Mononuclear Cell กับการรักษาโรคในยุคปัจจุบัน

เรียบเรียงโดย สันติ ฆ้องวง, นพ.จักรกฤษณ์ วีรานันท์

ในปัจจุบันโรคภัยไข้เจ็บที่เกิดจากการเสื่อมสภาพและภาวะการบาดเจ็บต่างๆ ของร่างกาย สามารถทำการรักษาให้ดีขึ้นหรือหายขาดได้ด้วยเทคโนโลยีทางการแพทย์ที่ทันสมัย ทั้งตัวยาและอุปกรณ์ทางการแพทย์ต่างๆ ที่มีการพัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่ที่กำลังได้รับความนิยมและเป็นความหวังในการรักษาในอนาคตอันใกล้นี้ คือ การรักษาด้วยเซลล์บำบัดที่เรียกว่า Mononuclear cell โดยอาศัยองค์ความรู้ทางด้านระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายแล้วนำมาประยุกต์ใช้ในการรักษาโรคในปัจจุบัน


Mononuclear cell จัดเป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดที่มีนิวเคลียสภายในเซลล์เพียงนิวเคลียสเดียว ทำหน้าที่คอยตรวจจับและทำลายสิ่งแปลกปลอม เชื้อโรค รวมทั้งเซลล์มะเร็งชนิดต่างๆ ที่อยู่ภายในร่างกายของเรา ซึ่งประกอบไปด้วยเซลล์ 7 ชนิดดังนี้


1. B cell เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวประเภท lymphocyte เมื่อถูกกระตุ้นด้วยสิ่งแปลกปลอมหรือแอนติเจนจะพัฒนาเป็น Plasma cell ที่มีหน้าที่สร้างแอนติบอดีมาจับกับแอนติเจน B cell มีแหล่งกำเนิดมาจากเซลล์ต้นกำเนิดชนิดที่เรียกว่า Hematopoietic stem cell ที่ไขกระดูก พบครั้งแรกที่ต่อมบริเวณก้นกบของไก่ ชื่อว่าต่อม Bursa of Fabricius จึงใช้ชื่อว่า B cell นักวิชาการบางคนอ้างว่า B ย่อมาจาก Bone marrow หรือไขกระดูกซึ่งเป็นแหล่งสร้าง B cell แต่เป็นเพียงความบังเอิญเท่านั้น

Figure 1. B-cell and Plasma cell


การทำงานของ B cell นั้น ร่างกายจะสร้าง B cell หลายล้านเซลล์ในแต่ละวันไหลเวียนอยู่ในระบบเลือดและน้ำเหลือง เซลล์ที่ถูกสร้างออกมานี้จะยังไม่ทำหน้าที่ผลิตแอนติบอดีจนกว่าจะได้รับการกระตุ้น โดย B cell แต่ละเซลล์จะมี receptor protein เรียกว่า B cell receptor บนผิวเซลล์ ซึ่งจะมีความจำเพาะต่อแอนติเจนเพียงชนิดเดียว B cell receptor เป็น Immunoglobulin ที่อยู่บนผิวเซลล์ เมื่อ B cell เจอกับแอนติเจนที่จำเพาะ และได้รับสัญญาณเสริมจาก Helper T cell ก็จะพัฒนาต่อไปเป็นเซลล์ชนิดใดชนิดหนึ่งระหว่าง Plasma cell กับ Memory B cell โดยที่ B cell จะมีการกลายพันธุ์หลายครั้งในยีนที่สร้าง Immunoglobulin จนมีความจำเพาะต่อแอนติเจนมากขึ้น

2. T cell เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวที่ทำหน้าที่ในการตอบสนองต่อเซลล์ สิ่งแปลกปลอม หรือจุล ชีพต่างๆ ที่เข้ามาภายในร่างกาย แล้วทำการกำจัดทิ้งไป ถูกพบครั้งแรกในบริเวณต่อมไทมัส จึงใช้ชื่อว่า T cell โดยแบ่งเป็น

- Helper T cell หรือเซลล์ CD4 เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวที่มีแอนติเจนชนิด CD4 บนผนังเซลล์ ทำหน้าที่ส่งเสริมเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดอื่น เช่น B cell ในการสร้างแอนติบอดีจำเพาะ และ T cell เพื่อเปลี่ยนเป็น Cytotoxic T cell (CTL) ดังนั้น CD4+ T cell จึงมีความสำคัญเป็นอย่างมากในการกระตุ้นการทำงานของเม็ดเลือดขาวตัวอื่นๆ ให้ตอบสนองต่อเชื้อโรคและเซลล์ที่ผิดปกติ

