เทคนิค FTIR Microspectroscopy
คณะนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี และ มหาวิทยาลัยโมนาช (Monash University) ประเทศออสเตรเลีย ร่วมมือกันท�ำการศึกษาการใช้เทคนิค การทดลอง Fourier-Transform Infrared (FTIR) Microspectroscopy ในการคัดแยกเซลล์ตับที่ได้จาก การพัฒนาด้วยเทคโนโลยีสเต็มเซลล์ ซึ่งพบว่าเทคนิคการทดลองนี้สามารถคัดแยกเซลล์ได้แม่นย�ำ ถึงระดับ 96 เปอร์เซ็นต์ พร้อมทั้งมีความรวดเร็วในการตรวจวิเคราะห์ และมีค่าใช้จ่ายต�่ำ จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ส�ำคัญในการคัดแยกเซลล์ตับที่ได้จากเทคโนโลยีสเต็มเซลล์ ซึ่งการ รักษาโรคตับด้วยเทคโนโลยีสเต็มเซลล์นั้นเป็นความหวังในการรักษาโรคตับของผู้ป่วยที่ในปัจจุบันยัง ประสบปัญหาขาดแคลนอวัยวะและปัญหาภาวะแทรกซ้อนภายหลังการปลูกถ่ายตับ ปัจจุบนั การรักษาผูป้ ว่ ยโรคตับทีไ่ ม่ ตอบสนองต่อการรักษาทางยาสามารถท�ำการ รักษาได้โดยการปลูกถ่ายอวัยวะ อย่างไร ก็ตามยังมีรายงานถึงผลข้างเคียงและภาวะ แทรกซ้อนที่เกิดขึ้นหลังจากการเปลี่ยนถ่าย ตับ เช่น ภาวะการต้านตับ (Rejection) เซลลตับระยะเริ่มตน นอกจากนัน้ ยังพบปัญหาการขาดแคลนอวัยวะ ซึง่ ไม่เพียงพอต่อความต้องการของผูป้ ว่ ย เซลลตับระยะสุดทาย การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสเต็มเซลล์ เพื่ อ รั ก ษาโรคตั บ เป็ น ความหวั ง ที่ ส� ำ คั ญ เซลลตั้งตน เป็ น อี ก หนึ่ ง ทางเลื อ กในการรั ก ษาที่ มี ภาพแสดงการจ�ำแนกเซลล์ตับระยะ ประสิ ท ธิ ภ าพ อี ก ทั้ ง ยั ง ลดปั ญ หาภาวะ สุดท้ายเทียบกับเซลล์ตับระยะเริ่มต้นและ แทรกซ้อนจากการรักษาที่เกิดขึ้นได้อีกด้วย เซลล์ตั้งต้นโดยใช้เทคนิค IR microspecคณะนั ก วิ จั ย ได้ ท� ำ การกระตุ ้ น tro- scopy ร่วมกับการท�ำ Multivariate เซลล์ต้นก�ำเนิด (Stem cell) ให้เปลี่ยนแปลง data analysis ไปเป็ น เซลล์ ตั บ และท� ำ การทดสอบการ เทคโนโลยีสเต็มเซลลในการรักษาโรค
a)
0.006 0.004
PC2
0.002 0.000
-0.002
-0.004
-0.006 -0.006
-0.004
-0.002
0.000 PC1
0.002
0.004
0.006
จ� ำ แนกเซลล์ ตั บ ที่ ไ ด้ โ ดยใช้ เ ทคนิ ค FTIR microspectroscopy พบว่าเทคนิคนี้ให้ผล การคัดแยกเซลล์ได้ดี ซึ่งข้อมูลสเปกตรัม อิ น ฟราเรดนั้ น สามารถจ� ำ แนกเซลล์ ตั บ ใน ระยะสุ ด ท้ า ยออกจากเซลล์ ใ นระยะอื่ น ๆ ได้ในระดับความถูกต้องถึง 96 % สเปกตรัม อินฟราเรดของตัวอย่างเซลล์ตบั ระยะสุดท้าย นั้ น มี ลั ก ษณะเฉพาะตั ว คื อ จะปรากฏยอด แหลมของข้อมูล Alpha helix secondary structure ที่ต�ำแหน่ง 1,653 cm-1 ในปริมาณ ทีส่ งู ซึง่ สามารถอธิบายผลในเชิงของการผลิต โปรตีนชนิดอัลบูมนิ ทีส่ งู ขึน้ เพือ่ การท�ำหน้าที่ ของเซลล์ตับที่สมบูรณ์ นอกจากนี้เทคนิค FTIR microspectroscopy ยั ง ใช้ เ วลาในการตรวจ วิเคราะห์สนั้ และมีขนั้ ตอนการเตรียมตัวอย่าง
งานวิจัยด้านการแพทย์
กับอนาคตในการรักษาโรคตับ จากเซลล์ต้นก�ำเนิด
1.4 1.2
R2 =0.96
1.0
Predicted Y
ที่ ไ ม่ ยุ ่ ง ยาก ตั ว อย่ า งไม่ จ� ำ เป็ น ต้ อ งผ่ า น กระบวนการการใช้สารเคมีใด ๆ และผลทีไ่ ด้ จะสามารถเชื่อมโยงไปสู่การประยุกต์ใช้ใน การสร้างฐานข้อมูลการตรวจเพื่อจัดจ�ำแนก เซลล์ตบั ทีถ่ กู ต้องและสมบูรณ์จากเซลล์ตงั้ ต้น ได้ ดังนั้นเทคนิค FTIR microspectroscopy จึ ง เป็ น อี ก หนึ่ ง ทางเลื อ กของเครื่ อ งมื อ วิ เ คราะห์ เ พื่ อ ตรวจชี้ ห รื อ ติ ด ตามระยะ การเจริ ญ และพั ฒ นาการของเซลล์ ที่ มี การเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์เป้าหมายได้ อย่างรวดเร็ว และสามารถช่วยลดข้อจ�ำกัดใน ของการวิ เ คราะห์ ท างชี ว โมเลกุ ล ซึ่ ง มี ค่าใช้จ่ายสูง
เซลลตับระยะสุดทาย
0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4
เซลลตั้งตน และเซลลตับระยะเริ่มตน 0.0
0.2
0.4 0.6 Measured Y
Calibration set 0.8
1.0
ภ า พ แ ส ด ง ก า ร ส ร ้ า ง ฐ า น ข ้ อ มู ล ส เ ป ก ต รั ม จ า ก เ ซ ล ล ์ ตั บ ร ะ ย ะ สุ ด ท ้ า ย เ ที ย บ กั บ เ ซ ล ล ์ ตั บ ร ะ ย ะ เ ริ่ ม ต ้ น แ ล ะ เ ซ ล ล ์ ตั้ ง ต ้ น ซึ่ ง ส า ม า ร ถ แ ย ก ค ว า ม แ ต ก ต ่ า ง ไ ด ้ อ ย ่ า ง ชั ด เ จ น โ ด ย ใ ห ้ ค ่ า ความถูกต้องที่ระดับ 96 %
ดร. กาญจนา ธรรมนู1, ดร. วราภรณ์ ตัณฑนุช1, Danna Ye2, อนวัช แสงมาลี2, ดร. จันทร์เจ้า ล้อทองพานิชย์2, ผศ. ดร. รังสรรค์ พาลพ่าย2 และ Dr. Philip Heraud3 1 สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) 2 สาขาวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ ส�ำนักวิชาเทคโนโลยีการเกษตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี 3 Monash University, Australia
เอกสารอ้างอิง Thumanu K, Tanthanuch W, Yee D, Sangmalee A, Lorthongpanich C, Parnpai R, and Heraud P., “Spectroscopic signature of mouse embryonic stem cells derived hepatocytes using Synchrotron FTIR microspectroscopy”, J. of Biomedical Optics. 16, 057005 (2011); doi:10.1117/1.3580253.