เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้ใช้ข้อมูลของมนุษย์เพื่อวัดความเร็วของกระบวนการต่างๆ ที่นำไปสู่โรคอัลไซเมอร์ และพบว่ามีการพัฒนาในทางที่แตกต่างจากที่เคยคิดไว้มาก ผลลัพธ์อาจมีนัยสำคัญต่อการพัฒนาวิธีการรักษาที่มีศักยภาพ
งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าของการทำงานกับข้อมูลของมนุษย์แทนการใช้แบบจำลองสัตว์ที่ไม่สมบูรณ์
Tuomas Knowles
ทีมงานระหว่างประเทศ นำโดยมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ พบว่า แทนที่จะเริ่มจากจุดเดียวในสมองและทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์สมอง โรคอัลไซเมอร์จะไปถึงส่วนต่างๆ ของสมองตั้งแต่เนิ่นๆ โรคนี้ฆ่าเซลล์ในภูมิภาคเหล่านี้ได้เร็วเพียงใด โดยผ่านการผลิตกลุ่มโปรตีนที่เป็นพิษ จะจำกัดความเร็วที่โรคจะดำเนินไปโดยรวม
นักวิจัยได้ใช้ตัวอย่างสมองหลังชันสูตรจากผู้ป่วยอัลไซเมอร์ ตลอดจนการสแกนด้วย PET จากผู้ป่วยที่ยังมีชีวิตอยู่ ซึ่งมีตั้งแต่ผู้ที่มีความบกพร่องทางสติปัญญาเล็กน้อยไปจนถึงผู้ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ระยะสุดท้าย เพื่อติดตามการรวมตัวของเทา ซึ่งเป็นหนึ่งในสองโปรตีนหลัก เกี่ยวข้องกับสภาพ
ในโรคอัลไซเมอร์ เทาและโปรตีนอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่าอะไมลอยด์-เบตาจะก่อตัวเป็นเส้นพันกันและคราบจุลินทรีย์ ซึ่งเรียกรวมกันว่ามวลรวม ทำให้เซลล์สมองตายและสมองหดตัว ส่งผลให้สูญเสียความทรงจำ บุคลิกภาพเปลี่ยนแปลง และมีปัญหาในการทำงานประจำวัน
โดยการรวมชุดข้อมูลที่แตกต่างกัน 5 ชุดและนำไปใช้กับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เดียวกัน นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่ากลไกที่ควบคุมอัตราการลุกลามของโรคอัลไซเมอร์คือการจำลองมวลรวมในแต่ละภูมิภาคของสมอง ไม่ใช่การแพร่กระจายของมวลรวมจากภูมิภาคหนึ่งไปยังอีก อื่น.
ผลลัพธ์ที่ ได้รายงานในวารสาร Science Advancesได้เปิดเผยวิธีใหม่ๆ ในการทำความเข้าใจความก้าวหน้าของโรคอัลไซเมอร์และโรคทางระบบประสาทอื่นๆ และแนวทางใหม่ๆ ที่อาจพัฒนาวิธีการรักษาในอนาคต
หลายปีที่ผ่านมา กระบวนการต่างๆ ในสมองซึ่งส่งผลให้เกิดโรคอัลไซเมอร์ได้รับการอธิบายโดยใช้คำศัพท์เช่น ‘น้ำตก’ และ ‘ปฏิกิริยาลูกโซ่’ เป็นโรคที่ศึกษาได้ยาก เนื่องจากมีการพัฒนามานานกว่าทศวรรษ และการวินิจฉัยขั้นสุดท้ายสามารถทำได้หลังจากตรวจตัวอย่างเนื้อเยื่อสมองหลังความตายเท่านั้น
หลายปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้อาศัยแบบจำลองของสัตว์เป็นหลักในการศึกษาโรคนี้ ผลลัพธ์จากหนูทดลองชี้ว่าโรคอัลไซเมอร์แพร่กระจายอย่างรวดเร็ว เนื่องจากกลุ่มโปรตีนที่เป็นพิษจะเข้ามาตั้งรกรากในส่วนต่างๆ ของสมอง
ดร. Georg Meisl จาก Yusuf Hamied Department of Chemistry แห่งเคมบริดจ์ ผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์กล่าวว่า “ความคิดคือโรคอัลไซเมอร์มีการพัฒนาในลักษณะที่คล้ายกับมะเร็งหลายชนิด โดยมวลรวมก่อตัวในภูมิภาคเดียวแล้วแพร่กระจายไปทั่วสมอง “แต่เราพบว่าเมื่อโรคอัลไซเมอร์เริ่มมีการรวมตัวแล้วในหลายพื้นที่ของสมอง ดังนั้นการพยายามหยุดการแพร่กระจายระหว่างภูมิภาคจะช่วยชะลอการเกิดโรคได้เพียงเล็กน้อย”