- Killer cell หรือ Suppressor cell เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวที่มีแอนติเจนชนิด CD8 บนผนังเซลล์ ทำหน้าที่ควบคุมการตอบสนองของ lymphocyte ไม่ให้มากเกินไป และทำลายเซลล์ของร่างกายที่มีจุลชีพเข้าไปอาศัยอยู่ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ graft rejection ทั้งยังทำลายเนื้องอกและเซลล์มะเร็งด้วย

- Memory T lymphocyte เซลล์ชนิดนี้มีอายุยืน ทำหน้าที่จดจำแอนติเจนชนิดต่างๆ ที่เคยเข้าสู่ร่างกายมาแล้ว เพื่อให้ร่างกายเกิดการตอบสนองที่รวดเร็ว

Figure 2. T-cell


T cell receptor (TCR) จะมีพัฒนาการควบคู่ไปกับ T lymphocyte โดยจะสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างลักษณะได้หลายแบบ ขึ้นอยู่กับรูปร่างของแอนติเจนและ HLA ที่เกี่ยวข้อง TCR จะรวมอยู่กับ CD3 บนผิวของ T lymphocyte เสมอ ซึ่งช่วยให้ TCR เกิดความมั่นคงและทำหน้าที่เป็นตัวสื่อสัญญาณระหว่าง TCR กับโมเลกุลอื่นๆ ภายใน T lymphocyte

3. NK cell ถูกพบครั้งแรกในปี ค.ศ.1972 เป็นเม็ดเลือดขาวชนิด Lymphocyte ซึ่งเป็นชนิดเดียวกับ T - cell และ B cell ที่มีความสามารถกำจัด ทำลายเซลล์ผิดปกติหรือสิ่งแปลกปลอมต่างๆ ที่เข้าสู่ร่างกาย ทั้งแบคทีเรีย ไวรัส โปรโตซัวรวมถึงเซลล์มะเร็งชนิดต่างๆ ได้ด้วย แต่ NK cell จะมีความแตกต่างจาก T cell และ B cell คือ การทำงานของ NK cell ไม่ต้องมีสารหรือสิ่งใดมากระตุ้นให้เซลล์ทำงานโดย NK cell มีความสามารถที่จะตรวจสอบความผิดปกติของเซลล์ต่างๆ ภายในร่างกาย โดยอาศัยการทำงานของ receptor ที่มีอยู่บนผิวเซลล์มากมาย เมื่อ NK cell ตรวจพบความผิดปกติของเซลล์หรือมีสิ่งแปลกปลอมเข้าสู่ภายในร่างกาย จะมีการผลิตเอนไซม์ Perforin และ Granzyme ออกมากำจัดทำลายสิ่งแปลกปลอม โดยทั่วไปแล้วเราสามารถพบ NK cell ได้ประมาณ 10-20% ของปริมาณ lymphocyte ทั้งหมด

Figure 3. NK cell


4. Dendritic cell (DCs) เป็นเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม มีหน้าที่หลักในกระบวนการแสดงสิ่งแปลกปลอมที่เข้าสู่ร่างกายให้กับเซลล์ชนิดอื่นๆในระบบภูมิคุ้มกัน หรือเรียกเซลล์นี้ ตามการทำงานว่า “antigen-presenting cells” เราสามารถพบเซลล์เหล่านี้อยู่ไม่มากนักในเนื้อเยื้อที่สัมผัส หรือติดต่อกับสิ่งแวดล้อมภายนอก ส่วนใหญ่พบที่ผิวหนังซึ่งจะมี dendritic ลักษณะพิเศษที่เรียกว่า Langerhans cells นอกจากนี้ยังพบที่ เยื่อบุจมูกส่วนใน ปอด กระเพาะ และสำไส้ และพบเซลล์ตัวอ่อนได้ในกระแสเลือด เมื่อเซลล์ชนิดนี้ถูกกระตุ้นด้วยสิ่งแปลกปลอม มันก็จะไปที่เนื้อเยื่อต่อมน้ำเหลืองทำงานร่วมกับ T cells และ B cells เจริญและเปลี่ยนแปลงรูปร่างเพื่อตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ในขณะที่เซลล์มีการเจริญเติบโตและแยกออกเป็นกิ่งก้านสาขา (dendrite) คล้ายกับเซลล์ประสาทนั้น เราจึงเรียกมันว่า Dendritic cell แต่มันไม่ได้มีความสัมพันธ์กับเซลล์ประสาทใดๆ Dendritic cell ที่ยังไม่โตเต็มที่นั้นเรียกว่า veiled cells

