‘คุณภาพ’ ของเซลล์เบต้าสามารถบอกได้หรือไม่ว่าคุณจะเกิดโรคเบาหวานหรือไม่?

หากดูเหมือนว่ามีคนรู้จักของคุณกำลังเผชิญกับโรคเบาหวานมากขึ้นเรื่อยๆ คุณคิดถูกแล้ว การระบาดของโรคเบาหวานไม่ได้ถูกเรียกว่าการระบาดโดยไม่มีเหตุผล สมาคมโรคเบาหวานแห่งสหรัฐอเมริการะบุว่า ในปี พ.ศ. 2564 ประชากรมากกว่า 10% ของสหรัฐอเมริกา หรือประมาณ 38.4 ล้านคน เป็นโรคเบาหวาน และมีผู้ป่วยอีก 1.2 ล้านคนที่ได้รับการวินิจฉัยในแต่ละปี

โรคเบาหวานชนิดที่ 2 เกิดขึ้นเมื่อร่างกายดื้อต่ออินซูลิน ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ช่วยควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด อินซูลินผลิตโดยเซลล์เบต้าของตับอ่อน และในโรคเบาหวานชนิดที่ 2 เซลล์เบต้าจะเพิ่มการผลิตอินซูลินเพื่อพยายามทำให้ระดับน้ำตาลเป็นปกติ แต่ถึงอย่างนั้นก็ยังไม่เพียงพอ และในที่สุดเซลล์เบต้าก็จะหมดไป เนื่องจากบทบาทสำคัญของเซลล์เบต้า มวลหน้าที่ของเซลล์เบต้า นั่นคือจำนวนและความสามารถในการทำงานทั้งหมด จึงเป็นตัวกำหนดความเสี่ยงของการเกิดโรคเบาหวาน

อย่างไรก็ตาม เบต้าเซลล์ไม่ได้มีลักษณะเฉพาะตัวแม้แต่ในคนเดียวกัน พวกมันถูกแบ่งออกเป็นชนิดย่อย ซึ่งแต่ละชนิดมีความแตกต่างกันในด้านกิจกรรมการหลั่ง การอยู่รอด และความสามารถในการแบ่งตัว กล่าวอีกนัยหนึ่ง เบต้าเซลล์แต่ละชนิดย่อยมี “ระดับสมรรถภาพ” ที่แตกต่างกัน และยิ่งสูงก็ยิ่งดี เมื่อโรคเบาหวานพัฒนา สัดส่วนของเบต้าเซลล์บางชนิดย่อยก็จะเปลี่ยนแปลงไป แต่คำถามสำคัญยังคงอยู่: โรคเบาหวานเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบและสภาพของเบต้าเซลล์ หรือการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เองที่นำไปสู่โรค?

นั่นคือที่มาของนักวิทยาศาสตร์ Guoqiang Gu, Emily Hodges และ Ken Lau จากมหาวิทยาลัย Vanderbilt งานวิจัยล่าสุดของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสารNature Communicationsถือเป็นก้าวสำคัญสู่ความเข้าใจว่ามวลการทำงานของเซลล์เบต้าสามารถเพิ่มขึ้นเพื่อลดความเสี่ยงของโรคเบาหวานประเภท 2 ได้หรือไม่ Gu และ Lau เป็นศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาของเซลล์และการพัฒนา และ Hodges เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีวเคมี

การศึกษาชนิดย่อยของเซลล์เบต้าไม่ใช่เรื่องง่าย วิธีการที่นิยมใช้มากที่สุดคือ “การวิเคราะห์ตัวอย่างขั้นสุดท้ายในระดับเซลล์เดี่ยว” ซึ่งหมายความว่านักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาเซลล์เบต้าเฉพาะเจาะจงได้เพียงครั้งเดียว และเฉพาะเมื่อเซลล์เหล่านั้นพัฒนาเต็มที่แล้วเท่านั้น วิธีนี้ทำให้ไม่สามารถติดตามการพัฒนาของเซลล์ชนิดย่อยเดียวกันในระยะต่างๆ ได้ เช่น การเปลี่ยนสภาพ การเจริญเติบโตเต็มที่ การแบ่งตัว การแก่ชรา การตาย ฯลฯ ความสามารถในการสังเกตเซลล์เหล่านี้ในทุกระยะจะช่วยให้เข้าใจถึงการเปลี่ยนแปลงของสถานะของเซลล์เมื่อเวลาผ่านไปหรือภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกันได้ดียิ่งขึ้น

