09/12/2024
Exosome และบทบาททางทันตกรรม
ปัจจุบันคงได้เห็นโฆษณาเกี่ยวกับ exosome มากมาย แต่หลายคนยังอาจสงสัยว่า exosome คืออะไรเพราะดูเป็นสิ่งแปลกใหม่มาก
Exosome คือสิ่งที่เซลล์ของร่างกายสร้างขึ้นมาสามารถสร้างได้จากเซลล์ทุกชนิดในร่างกาย จัดอยู่ในกลุ่มที่เรียกว่า extracellular membrane vesicle (EMV) จุดประสงค์เพื่อใช้ในการสื่อสารระหว่างเซลล์ โครงสร้างของ exosome จะเป็นถุง (vesicle) ผนังของถุงก็จะเหมือนผนังเซลล์ที่สร้างมันขึ้นมา ภายในประกอบด้วยถุงเล็กๆอีกเป็นจำนวนมาก จึงถูกเรียกว่า multivesicular body (MVB) ในถุงเล็กๆเหล่านี้จะมีทั้งหน่วยพันธุกรรม (DNA, RNA), โปรตีนที่เซลล์สร้างขึ้น เป็นต้น เมื่อเซลล์ปล่อย exosome ออกมา exosome จะไปยังเซลล์ข้างเคียงเพื่อเป็นการติดต่อสื่อสารซึ่งกันและกัน ทำให้เซลล์มีการสร้างหรือยับยั้งการสร้างโปรตีนตามที่ต้องการ (รูปที่ 1)
ดังนั้น exosome จึงไม่ใช่เรื่องที่แปลกหรือมหัศจรรย์เป็นพิเศษแต่อย่างใดเพราะเป็นสิ่งที่เซลล์สร้างขึ้นมาตามปกติอยู่แล้ว ประเด็นที่น่าสนใจคือเนื่องจากเป็นสิ่งที่ร่างกายสร้างขึ้นมาตามธรรมชาติ ไม่ใช่สิ่งแปลกปลอมที่สร้างขึ้นมาใหม่ ดังนั้นจึงมีการศึกษาวิจัยเพื่อนำเอา exosome มาใช้ทั้งการวินิจฉัยโรค (diagnosis) ติดตามโรค (disease monitoring) และรักษาโรค (therapy)
เซลล์ในร่างกายไม่ว่าจะเป็นเซลล์ผิดปกติหรือเซลล์ผิดปกติต่างก็สามารถสร้าง exosome แต่จะมีความแตกต่างขององค์ประกอบภายใน exosome เช่น เซลล์มะเร็ง เซลล์สมองที่เป็นอัลไซเมอร์ ก็จะสร้าง exosome ที่ต่างไปจากเซลล์ที่ปกติของอวัยวะนั้นๆ ดังนั้นจึงสามารถนำเอามาช่วยในการวินิจฉัยโรคได้ และสามารถช่วยติดตามผลในการรักษา ถ้าการรักษาได้ผลก็จะพบ exosome ที่ผิดปกติน้อยลง แต่ถ้าไม่ได้ผลหรือโรคกลับเป็นใหม่ (recurrent) ก็จะพบ exosome ที่ผิดปกติในปริมาณที่ไม่ต่างจากเดิมหรือมากขึ้น
ในแง่ของการรักษา มีงานวิจัยนำเอายาหรือสารที่สนใจใส่เข้าไปใน exosome โดยหวังให้ exosome เป็นพาหะ (vehicle) ในการนำพายาหรือสารนั้นไปถึงเซลล์เป้าหมาย exosome ประเภทนี้จะเรียกว่า engineered exosome ซึ่งต่างจาก natural exosome เนื่องจากเรามีการใส่สารอื่นที่ร่างกายไม่ได้สร้างเข้าไปใน exosome นั้น รวมถึงมีการเปลี่ยนแปลงผิวของ exosome เพื่อให้จำเพาะกับเซลล์เป้าหมายได้ดียิ่งขึ้น ดังนั้นจึงเหนือกว่าพาหะประเภท nanoparticle ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน เพราะมีความเหมือนกับเซลล์ร่างกายมากกว่า จึงมีโอกาสเกิดผลข้างเคียงหรือแพ้ยาได้น้อยกว่า ยิ่งไปกว่านั้น exosome ยังสามารถผ่าน blood-brain barrier จึงสามารถใช้ในการวินิจฉัย ติดตามโรคและรักษาโรคทางสมองหรือไขสันหลังได้