Figure 4. Dendritic cell


Dendritic cells ถูกค้นพบครั้งแรกโดย Paul Langerhans (Langerhans cells) ในปลายปี คริสตศักราชที่19 จากนั้นจนกระทั่งในปี 1973 Ralph M. Steinman และ Zanvil A. Cohn ได้ค้นพบ Dendritic cells ต่อมาในปี 2007 Steinman จึงได้รับรางวัลโนเบลสาขาทางการแพทย์จากการค้นคว้าวิจัยในครั้งนี้ ชนิดของ Dendritic cells ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแบ่งเป็น 2 แบบคือ

1. Myeloid dendritic cells (mDC) มีลักษณะเหมือนกับ monocytes มี 2 ชนิด คือ mDC-1 จะพบเป็นส่วนใหญ่ ทำหน้าที่หลักในการกระตุ้น T cells อีกชนิดหนึ่ง mDC-2 ที่พบเป็นส่วนน้อยมีหน้าที่ต่อสู้กับเชื้อโรคในแผลติดเชื้อ mDC ทั้งสองนี้สามารถหลั่งสาร IL-12 และมี receptors TLR2 , TLR4

2. Plasmacytoid (Lymphoid) dendritic cells (pDC) มีรูปร่างเหมือนกับ plasma cells แต่มีหน้าที่การทำงานเหมือนกับ myeloid dendritic cells มีความสามารถในการหลั่งสาร interferon-alpha ได้สูง ซึ่งก็คือ IPC (interferon-producing cells) นั้นเอง และมี receptors TLR7 ,TLR9 ในสัตว์อื่นๆ ก็สามารถพบ DCs ได้ หรือสัตว์สปีชีร์อื่นๆ เช่น หนู ก็จะมี DCs ที่แตกต่างกันออกไป

Dendritic cells นั้นเจริญมาจากเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดโลหิตในไขกระดูก เมื่อเจริญมาเป็น Dendritic cells ตัวอ่อน จะมีความสามารถสูงในการหลั่งสารในเซลล์ และ สามารถกระตุ้น T cells ได้ต่ำ เมื่อเซลล์สัมผัสกับสิ่งแปลกปลอม เช่น ไวรัสและแบคทีเรีย จะมีการจดจำโครงสร้างทางเคมีซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งแปลกปลอมนั้นๆ ผ่าน toll-like receptors (TLRs) แล้วมีการจับกินสิ่งแปลกปลอมนั้นๆ เข้าไป ถูกทำลายเป็นโปรตีนชิ้นเล็กๆ และเซลล์จะกลายเป็นตัวโตเต็มวัย แสดงลักษณะโปรตีนต่างๆ ของสิ่งแปลกปลอมนั้นๆ ออกมาบนผิวเซลล์โดยใช้ MHC โมเลกุล กลายเป็น receptor ที่ทำหน้าที่เหมือนกับ co-receptorในการกระตุ้น T cell เช่นเดียวกับ CD80 CD86 และ CD40 จากนั้นเมื่อได้รับการกระตุ้นซ้ำ เซลล์จะเคลื่อนที่ไปยังต่อมน้ำเหลืองเพื่อ present Ag กระตุ้น helper T cells และ killer T cells รวมไปถึง B cells นอกจากนี้ยังมีการกระตุ้นจากสารเคมีบางอย่าง เช่น CCR 7 dendritic cells ก็จะเดินทางเข้ากระแสเลือดไปยังม้ามหรือแม้แต่ระบบต่อมน้ำเหลืองด้วย Helper T cell ทุกตัว จะถูกกระตุ้นให้ทำงานโดย Ag presenting cells ได้แก่ macrophage , B lymphocytes และ Dendritic cells เท่านั้น โดย macrophage และ B cells สามารถกระตุ้นได้เฉพาะ memory T cells ในขณะที่ Dendritic cells กระตุ้นได้ทั้ง memory T cells และ naive T cells ซึ่งมีศักยภาพที่สุดในบรรดา Ag Presenting cells ทั้งหมด นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่า mDC เจริญเปลี่ยนแปลงมาจาก monocytes ซึ่งเจริญมาจากเซลล์ตัวอ่อนในไขกระดูก กลายมาเป็นเม็ดเลือดขาวชนิดหนึ่งและไหลเวียนอยู่ในกระแสเลือด และ สามารถเปลี่ยนเป็น macrophages หรือ dendritic cells ได้ โดยขึ้นอยู่กับปัจจัยที่มากระตุ้น จากการทดลองเลี้ยง peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) เมื่อใส่ interleukin 4 (IL-4) และ granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) ให้กับ monocytes จะสามารถเจริญไปเป็น immature dendritic cells (iDCs) ได้ ในระยะเวลาประมาณ 1 สัปดาห์ ต่อจากนั้นให้ tumor necrosis factor alpha (TNFa) พบว่า iDC สามารถกลายเป็น mature dendritic cells ในระยะเวลาต่อมา