เพื่อเอาชนะข้อจำกัดนี้ กู ฮอดจ์ส และเลา ได้พัฒนาวิธีการติดแท็กเซลล์ต้นกำเนิดที่ก่อให้เกิดเซลล์เบต้าอย่างถาวรด้วยการแสดงออกของยีนที่แตกต่างกัน แท็กเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถติดตามเซลล์เบต้าชนิดย่อยเดียวกันในระยะการพัฒนาที่แตกต่างกัน และตอบคำถามพื้นฐานได้อย่างมั่นใจยิ่งขึ้น

การวิจัยของพวกเขาพบผลลัพธ์หลักสามประการ:

1. เซลล์ต้นกำเนิดที่สร้างเซลล์เบต้าที่มีเครื่องหมายทางพันธุกรรมต่างกันในตัวอ่อนของหนู จะก่อให้เกิดเซลล์เบต้าชนิดย่อยที่มีระดับ “สมรรถภาพ” ต่างกันในหนูโตเต็มวัย ข้อมูลนี้ช่วยให้เข้าใจถึงวิธีการสร้างเซลล์เบต้าชนิดย่อย และวิธีควบคุมกระบวนการนี้ในอนาคต เพื่อเพิ่มสัดส่วนของเซลล์เบต้าที่ “แข็งแรง” และลดความเสี่ยงของโรคเบาหวาน
2. อาหารของหนูตัวเมียระหว่างตั้งครรภ์ส่งผลโดยตรงต่ออัตราส่วนของเซลล์เบต้าที่ทำงานได้ดีกับเซลล์เบต้าที่ทำงานได้ต่ำในลูก ตัวอย่างเช่น หากแม่หนูได้รับอาหารไขมันสูงและเป็นโรคอ้วน ลูกของหนูจะมีเซลล์เบต้าที่ตรวจจับกลูโคสได้น้อยลง แบบจำลองนี้ยืนยันว่าภาวะอ้วนในแม่หนูเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคเบาหวานในลูกหนู ซึ่งช่วยให้แพทย์และนักวิจัยเข้าใจบทบาทของพันธุกรรมและสุขภาพของแม่หนูได้ดียิ่งขึ้น
3. ชนิดย่อยของเซลล์เบต้าที่พบในหนูมีแอนะล็อกในตับอ่อนของมนุษย์ นอกจากนี้ ชนิดย่อยที่มีความเหมาะสมสูงสุดในมนุษย์กลับลดลงในผู้ป่วยโรคเบาหวานชนิดที่ 2 แม้ว่าผลการทดลองในสัตว์ทั้งหมดจะไม่สามารถนำไปใช้กับมนุษย์ได้โดยตรง แต่ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าแบบจำลองของหนูอาจมีประโยชน์ในการทำความเข้าใจชีววิทยาของมนุษย์และโรคเบาหวาน

ขณะนี้ นักวิจัยวางแผนที่จะศึกษาว่ารูปแบบเอพิเจเนติกส์ (เครื่องหมายการแสดงออกของยีนที่กล่าวถึงข้างต้น) เกิดขึ้นและรักษาไว้ได้อย่างไรในเซลล์เบตาชนิดย่อยต่างๆ และการหยุดชะงักของรูปแบบเหล่านี้ส่งผลต่อการทำงานของเซลล์อย่างไร

“ด้วยการวิจัยนี้และการวิจัยอื่นๆ ในอนาคต อาจมีความเป็นไปได้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์เสริมอาหารสำหรับสตรีมีครรภ์ที่ช่วยลดความเสี่ยงของโรคเบาหวานในเด็ก” Gu กล่าว

คำถามสำคัญอื่นๆ ยังคงอยู่ เช่น เป็นไปได้หรือไม่ที่จะปรับปรุงคุณภาพการทำงานของเซลล์คล้ายเบต้าที่ได้จากเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ โดยการปรับเปลี่ยนการเมทิลเลชันของดีเอ็นเอ (หนึ่งในเครื่องหมายทางเอพิเจเนติกส์) หากเป็นไปได้ เบต้าเซลล์ดังกล่าวสามารถนำมาใช้ในการบำบัดปลูกถ่าย ซึ่งผู้ป่วยโรคเบาหวานชนิดที่ 2 จะได้รับการปลูกถ่ายด้วยเบต้าเซลล์ที่มีสมรรถภาพสูงได้หรือไม่

คำตอบของคำถามเหล่านี้ยังคงต้องค้นหาต่อไป