นี่เป็นครั้งแรกที่มีการใช้ข้อมูลของมนุษย์เพื่อติดตามว่ากระบวนการใดที่ควบคุมการพัฒนาของโรคอัลไซเมอร์เมื่อเวลาผ่านไป ส่วนหนึ่งเกิดขึ้นได้โดยวิธีจลนพลศาสตร์เคมีที่พัฒนาขึ้นในเคมบริดจ์ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ซึ่งช่วยให้กระบวนการของการรวมกลุ่มและการแพร่กระจายในสมองสามารถจำลองได้ เช่นเดียวกับความก้าวหน้าในการสแกนด้วย PET และการปรับปรุงความไวในการวัดอื่นๆ ของสมอง
ศาสตราจารย์ Tuomas Knowles ผู้เขียนร่วมอาวุโสจากภาควิชาเคมีกล่าวว่า “งานวิจัยชิ้นนี้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าของการทำงานกับข้อมูลของมนุษย์แทนที่จะเป็นแบบจำลองสัตว์ที่ไม่สมบูรณ์ “เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นความก้าวหน้าในด้านนี้ เมื่อ 15 ปีที่แล้ว กลไกระดับโมเลกุลพื้นฐานถูกกำหนดขึ้นสำหรับระบบง่ายๆ ในหลอดทดลองโดยเราและคนอื่นๆ แต่ตอนนี้เราสามารถศึกษากระบวนการนี้ในระดับโมเลกุลในผู้ป่วยจริง ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญในการพัฒนาการรักษาในหนึ่งวัน”
นักวิจัยพบว่าการจำลองแบบของเอกภาพโดยรวมนั้นช้าอย่างน่าประหลาดใจ โดยใช้เวลาถึงห้าปี ศาสตราจารย์ Sir David Klenerman ผู้เขียนร่วมจากสถาบันวิจัยภาวะสมองเสื่อมแห่งสหราชอาณาจักร กล่าวว่า “เซลล์ประสาทสามารถหยุดการก่อตัวได้ดีอย่างน่าประหลาดใจ แต่เราจำเป็นต้องหาวิธีที่จะทำให้พวกมันดียิ่งขึ้นไปอีกหากเราจะพัฒนาวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพ ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ “เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่ชีววิทยามีวิวัฒนาการมาเพื่อหยุดการรวมตัวของโปรตีน”
นักวิจัยกล่าวว่าวิธีการของพวกเขาสามารถนำมาใช้เพื่อช่วยในการพัฒนาการรักษาโรคอัลไซเมอร์ ซึ่งส่งผลกระทบต่อผู้คนประมาณ 44 ล้านคนทั่วโลก โดยกำหนดเป้าหมายกระบวนการที่สำคัญที่สุดที่เกิดขึ้นเมื่อมนุษย์พัฒนาโรค นอกจากนี้ วิธีการนี้สามารถนำไปใช้กับโรคทางระบบประสาทอื่นๆ เช่น โรคพาร์กินสัน
“การค้นพบที่สำคัญคือการหยุดการจำลองแบบของมวลรวมมากกว่าการแพร่กระจายของพวกมันจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในขั้นตอนของโรคที่เราศึกษา” Knowles กล่าว
ขณะนี้นักวิจัยกำลังวางแผนที่จะดูกระบวนการก่อนหน้านี้ในการพัฒนาของโรค และขยายการศึกษาไปยังโรคอื่น ๆ เช่น ภาวะสมองเสื่อมชั่วขณะหน้าผาก การบาดเจ็บที่สมอง และอัมพาตจากเซลล์ประสาทที่ลุกลามไปเรื่อย ๆ ซึ่งมวลของเอกภาพยังก่อตัวขึ้นในระหว่างที่เป็นโรคอีกด้วย
การศึกษานี้เป็นความร่วมมือระหว่างนักวิจัยจากสถาบันวิจัยภาวะสมองเสื่อมแห่งสหราชอาณาจักร มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และโรงเรียนแพทย์ฮาร์วาร์ด เงินทุนได้รับการยอมรับจาก Sidney Sussex College Cambridge, European Research Council, Royal Society, JPB Foundation, Rainwater Foundation, NIH และ NIHR Cambridge Biomedical Research Center ซึ่งสนับสนุน Cambridge Brain Bank
อ้างอิง:
Georg Meisl et al. ‘ ขั้นตอนการกำหนดอัตราในร่างกายของ tau สะสมในโรคอัลไซเมอร์ ‘ ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ (2021). ดอย: 10.1126/sciadv.abh1448