Figure 5. Dendritic cell and Lymphocyte


Dendritic cells ที่ถูกกระตุ้นแล้ว จะมีอายุไม่แน่นอนขึ้นอยู่กับชนิด และที่มา ส่วน immature dendritic cells สามารถอยู่ในภาวะที่ยังไม่ถูกกระตุ้นนี้ได้ยาวนานมาก ต่างจาก macrophages ที่ถูกกระตุ้นแล้วจะมีชีวิตอยู่ได้เพียง 2-3 วันเท่านั้น และจากความสำคัญของการทำงานที่ควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดโรคภูมิแพ้ และแพ้ภูมิตัวเองได้ เช่น lupus erythematosus เป็นต้น

5. Monocytes เป็นเซลล์ประเภท phagocyte ใน cytoplasm เมื่อย้อมดูเซลล์จะติดสีฟ้าอมเทาและมี azurophilic granule อยู่เป็นจำนวนมาก มี 1 นิวเคลียส ลักษณะของนิวเคลียสอาจเป็นรูปไข่ รูปเกือกม้า หรือรูปไต Monocytes เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย เจริญมาจากเม็ดเลือดสาย Myeloid โดยเริ่มจาก Hematopoietic stem cells ในไขกระดูก แล้วเจริญเป็น Normoblast Promonocyte และเป็นตัวแก่ Monocytes ก่อนถูกปล่อยออกมาในกระแสเลือดในที่สุด เราพบปริมาณ Monocytes ในไขกระดูกประมาณ 0-2% และในกระแสเลือดของผู้ใหญ่ 2-8% ของเม็ดเลือดขาวทั้งหมด หลังจากที่ Monocytes ออกมาในกระแสเลือด จะเข้าสู่เนื้อเยื่อต่างๆ ของร่างกาย โดยในเนื้อเยื่อจะมี Monocytes มากกว่าในกระแสเลือดประมาณ 40 เท่า และสามารถ recirculate กลับเข้าสู่กระแสเลือดได้ ปัจจัยที่ทำให้ monocytes เคลื่อนตัวเข้าสู่เนื้อเยื่อและมีขนาดใหญ่ขึ้นเป็น macrophage มาจากสารกระตุ้นต่างๆ หลายชนิด เช่น cytokine ที่หลั่งจาก T-lymphocyte และ mediator อื่น หรือพิษ (endotoxin) ของแบคทีเรีย หรือโปรตีนใน extracellular matrix เป็นต้น หน้าที่ของ monocyte คือการทำลายเชื้อโรคด้วยวิธี phagocytosis เช่น แบคทีเรีย เชื้อรา degenerating blood cells และนำพา Ag ไปให้กับ Lymphocytes สร้างภูมิคุ้มกันในร่างกายขึ้น

Figure 6. Monocyte


เมื่อเกิดกระบวนการทำลายเชื้อ Monocytes จะไม่ถูกทำลายไปจึงมีอายุเฉลี่ย 5-7 วัน ซึ่งต่างกับเม็ดเลือดขาวชนิด Neutrophil ซึ่งจะถูกทำลายไป และมีอายุเพียง 2-3 วัน เท่านั้น เพราะเมื่อเราศึกษาถึงภาวะการติดเชื้อ หรือภาวะอื่นที่ไม่ใช่การติดเชื้อ เช่น สารเคมี สิ่งแปลกปลอมจากภายนอก ปฏิกริยาทางภูมิคุ้มกัน การตายของเนื้อเยื่อ และเกิดการอักเสบเรื้อรังเป็นเวลานาน เราจะพบเซลล์ชนิด Monocytes บริเวณที่อักเสบเป็นจำนวนมาก และหากร่างกายเกิดภาวะผิดปกติ ของเม็ดเลือดขาว ได้แก่ chemotaxis phagocytosis หรือการสร้างและแบ่งตัวผิดปกติ ก็จะทำให้ความต้านทานการติดเชื้อต่ำ โรคต่างๆ ตัวอย่าง เช่น Autoimmune Diseases และมะเร็ง เป็นต้น

