ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโรคมะเร็ง
ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโรคมะเร็ง
โรคมะเร็งเป็นโรคที่เริ่มต้นมาจากการสะสมการกลายพันธุ์ของยีนต่างๆ ส่งผลให้เกิดการเพิ่มจำนวนเซลล์และก่อให้เกิดเป็นก้อนเนื้องอก โรคมะเร็งสามารถรักษาให้หายได้ถ้าตรวจพบและรับการรักษาตั้งแต่ระยะเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ (biomarker) ของโรคมะเร็งที่จะใช้จำแนกเนื้อเยื่อมะเร็งและเนื้อเยื่อปกติหรือมะเร็งชนิดต่างๆ ยังมีใช้ไม่มาก นักวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยชีวเคมีเป็นนักวิจัยกลุ่มแรกของประเทศไทยที่ใช้เทคนิคด้านโปรตีโอมิกส์ (proteomics) ซึ่งเป็นการวิเคราะห์เปรียบเทียบโปรตีนทั้งหมดที่แสดงออกจากเนื้อเยื่อหรือเซลล์ในสภาวะใดสภาวะหนึ่ง เช่น การทำอิเลคโตรโฟรีซีสในการแยกโปรตีนแบบ 2 มิติ เพื่อใช้ค้นหาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโรคมะเร็ง การวิจัยได้เริ่มต้นจากความร่วมมือกับแพทย์จาก. โรงพยาบาลพระมงกุฎเกล้า พบว่า โปรตีนคาร์เทปซินบี (cathepsin B) และโปรฮีบิติน (prohibitin) มีระดับการแสดงออกที่สูงขึ้นในก้อนเนื้องอก เช่น โรคคอหอยพอกและโรคเนื้องอกไทรอยด์ชนิดไม่ร้ายแรง ในขณะที่ พบว่าระดับของโปรตีนกาเลคติน 3 (galectin-3) มีระดับเพิ่มสูงขึ้นและสัมพันธ์กับการแพร่กระจายตัวของเนื้องอกไทรอยด์ชนิดร้ายแรง
เนื่องจากมะเร็งตับเป็นมะเร็งที่พบมากในภาคเหนือและมะเร็งท่อน้ำดีพบมากในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย ดังนั้นนักวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยชีวเคมีจึงได้มุ่งเน้นงานวิจัยทางโปรตีโอมิกส์ในมะเร็งสองชนิดนี้ โดยการใช้เซลล์มะเร็งตับชนิด HCC-S102 และ HepG2 และเซลล์มะเร็งท่อน้ำดีชนิด HuCCA-1 เป็นเซลล์ทดสอบ การเปรียบเทียบโปรตีนทั้งหมดจากเซลล์มะเร็งกลุ่มนี้ ได้ค้นพบโปรตีนที่มีศักยภาพจะเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่สามารถแยกมะเร็งสองชนิดนี้ออกจากกันได้ นอกจากนี้ การศึกษาโดยใช้เนื้อเยื่อของผู้ป่วยมะเร็งท่อน้ำดี พบว่าโปรตีนลิโพคาลิน 2 (lipocalin 2) สามารถถูกตรวจพบในเนื้อเยื่อส่วนที่เป็นมะเร็ง แต่ไม่พบในเนื้อเยื่อปกติส่วนข้างเคียง ซึ่งชี้ให้เห็นว่าโปรตีนชนิดนี้น่าจะเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของมะเร็งท่อน้ำดีได้ นักวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยชีวเคมียังได้ศึกษาโปรตีนที่แสดงออกทั้งหมด (proteome) ของเซลล์มะเร็งตับและเซลล์มะเร็งท่อน้ำดีที่เพาะเลี้ยงโดยใช้การเลี้ยงแบบ 3 มิติ (3D culture) ซึ่งเป็นการเลี้ยงเซลล์เพื่อเลียนแบบการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็งและสิ่งแวดล้อมที่เสมือนอยู่ในร่างกาย และปรับสภาวะการเลี้ยงเซลล์ให้มีปริมาณโปรตีนสูงขึ้นสำหรับใช้ศึกษาในงานวิจัยทางโปรตีโอมิกส์ด้านต่างๆ รวมถึงศึกษากลุ่มโปรตีนที่แสดงออกในส่วนต่างๆของเซลล์ (subcellular fraction) และโปรตีนที่ถูกส่งออกภายนอกเซลล์ (secretome) ด้วย
นักวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยชีวเคมี ยังมีความสนใจเรื่องบทบาทของการดัดแปลงโปรตีนหลังการแปลรหัส (post-translational modification) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โอ-กลูแน็คไซลาชั่น (O-GlcNAcylation) ซึ่งเป็นการเติมน้ำตาลกลูแน็กจำนวนหนึ่งโมเลกุลบนโปรตีนที่พบในไซโตพสาซึมและนิวเคลียสของเซลล์ การดัดแปลงโปรตีนชนิดนี้ มีบทบาทสำคัญในการเป็นสัญญาณทางโภชนาการโดยผ่านวิถีการสังเคราะห์น้ำตาลเฮ็กโซซามีน (hexosamine biosynthesis pathway) ซึ่งเป็นวิถีย่อยของกระบวนการเผาพลาญอาหารแบบไกลโคไลซิส (glycolysis) และเป็นสัญญาณที่มีผลกระทบต่อการควบคุมการทำงานของเซลล์ เนื่องจากกลุ่มโปรตีนดังกล่าวก็สามารถถูกเติมด้วยหมู่ฟอสเฟส (phosphorylation) ได้เช่นกัน การศึกษาโปรตีนที่ถูกเติมน้ำตาลดังกล่าวนี้ พบว่ามีระดับการแสดงออกของโอกลูแน็คไซลาชั่นที่เพิ่มขึ้นในเนื่อเยื่อมะเร็งเต้านมและลำไส้ เมื่อเปรียบเทียบกับเนื่อเยื่อปกติส่วนข้างเคียง ซึ่งชี้ให้เห็นว่าน่าจะเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของมะเร็งดังกล่าวได้ นอกจากนี้ เมื่อทำการยับยั้ง โอกลูแน็คทราสเฟอเรส (O-GlcNAc transferase, OGT) ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เติมน้ำตาลกลูแน็กในโปรตีนต่างๆ พบว่าระดับการแสดงออกของโอกลูแน็คไซลาชั่นลดลงอย่างชัดเจนและการลดลงนี้สามารถยับยั้งการสร้างเซลล์แบบ colony formation ของเซลล์มะเร็งเต้านม MDA-MB-231 และ MCF-7 และเซลล์มะเร็งลำไล้ HT29, SW480 และ SW620 ได้ ซึ่งชี้ให้เห็นว่ากระบวนการโอ-กลูแน็คไซลาชั่น มีบทบาทสำคัญในการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง นอกจากนี้ ยังพบว่า ระดับการแสดงออกของโปรตีนถูกที่เติมน้ำตาลกลูแน็ก มีปริมาณเพิ่มขึ้นในโปรตีนที่ถูกขับออกนอกเซลล์ของเซลล์มะเร็ง เมื่อเปรียบเทียบกับโปรตีนที่ถูกขับออกนอกเซลล์ของเซลล์ปกติเพาะเลี้ยง ด้วยเช่นกัน
งานวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยชีวเคมี ยังได้ศึกษาเกี่ยวกับความผิดปกติของไกลโคโปรตีนในซีรัม/พลาสม่าของผู้ป่วยมะเร็ง โปรตีนต่างๆ ที่พบในระบบหมุนเวียนโลหิตของร่างกายสามารถสะท้อนพยาธิสรีรวิทยาของโรคต่างๆ รวมทั้งโรคมะเร็งด้วย การเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติของกระบวนการไกลโคไซลาชั่นแบบ โอ-ไกลโคไซด์ (O-liked) และ เอ็น-ไกลโคไซด์ (N-linked) ได้ถูกตรวจพบในโรคมะเร็งหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง งานวิจัยด้านไกลโคโปรตีโอมิกส์ (glycoproteomics) รูปแบบและตำแหน่งของไกลโคไซด์บนโปรตีน เริ่มถูกประยุกต์ใช้ในการค้นหาการความแตกต่างของโครงสร้างของกลุ่มไกลแคน (น้ำตาล) บนโปรตีนชนิดต่างๆ กว้างขวางมากอย่างมาก นักวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยชีวเคมี ได้เริ่มงานวิจัยนี้และค้นพบว่ารูปแบบของกลุ่มไกลแคนหลายชนิดของโปรตีนต่างๆ จากซีรัมของผู้ป่วยมะเร็งลำไส้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจน ซึ่งชี้ให้เห็นว่าความผิดปกติของรูปแบบของกลุ่มไกลแคนบนโปรตีนต่างๆ อาจจะสามารถใช้เป็นแนวทางใหม่ในการค้นหาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโรคมะเร็งได้
