างกายเสื่อมสภาพลงเมื่อเข้าสู่วัยชรา

ทว่า ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ตระหนักแล้วว่า กระบวนการแก่ลงของเซลล์มีความซับซ้อนอย่างยิ่ง และมีปัจจัยหลายอย่างที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเทโลเมียร์ก็เป็นหนึ่งในปัจจัยเหล่านั้นด้วย และงานวิจัยทางด้านนี้ ก็ยังคงได้รับความสนใจจากนักวิทยาศาสตร์อย่างมากเพื่อไขข้อข้องใจดังกล่าว

ทั้งนี้ เทโลเมียร์ถูกค้นพบครั้งแรกในช่วงต้นของทศวรรษ 1930 โดยแฮร์มันน์ มุลเลอร์ (Hermann Muller: ได้รับรางวัลโนเบลปี 1946) และบาบารา แม็คคลินทอค (Barbara McClintock: ได้รับรางวัลโนเบลปี 1983) ที่สังเกตพบว่า โครงสร้างที่อยู่บริเวณปลายสุดของโครโมโซม มีหน้าที่คล้ายกับคอยปกป้องโครโมโซมไม่ให้เกิดความเสียหาย จากการที่เกิดปฏิกิริยายึดติดกับโครโมโซมอีกแท่งหนึ่ง ซึ่งขณะนั้นยังเป็นเพียงข้อสงสัย และยังเป็นปริศนาสำหรับนักวิทยาศาสตร์ กระทั่งนักวิทยาศาสตร์โนเบลแพทย์ปีล่าสุดศึกษาจนรู้กลไกที่แน่ชัด และไขความลับเรื่องอายุขัยของเซลล์ได้ดังกล่าว

ทว่า นาทีนี้ เทโลเมียร์เป็นปัจจัยสำคัญในศาสตร์แห่งการชะลอวัย เพราะคุณสมบัติเด่นที่ชะลออายุขัยของเซลล์

ความลับของเซลล์ชรา

ส่วนปลายของโครโมโซม เราเรียกว่า “เทโลเมียร์” Telomere
ส่วนปลายของโครโมโซม เราเรียกว่า “เทโลเมียร์” Telomere

คำถามหนึ่งที่เกิดคือ การที่เซลล์แสดงอาการเหนื่อยล้าเกิดขึ้นกับเซลล์ในร่างกายของเราหรือไม่ ถ้าเกิดก็อาจใช้เป็นคำอธิบายได้ว่าทำไมเซลล์ที่แบ่งตัวเร็วจึงแก่เร็ว เช่น เซลล์ผิว-หนังและเซลล์ระบบภูมิคุ้มกันเป็นต้น แต่เหตุผลนี้นักชีววิทยายังไม่เชื่อเพราะเซลล์ผิวหนังและเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันมีประสิทธิภาพในการสร้างเซลล์ใหม่แทนที่เซลล์เก่าได้ดีมากและไม่เห็นว่าเซลล์ผิวหนังมีเซลล์เก่า ๆ สะสมอยู่ให้เห็นแต่อย่างใด

ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์พบว่าโมเลกุลชนิดหนึ่งซึ่งใช้เป็นดัชนีชี้บอกว่า เซลล์ใดเป็นเซลล์ชรา โมเลกุลดังกล่าวคือ เอนไซม์กาแล็กโตไซเดส (galactosidase) ในรูปซึ่ง ผิดปกติ โดยการใช้ดัชนีดังกล่าวนักวิจัยพบว่าในบุคคลอายุ 30 เศษ ๆ นั้นเกือบไม่มีเซลล์ชราเลย ผิดกับในบุคคลอายุ 70 หรือ 80 ซึ่งมีเซลล์ชราอยู่เป็นหย่อม ๆ ตามผิวหนังทั้งผิว-หนังแท้และผิวหนังกำพร้า เซลล์ชราเหล่านี้มีโปรตีน ยีน และกระบวนการทางชีวเคมีบางอย่างที่เปลี่ยนไป โดยที่การเปลี่ยนเหล่านั้นสามารถทำให้เซลล์ที่ว่าเป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อปกติได้ ยกตัวอย่าง เช่น เซลล์ผิวหนังที่ชราจะสร้างเอนไซม์คอลลาจิเนส ซึ่งเป็นต้นเหตุทำให้ผิวหนังเหี่ยวย่น ขณะที่เซลล์ผนังหลอดเลือด ลำไส้ และอวัยะภายในจะหลั่งสารอินเตอร์ลูคิน 1 ซึ่งทำให้เกิดการอักเสบของเนื้อเยื่อเมื่อเซลล์นั้นแก่ตัวลง

