×

รู้จักงานวิจัยว่าด้วยการรับรู้ และตอบสนองต่อปริมาณออกซิเจนในระดับเซลล์ ที่คว้าโนเบลการแพทย์ปี 2019

08.10.2019
  • LOADING...
Nobel Prize in Medicine 2019

HIGHLIGHTS

2 Mins. Read
  • คณะกรรมการพิจารณารางวัลโนเบล ประกาศรางวัลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ประจำปี 2019 รางวัลในปีนี้ถูกแบ่งออกเป็นสามส่วน มอบให้แด่นักวิทยาศาสตร์สามท่าน คือ วิลเลียม จี. เคลิน จูเนียร์ (William G. Kaelin Jr.) เซอร์ปีเตอร์ แรตคลิฟฟ์ (Sir Peter Ratcliffe) และ เกรกก์ แอล. เซเมนซา (Gregg L. Semenza) จากการค้นพบว่าเซลล์รับรู้และปรับตัวต่อระดับออกซิเจนได้อย่างไร
  • งานวิจัยโดยสามนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลทั้งสามท่านได้ก่อให้เกิดเป็นความรู้พื้นฐานที่ปัจจุบันถูกบรรจุลงในตำราชีววิทยาและตำราทางการแพทย์เรียบร้อยแล้ว นับได้ว่าเป็นการค้นพบที่ก่อให้เกิดประโยชน์แก่มวลมนุษยชาติอย่างแท้จริง

คณะกรรมการพิจารณารางวัลโนเบล ได้ประกาศรางวัลในสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ประจำปี 2019 ออกมาแล้ว รางวัลในปีนี้ถูกแบ่งออกเป็นสามส่วน มอบให้แด่นักวิทยาศาสตร์สามท่าน คือ วิลเลียม จี. เคลิน จูเนียร์ (William G. Kaelin Jr.) เซอร์ปีเตอร์ แรตคลิฟฟ์ (Sir Peter Ratcliffe) และ เกรกก์ แอล เซเมนซา (Gregg L. Semenza) จากการค้นพบว่าเซลล์รับรู้และปรับตัวต่อระดับออกซิเจนได้อย่างไร

 

ก๊าซที่สำคัญที่สุดของชีวิต

มนุษย์ที่ขาดอาหารอาจอยู่ได้เป็นเดือน ขาดน้ำอาจอยู่ได้ 3-4 วัน แต่สำหรับออกซิเจน ช่วงเวลาดังกล่าวจะอยู่ที่ 4-5 นาทีเท่านั้นก่อนที่เซลล์สมองจะตาย ออกซิเจนนับเป็นก๊าซสำคัญสำหรับเซลล์ส่วนใหญ่บนโลก เพราะมันทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการสร้างพลังงานสำหรับสิ่งมีชีวิต

 

ทุกครั้งที่เรากินอาหารเข้าไป สารอาหารจะกลายไปเป็นพลังงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพก็ต่อเมื่อมีออกซิเจนเข้ามาทำปฏิกิริยาด้วย ดังนั้นหากขาดออกซิเจน เซลล์จะสร้างพลังงานไม่ได้ และตายลงในที่สุด

 

ในความเป็นจริงเซลล์ของร่างกายของเราประสบกับภาวะระดับออกซิเจนต่ำ (Hypoxia) ได้ในชีวิตประจำวัน เช่น การออกกำลังกายอย่างหนักจนเลือดลำเลียงออกซิเจนมาเลี้ยงกล้ามเนื้อไม่ทัน หรือแม้กระทั่งการไปอยู่อาศัยบนที่สูงซึ่งมีระดับออกซิเจนเบาบาง

 

การรับรู้และการปรับตัวต่อระดับออกซิเจน จึงเป็นกระบวนการสำคัญของชีวิต

 

กลไกการรับรู้และปรับตัวต่อระดับออกซิเจนของเซลล์

นักวิทยาศาสตร์ทราบมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 แล้วว่าฮอร์โมนอีริโทรโพอิติน (Erythropoietin หรือ EPO) ซึ่งหลั่งออกมาจากไต เป็นตัวการสำคัญที่จะไปสั่งการให้ไขกระดูกเร่งผลิตเม็ดเลือดแดงออกมามากขึ้นในภาวะที่ร่างกายขาดออกซิเจน แต่ยังไม่รู้ว่าระดับออกซิเจนในเลือดไปกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนนี้ได้อย่างไร

 

เกรกก์ เซเมนซา เป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ศึกษาการควบคุมการหลั่งฮอร์โมน EPO จนค้นพบว่าลำดับ DNA ที่อยู่ก่อนหน้ายีนสร้างฮอร์โมนดังกล่าวมีบทบาทสำคัญที่เซลล์ใช้ในการรับรู้ปริมาณออกซิเจน เขาเรียกมันว่า Hypoxia-response element หรือ HRE ซึ่งจะต้องมีโปรตีน HIF (Hypoxia-inducible factor) เป็นตัวสั่งการ

 

ส่วนทีมวิจัยของปีเตอร์ แรตคลิฟฟ์ ได้ร่วมมือกับเกรกก์ เซเมนซา ศึกษาระบบการควบคุมการทำงานของยีนในภาวะออกซิเจนต่ำ จนสรุปได้ว่าระบบการทำงานของ HRE และ HIF ไม่ได้พบแค่ที่ไต แต่พบได้แทบจะในทุกเนื้อเยื่อของร่างกาย

 

ขณะเดียวกัน ทีมวิจัยของวิลเลียม เคลิน ก็กำลังศึกษาโรคทางพันธุกรรมชนิดหนึ่ง เรียกว่า VHL (Von Hippel-Lindau’s Disease) ซึ่งผู้ป่วยจะมีโอกาสเสี่ยงเป็นมะเร็งมากกว่าคนปกติ วิลเลียม เคลิน พบว่าปริมาณโปรตีน VHL สัมพันธ์กับปริมาณโปรตีน HIF ด้วย

 

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เข้าใจกลไกการควบคุมการสร้างโปรตีนโดยออกซิเจนเป็นอย่างดี ในภาวะที่เซลล์มีออกซิเจนเพียงพอ โมเลกุลออกซิเจนจะไปเหนี่ยวนำให้โปรตีน VHL ไปจับกับ HIF เพื่อนำไปย่อยทำลาย ทำให้ HRE ไม่ถูกสั่งการ ยีนต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับภาวะออกซิเจนต่ำจึงถูกปิดการทำงานไป

 

ออกซิเจนออกโรง

ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการรับรู้และการตอบสนองต่อภาวะออกซิเจนต่ำของเซลล์ ส่งผลให้เราเข้าใจการทำงานของร่างกายในภาพรวมมากขึ้น เช่น กระบวนการสร้างหลอดเลือดและการผลิตเม็ดเลือดแดงขึ้นมาใหม่เพื่อตอบรับการทำงานของกล้ามเนื้อ ภาวะติดเชื้อ ไปจนถึงกระบวนการสร้างรกของคุณแม่เพื่อคอยลำเลียงอาหารไปให้กับลูกน้อยในครรภ์

 

ในทางเดียวกัน ระบบนี้ยังเกี่ยวข้องกับโรคภัยไข้เจ็บอีกไม่น้อย ดังที่พบเห็นจากผู้ป่วยไตวายเรื้อรังก็จะประสบปัญหากับภาวะโลหิตจางร่วมด้วย เนื่องจากการขาดฮอร์โมน EPO อีกทั้งเซลล์มะเร็งเองก็อาศัยกลไกนี้สร้างหลอดเลือดใหม่ๆ ให้เข้ามาหล่อเลี้ยงตัวมันเอง นอกจากนี้ ทีมนักวิจัยและเภสัชกรทั่วโลกต่างขะมักเขม้นเพื่อค้นคว้าตัวยาที่จะมากระตุ้นหรือยับยั้งกลไกดังกล่าวเพื่อการรักษาโรคต่างๆ ที่เกี่ยวข้องด้วย

 

งานวิจัยโดยสามนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลทั้งสามท่านได้ก่อให้เกิดเป็นความรู้พื้นฐานที่ปัจจุบันถูกบรรจุลงในตำราชีววิทยาและตำราทางการแพทย์เรียบร้อยแล้ว นับได้ว่าเป็นการค้นพบที่ก่อให้เกิดประโยชน์แก่มวลมนุษยชาติอย่างแท้จริง

 

พิสูจน์อักษร: ลักษณ์นารา พักตร์เพียงจันทร์

อ้างอิง:

  • LOADING...

READ MORE




Latest Stories