ส่วนทางทันตกรรม มีการศึกษาวิจัยโดยสกัดเอา exosome จากเลือด น้ำลาย หรือ gingival crevicular fluid (GCF) มาเป็น diagnostic biomarker ใน periodontitis, oral lichen planus (OLP), oral cancers, และ Sjögren's syndrome (รูปที่ 2)
Mesenchymal stem cell (MSC) exosome มีบทบาทในหน้ามี่การทำงานของ dental pulp cell ทั้งในเรื่อง migration, proliferation, และ odontogenic differentiation จึงช่วยส่งเสริม dental pulp regeneration ดังผลที่รายงานจากการศึกษาในหนูที่มี pulp defect
โรคที่กำลังมีการวิจัยเพื่อนำเอามาใช้ในการวินิจฉัยและติดตามโรคได้แก่ โรคมะเร็ง โรคหัวใจและหลอดเลือด เบาหวาน โรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ อัลไซเมอร์ พาร์กินสัน ส่วนในการรักษาเช่น โรคตับ โรคหัวใจ โรคทางระบบประสาท ใช้ซ่อมแซมกระดูกอ่อนและเนื้อเยื่อ ใช้ซ่อมแซมความเสื่อมของผิวหนังเพื่อช่วยชะลอวัย ใช้เพื่อเป็นตัวช่วยกระตุ้นภูมิต้านทานของร่างกายในวัคซีน (adjuvant) ที่ปลอดภัยกว่า nanoparticle ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน นอกจากนี้ exosome ยังเป็นแค่ผลผลิตจากเซลล์แต่ไม่ใช่ตัวเซลล์จริง ดังนั้นจึงมีความปลอดภัยมากกว่าการใช้สเต็มเซลล์ (cell-free therapy)
ถึงแม้ว่า exosome ดูจะเป็นสิ่งที่น่าสนใจและเป็นความหวังทางการแพทย์ แต่ก็ยังมีปัญหาที่ต้องได้รับการแก้ไขเพื่อที่จะสามารถนำเอา exosome มาใช้ในชีวิตจริง ได้แก่
1. exosome เสื่อมสภาพได้เร็วมาก ดังนั้นต้องหาการเก็บรักษาที่ดีถ้าจะนำมาใช้จริงๆ ตามทฤษฎีแนะนำให้เก็บไว้ในตู้แช่ -80 องศาเซลเซียสเหมือนพวก mRNA vaccine แต่ก็ไม่สะดวกในทางปฏิบัติ ดังนั้นปัจจุบันจึงพยายามพัฒนา ให้สามารถเก็บในรูป freeze-drying ซึ่งทำได้ไม่ง่ายเพราะกระบวนการในการทำให้ปลอดเชื้อก็จะทำให้ exosome เสียสภาพได้
2. การเก็บและแยก exosome ในปัจจุบันนี้ยังได้ผลผลิตที่น้อยเกินไป ทำให้ยากที่จะเอามาใช้เป็นอุตสาหกรรมในวงกว้างได้
3. exosome ที่แยกได้ยังไม่บริสุทธิ์เท่าที่ควรจะเป็นที่จะนำมาใช้จริง
4. ยังไม่สามารถทำ exosome ให้สามารถ จำเพาะต่อเซลล์เป้าหมายได้แม่นยำ 100%
ดังนั้นถ้าสามารถแก้ไขข้อจำกัดดังกล่าวข้างบนได้ มีโอกาสที่ exosome จะเป็น disruption ทางวิทยาศาสตร์การแพทย์ในอนาคตอันใกล้
เรียบเรียงโดย นพ.ชลธวัช สุวรรณปิยะศิริ
วว. (ตจวิทยา)
PhD (Immunology)
Reference :
1. Xing X, Han S, Li Z, Li Z. Emerging role of exosomes in craniofacial and dental applications. Theranostics. 2020 Jul 9;10(19):8648-8664.
2. Shi J, Teo KYW, Zhang S, Lai RC, Rosa V, Tong HJ. et al. Mesenchymal stromal cell exosomes enhance dental pulp cell functions and promote pulp-dentin regeneration. Biomaterials and Biosystems. 2023;11,100078.
3. Kalluri R, Lebleu VS. The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science. 2020 Feb 7;367:6478.