ยีนซึ่งควบคุมการสร้างเอนไซม์ชื่อทีโลเมอเรส (telomerase) อันเป็นเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ป้องกันมิให้ส่วนปลายของโครโมโซมหดสั้นลงอาจเป็นกุญแจสำคัญสำหรับไขประตูแห่งความเป็นอมตะก็ได้ ถึงแม้ว่าเซลล์ทุกเซลล์ภายในร่างกายของเรามียีนนี้อยู่ แต่ก็มีเซลล์เพียงไม่กี่เซลล์เท่านั้นที่เปิดไฟเขียวให้ยีนดังกล่าวทำงานได้ ยกเว้นเซลล์เนื้องอกที่เปิดไฟเขียวให้ยีนนี้ตลอดเวลา มีหลักฐานงานวิจัยที่แสดงให้เห็นว่า เอนไซม์ทีโลเมอเรสนี้ช่วยให้เซลล์เนื้องอกอยู่ยงคงกระพัน นักวิจัยเชื่อว่าสิ่งที่ทำให้เซลล์มะเร็งเกิดโทษกับร่างกายอาจเป็นสิ่งเดียวกับสิ่งที่ทำให้เซลล์ปกติอ่อนเยาว์ ด้วยเหตุผลเป็นอย่างนี้

เมื่อเซลล์แบ่งตัวครั้งแล้วครั้งเล่า เหตุการณ์อย่างหนึ่งที่เป็นผลจากการแบ่งเซลล์คือ ส่วนปลายของโครโมโซมเรียกว่า ทีโลเมียร์ จะเกิดการสึกกร่อนทีละน้อย จนที่สุดส่วน ดังกล่าวก็หลุดหายไปทิ้งให้โครโมโซมอยู่ในสภาพที่ไม่สามารถจำลองตัวได้อย่างที่เคยทำมาตลอดทุกครั้งที่เซลล์มีการแบ่งตัว ส่งผลให้ดีเอ็นเออยู่ในภาวะเสี่ยงอันตรายและสูญหายได้ โดยสรุป การสึกกร่อนของส่วนทีโลเมียร์เป็นคล้ายระเบิดเวลาที่ส่งเสียงติ๊ก ๆ อยู่ภายในเซลล์ เมื่อเกิดการระเบิดขึ้น เซลล์ที่ได้รับความเสียหายก็จำเป็นต้องแก่ตัวลงเพื่อจำกัดความเสียหาย

ในเซลล์บางชนิดเอนไซม์ทีโลเมอเรสทำหน้าที่เหมือนน้ำซึ่งทำให้ชนวนระเบิดเปียกอันเป็นการยุติการหดสั้นของทีโลเมียร์ลง ยกตัวอย่างเช่น สเปิร์มหรือเซลล์ตัวอสุจิ ไม่ว่าจะมีการแบ่งตัวกี่ครั้งกี่หนภายในลูกอัณฑะส่วน ปลายของโครโมโซมก็ไม่เคยหดสั้นลงเลย ทั้งนี้เพราะเอนไซม์ทีโลเมอเรสทำงานแข็งขันตลอดเวลา หลักฐานอีกประการหนึ่งที่บอกนับว่าเอนไซม์นี้น่าสนใจคือ ความที่เซลล์ของตัวอ่อน (embryo) ก็มีเอนไซม์ทีโลเมอเรสที่แข็งขันเช่นกัน

ซึ่งก็สอดคล้องด้วยดีกับความจริงที่ว่าเซลล์ของตัวอ่อนแบ่งตัวกันอย่างมากมายในมดลูก ข้อมูลต่าง ๆ เหล่านี้ชี้ว่าอาจเป็นไปได้ที่เราสามารถยืดส่วนปลายของโครโมโซมให้ยาวขึ้นเพื่อทำให้เซลล์ที่มีอายุมากกลายเป็นเซลล์เด็กได้ นอกจากนี้นักวิจัยยังพบว่าโมเลกุลที่คล้ายดีเอ็นเอซึ่งช่วยให้ส่วนปลายของโครโมโซมในเซลล์มะเร็งยืดยาวขึ้น นักวิจัยจึงนำเซลล์มะเร็งมาผสมกับเซลล์ปกติเกิดเป็นเซลล์ลูกผสมซึ่งไม่เป็นเซลล์มะเร็ง แต่มีส่วนปลายของโครโมโซมที่ยาวกว่าเซลล์ปกติและมีอายุยืนเป็น 2 เท่าของเซลล์ปกติอีกด้วย