การตรวจหา Monocyte ในเซลล์เม็ดเลือดขาวปกตินั้น นอกจากการแยกเซลล์ด้วยวิธีโดยทั่วไป เช่น การย้อมสีนับด้วยตาโดยกล้องจุลทรรศน์ หรือแยกด้วยขนาด และแกลนูลภายในเซลล์แล้ว วิธีที่ละเอียดมากขึ้นอาจใช้ immuno- fluorescence โดยใช้ specific heterologous antibody หรือ monoclonal antibody โดยการใช้ membrane surface markers profile เพื่อให้เฉพาะเจาะจงและ สามารถแยก subpopulations ต่างๆ ของเซลล์ได้ ตัวอย่าง markers สำหรับ monocytes จะให้ markers ต่าง ๆ เช่นเดียวกับ granulocytes คือ M-Ag-1 และเพิ่ม markers ของ MLC-S เป็นต้น

6. Macrophage (big eater) เป็นเซลล์ที่มีความสามารถในด้าน phagocytosis สูง มีต้นกำเนิดมาจากเซลล์ Monocyte ในกระแสเลือด มีรูปร่างไม่แน่นอน แตกต่างกันไปตามเนื้อเยื่อที่มันอาศัยอยู่ Macrophage แบ่งออกเป็น 2 พวกใหญ่ๆ คือ

- fixed macrophage อยู่ประจำที่ มีรูปร่างคล้ายกระสวยหรือดาว

- wandering macrophage มีนิวเคลียสคล้ายรูปไต เคลื่อนที่ไปที่ต่างๆ

ส่วนใหญ่อยู่ในม้ามและต่อมน้ำเหลือง และมีบางส่วนไปอยู่ถาวรตามเนื้อเยื่อต่าง ๆ และมีชื่อเรียกแตกต่างกันออกไป เช่น ในปอดเรียก Alveolar macrophage ในตับเรียก Kuffer’s cell ในไตเรียก mesoglial cell ในสมองเรียก microglial cell และในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเรียก histiocytes เป็นต้น

Macrophage เกิดจากการเปลี่ยนแแปลงของ Monocytes ที่ได้รับการกระตุ้นจาก chemotactic factor ที่สำคัญต่างๆ เช่น C5a cytokine ในกลุ่ม IL-8 growth factor ชิ้นส่วนของ collagen และ fibronectin และ fibrinopeptide เป็นต้น สามารถคงอยู่ในเนื้อเยื่อได้นานเป็นเวลาหลายเดือนเมื่อเทียบกับ Monocytes ที่มักจะสลายตัวไปในระยะประมาณ 1 สัปดาห์ ในกรณีที่พบสิ่งแปลกปลอมที่มีขนาดใหญ่ เซลล์หลายๆ ตัว จะมารวมตัวกันเป็น เซลล์ขนาดใหญ่ เรียกว่า giant cell

แอนติเจนในธรรมชาติส่วนใหญ่ในการกำจัดออก จะเป็นการอาศัยความช่วยเหลือร่วมมือกันจาก helper T cell และ macrophage โดยเมื่อสิ่งแปลกปลอมหรือแอนติเจนที่เข้าสู่ร่างกายจะไปทำปฏิกริยากับ Macrophage แบบไม่จำเพาะเจาะจงก่อนโดย Macrophage จะมีการเตรียมแอนติเจนนั้นโดยวิธี phagocytosis ห่อหุ้ม (engulf) เชื้อไว้แล้วปล่อยเอนไซม์จาก lysosome ออกมาย่อยให้ พร้อม เพื่อส่งให้กับ T lymphocyte ที่ส่วนผิวของ T cell จะมีส่วนที่คอยจับกับแอนติเจนนั้นเรียกว่า T cell antigen receptor เมื่อ T cell antigen receptor จับกับแอนติเจนเป็นที่เรียบร้อยแล้ว จะปล่อยตัวเองออกจากผิวของ T cell มาจับกับ Macrophage ที่ส่วน Fc receptor บนผิวของ Macrophage แทน จากนั้น Macrophage ก็จะพาไปพบกับ B lymphocyte ซึ่ง B cell นี้ก็จะจับกับแอนติเจนไว้โดยใช้ส่วนผิวที่เรียกว่า surface immunoglobulin และจะเริ่มตอบสนองต่อแอนติเจนนั้นโดยการเริ่มเพิ่มจำนวน (proliferation) และเปลี่ยนรูปร่าง (differentiation) เป็นพลาสมาเซล และพลาสมาเซลล์ก็จะเริ่มผลิตแอนติบอดีที่มีฤทธิ์จำเพาะต่อสิ่งแปลกปลอมนั้นออกมา

จะเห็นว่าในกลไกการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน Macrophage เป็นเซลล์ที่มีความสำคัญ เป็นลำดับต้นๆ แต่อย่างไรก็ดี Macrophage จะทำงานได้ดีก็ต้องอาศัยเซลล์อื่น เช่น lymphocytes ในการหลั่งสาร IFN ชนิดต่างๆ เพื่อกระตุ้น และทำให้ activity และ cytotoxicity ของ Macrophages มีมากขึ้น ร่วมทั้งยังต้องทำงานร่วมกับเซลล์อื่น เช่น K-cells, NK- cells เป็นต้น เพื่อให้ร่างกายสามารถกำจัดสิ่งแปลกปลอม หรือเซลล์อื่นที่มีความผิดปกติ เช่น เซลล์มะเร็ง ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

7. Stem cell หรือเซลล์ต้นกำเนิด เป็นเซลล์ที่มีลักษณะพิเศษ 3 ประการ คือ มีความสามารถใน การสร้างเซลล์หรือแบ่งเซลล์ทดแทนตัวเองได้ (Self renewing) สามารถแบ่งตัวเป็นเซลล์ต้นกำเนิดอยู่ตลอดเวลา อย่างน้อย 1 เซลล์โดยไม่เปลี่ยนไปเป็นเซลล์ชนิดอื่น (Remaining) และสามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์จำเพาะชนิดต่างๆ ได้ ในสภาวะที่เหมาะสม (Differentiate to specialize cell)

เซลล์ต้นกำเนิดสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท คือแบ่งตามแหล่งที่มาของเซลล์ต้นกำเนิด และแบ่งตามศักยภาพในการพัฒนาตัวเองไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ โดยหากแบ่งตามแหล่งที่มาของเซลล์ต้นกำเนิด สามารถแบ่งได้ 2 แหล่ง ดังนี้คือ

7.1 Adult stem cell หรือเซลล์ต้นกำเนิดในเนื้อเยื่อที่โตเต็มวัย คือเซลล์ต้นกำเนิดที่สามารถพบได้ในเนื้อเยื่อต่างๆ ในสิ่งมีชีวิตที่พัฒนาผ่านระยะตัวอ่อนไปแล้ว แต่ยังคงความเป็น เซลล์ที่ไม่พัฒนาไปเป็นเซลล์ชนิดใดชนิดหนึ่ง มีศักยภาพในการพัฒนาไปเป็นเซลล์จำเพาะชนิดต่างๆ ของอวัยวะนั้นๆได้ เช่น เซลล์ต้นกำเนิดของตับสามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ตับหรือเซลล์ต้นกำเนิดกล้ามเนื้อหัวใจ สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจได้ เป็นต้น

7.2 Embryonic stem cell หรือเซลล์ต้นกำเนิดในตัวอ่อน เป็นเซลล์ที่อยู่ในส่วนของ inner cell mass ของ developing blastocyst มีลักษณะพิเศษคือ สามารถสร้างเซลล์ขึ้นมาทดแทนตัวเองได้ โดยยังคงสภาพลักษณะเดิมไว้ สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ทุกชนิดของร่างกายได้ ซึ่งมีความน่าสนใจในแง่ของศักยภาพที่จะนำมาใช้ในวงการแพทย์แต่ยังคงมีข้อโตแย้งในเรื่องของหลักจริยธรรมอยู่มาก

หรือหากแบ่งเซลล์ต้นกำเนิดตามศักยภาพในการพัฒนาตัวเองไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ แล้ว สามารถแบ่งได้ 3 ประเภท ดังนี้คือ
Totipotent stem cell เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่พบได้ในตัวอ่อนของมนุษย์ในระยะ zygote สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ต่างๆ ในร่างกายได้ทุกชนิด
Pluripotent stem cell เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่พบในระยะต่อมาจาก Totipotent stem cell สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ต่างๆ ของร่างกายได้เกือบทุกชนิด พบได้ในตัวอ่อนในระยะ Blastocyst
Multipotent stem cell เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่อยู่ในเนื้อเยื่อแต่ละชนิด หรืออวัยวะใดอวัยวะหนึ่ง ซึ่งคอยทำหน้าที่แบ่งเซลล์มาทดแทน ซ่อมแซมเซลล์ของเนื้อเยื่อหรืออวัยวะเดิมที่เสื่อมสภาพไป เช่น เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดทำหน้าที่สร้างเม็ดเลือดมาทดแทนเซลล์เม็ดเลือดเดิมที่ตายไป เซลล์ต้นกำเนิดประเภทนี้สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์เฉพาะของเนื้อเยื้อนั้นๆ เท่านั้น ไม่สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ชนิดอื่นๆ ได้ ซึ่งมีข้อจำกัดเมื่อเทียบกับ Pluripotent stem cell ที่สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ต่างๆ ได้เกือบทุกชนิดในร่างกาย ส่วนเซลล์อีกประเภทหนึ่งคือ progenitor cell เป็นเซลล์ที่พัฒนาต่อมาจากเซลล์ต้นกำเนิด พบได้ในเนื้อเยื่อหรืออวัยวะต่างๆ มีคุณสมบัติคล้ายกับเซลล์ต้นกำเนิดชนิด Multipotent stem cell เพียงแต่ไม่มีคุณสมบัติในการแบ่งเซลล์ทดแทนตัวเองได้เท่านั้น

Figure 8. Human Embryonic stem cell



Figure 9. Stem cell Potential


ปัจจุบันเซลล์ต้นกำเนิดที่นำมาใช้ประโยชน์ทางการแพทย์อย่างแพร่หลายคือ Adult stem cell ได้แก่ เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดในไขกระดูก เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจากสายสะดือทารก และเซลล์ต้นกำเนิดจากกระแสโลหิต ซึ่งทำได้โดยการฉีดยากระตุ้นให้ไขกระดูกหลั่งเซลล์ต้นกำเนิดออกมาสู่กระแสเลือด จากนั้นจึงใช้เครื่องที่เรียกว่า Apheresis ทำการเก็บเซลล์ออกมา โดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดปลูกถ่ายเพื่อรักษาผู้ป่วยทางด้านโรคเลือดต่างๆ เช่น โรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว โรคภูมิคุ้มกันบกพร่อง โรคธาลัสซีเมีย เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีรายงานว่า มีการนำเซลล์ต้นกำเนิดไปรักษาโรคต่างๆ แล้วให้ผลการรักษาที่น่าพอใจอีกหลายโรคด้วยกัน เช่น โรคเบาหวาน โรคหัวใจ อัมพาต เป็นต้น

การคัดแยกเลือดของผู้ป่วยเพื่อให้ได้ Mononuclear cell

โดยปกติแล้ว หากเราจะทำการเจาะเก็บเลือดจากไขกระดูก เลือดจากสายสะดือ หรือจากกระแสเลือดเพื่อจะคัดแยกเอาเซลล์ต้นกำเนิดออกมาเพื่อทำการปลูกถ่ายให้กับผู้ป่วยนั้น เลือดที่เจาะเก็บมาได้จะประกอบไปด้วยเซลล์เม็ดเลือดชนิดต่างๆ มากมาย ทั้งเซลล์เม็ดเลือดแดง เซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดต่างๆ และเกล็ดเลือด ซึ่งหน่วยงานที่มีห้องปฏิบัติการจัดเก็บและแยกเซลล์ต้นกำเนิดทั่วไปจะนิยมเก็บเซลล์เม็ดเลือดขาวทุกประเภทนี้โดยไม่ได้ทำการ Separated ก่อน เรียกว่า Total Nucleated Cell หรือ TNC เวลานำเซลล์ต้นกำเนิดไปปลูกถ่ายให้กับผู้ป่วยก็จะมีเซลล์ชนิดอื่นๆ ปะปนมาด้วย ทำให้ประสิทธิภาพในการทำงานของเซลล์ต้นกำเนิดลดลงมาก อาจจะให้ผลการรักษาได้ไม่ดีเท่าที่ควร แต่สิ่งที่เราต้องการและมีประโยชน์จริงๆ นั้นคือ Mononuclear cell หรือ MNC ทั้ง 7 ชนิด เราจึงต้องทำการคัดแยกเอาเฉพาะ Mononuclear cell ออกมาแล้วขจัดเซลล์ชนิดอื่นที่ไม่ต้องการออกไป โดยอาศัยหลักการ Density-gradient centrifugation และสารเคมี บางตัวที่จะช่วยให้เซลล์ชนิดต่างๆ แยกชั้นได้ง่ายขึ้น สามารถทำได้ทั้งแบบ Manual หรือด้วยเครื่อง Automate

เมื่อทำการ Separated จนได้ Mononuclear cell แล้วจึงจะนำไปปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดให้กับผู้ป่วยโดยประสิทธิภาพการทำงานของ Mononuclear cell จะสูงกว่า TNC และถ้าหากทำการ Purified ให้ได้เฉพาะเซลล์ต้นกำเนิดเพียงอย่างเดียว ประสิทธิภาพการทำงานก็จะยิ่งดีขึ้นไปอีก คือ มีเปอร์เซนต์ Homing ที่สูงกว่าถึง 15 เท่า และพบว่ามีปริมาณของ CD34 เข้มข้นสูงถึง 150 เท่าเมื่อเทียบกับ MNC ดังจะเห็นได้จากตารางเปรียบเทียบระหว่าง เลือดที่ได้จากไขกระดูกโดยไม่ได้ทำการคัดแยกกับเลือดจากไขกระดูกที่ทำการคัดแยกเพื่อให้ได้ MNC แล้ว จะเห็นว่าปริมาณของ CD34 ใน MNC จะเข้มข้นกว่า Bone Marrow

Figure 8. Human Embryonic stem cell


สำหรับการรักษาโรคในประเทศไทยปัจจุบันนี้ มีโรงพยาบาลของรัฐและเอกชนหลายแห่ง ได้มีการนำเซลล์ต้นกำเนิดมาปลูกถ่ายให้กับผู้ป่วยแล้ว แต่จะเป็นการปลูกถ่ายในรูปแบบของ TNC คือเก็บเลือดจาก Bone marrow, Peripheral blood และเลือดจาก Cord blood แล้วกำจัดเม็ดเลือดแดงและพลาสมาบางส่วนออกไป แล้วนำเซลล์เม็ดขาวทุกชนิดที่เก็บได้นั้นไปทำการปลูกถ่ายให้กับผู้ป่วย ซึ่งก็ให้ผลการรักษาที่ดีพอสมควร ส่วนโรคที่นำไปรักษาส่วนมากจะเป็นโรคที่เกี่ยวกับระบบเลือดต่างๆ เช่น มะเร็งเม็ดเลือดขาว ธาลัสซีเมีย เป็นต้น มีการรายงานว่า โรงพยาบาลเอกชนบางแห่ง ทำการรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดจาก Peripheral blood ในผู้ป่วยที่เป็นเบาหวานแล้วได้ผลดีเป็นที่น่าพอใจ ส่วนในโรคอื่นๆ จำเป็นต้องการPurified ก่อนนำไปรักษาเพื่อให้ผลการรักษาได้ผลดีที่สุด เช่น การใช้ NK cell รักษาผู้ป่วยที่เป็นมะเร็ง การรักษาผู้ป่วยโรคหัวใจด้วย CD133 เป็นต้น ซึ่งในประเทศไทยยังไม่ค่อยเป็นที่รู้จักและแพร่หลายมากนัก จะมีศึกษาเฉพาะในโรงพยาบาลรัฐที่เป็นโรงเรียนแพทย์เท่านั้น นับเป็นอีกความหวังหนึ่งที่จะช่วยให้คุณภาพชีวิตของคนไทยดีขึ้นด้วยเทคโนโลยีความรู้เรื่องเซลล์ต้นกำเนิดนี้

References
Garnet Suck. Novel approaches using natural killer cells in cancer therapy. Seminars in Cancer Biology 2006; 16:412-418

H Klingemann. Commentary improving natural killer cells. Cytotherapy 2008; 10:225-226

M Aktas, TF Radke, BE Strauer, P Wernet and G Kogler. Separation of adult bone marrow mononuclear cells using the automated closed separation system Sepax. Cytotherapy 2008; 10:203-211

สรภพ เกียรติพงษ์สาร, เยื้อน ตันนิรันดร, ประมวล วีรุตมเสน. บทนำเซลล์ต้นกำเนิดในทางการแพทย์. J Med Assoc Thai 2006; Vol.89 No.1