Gene Therapy
Gene Therapy

นักวิจัยผู้หนึ่งในกลุ่มลงความเห็นว่า ผลการทดลองยืนยันว่า ความยาวของส่วนปลายโครโมโซมคือนาฬิกาที่คอย “จับ” จำนวนครั้งของการแบ่งเซลล์ แต่นักชีววิทยายังไม่เชื่อง่าย ๆ จนกว่าจะมีใครสักคนค้นพบยีนของเอนไซม์ทีโลเมอเรสและใช้เทคนิคด้านพันธุวิศวกรรมทำการเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมให้หนูทดลองมีส่วนปลายโครโมโซมที่ยาวขึ้น เพื่อพิสูจน์ว่าหนูทดลองดังกล่าวมีอายุยืนยาวกว่าหนูปกติ {ปัจจุบันทำได้แล้วด้วย ageLOC Technology}

ยังมีอีกส่วนนึงที่มีความสำคัญมากๆ นั้นคือส่วนปลายของโครโมโซม เราเรียกว่า “เทโลเมียร์” Telomere ทุกๆครั้งที่เซลล์มีการแบ่งตัว เทโลเมียร์จะสั้นลงเรื่อย

telomeres-length-ความลับของยีนส์เพื่อความอ่อนเยาว์
telomeres-length-ความลับของยีนส์เพื่อความอ่อนเยาว์

“ความยาวจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความเร็วหรือช้าในการเสื่อม เมื่อเทโลเมียร์มาจนถึงจุดวิกฤติ มันจะก่อให้เกิดความตายหรือโรคต่างๆ” ความเสื่อมชราของเชลล์ (ปัจจัยภายใน)

เมื่อแรกเกิด เทโลเมียร์ของเราจะยาว แต่เมื่อทุกครั้งที่เซลล์มีการแบ่งตัวและเราเติบโตขึ้นทุกๆวัน เทโลเมียร์จะหดสั้นลงและจะเริ่มหลุดลุยเหมือนเชือกผูกรองเท้า และเมื่อเทโลเมียร์สั้นจนเกินไป เซลล์จะไม่สามารถทหน้าที่สำคัญต่างๆได้ จะเกิดกระบวนการที่เรียกว่า Apoptosis เป็นกระบวนการที่เซลล์จะเริ่มทำลายตัวเองและตายลงในที่สุด และเมื่อเชลล์หยุดทำงานจะเกิดการกระจายของอนุมูลอิสระ Free Radical ทำให้การอักเสบของโมเลกุลที่อยู่ข้างเคียงซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของความชราภาพของเซลล์นั่นเอง

Telomerase เอมไซม์ที่คอยช่วงสร้างและรักษา เทโลเมียร์ ไม่ให้มันสั้นลง ด้วยการเติม DNA เข้าไปในทุกๆครั้งที่มีการแบ่งเซล ในเซลล์มะเร็ง Telomerase จะทำงานมากเกินไป ทำให้การซ่อมแซมเทโลเมียร์และปล่อยให้เซลล์มะเร็งแบ่งตัวแบบไม่มีที่สิ้นสุด

วิธีการง่ายๆ (พื้นๆ) ที่เราสามารถช่วยไม่ให้ยีนส์เราทำงานหนัก และแก่เร็ซเกินไป คือ

  1. เลือกรับประทานอาหาร โดยเฉพาะกลุ่มสารอาหารที่มีสารต้านอนุมูลอิสระ สารเหล่านี้บางตัวสามารถเข้าไปทำงานได้ลึกระดับยีนส์
    2. การพักผ่อน เพื่อให้ร่างกายได้มีเวลาในการซ่อมแซมตัวเอง
    3. การออกกำลังกายสม่ำเสมอ เมื่อเราออกกำลังกายสม่ำเสมอ ระบบต่างๆของร่างกายจะทำงานได้ดีขึ้น การเผาผลาญมากขึ้น ร่างกายขับของเสียออกได้เพิ่มด้วย
    4. ดูแลสุขภาพทางอารมณ์ คงหลีกเลี่ยงไม่ได่ที่จะยอมรับว่าความเครียดมีผลต่อสุขภาพจริงๆ เพราะว่าเวลาเราเครียดร่างกายจะหลั่งฮอร์โมนออกมา และทำให้เกิดผลเสียมากมาย

ที่มา: โดย วิลาส นิรันดร์สุขศิริ. “80 ยังสาว 90 ยังหนุ่ม”, อัพเดท. ปีที่ 11 (131) : 66-73 ; พ.ค. 2540, Manger Online Science

ไขความลับของความอ่อนเยาว์ และกลไกของเซลล์ชรา
คลิกแชร์ส่งข้อมูลให้ลูกค้า

Post navigation


Leave a Reply

%d bloggers like this: