Embryonic Stem Cell (ESCs) คืออะไร? ประโยชน์และศักยภาพด้านการฟื้นฟูร่างกาย และข้อจำกัดที่ควรรู้

Embryonic Stem Cell (ESCs) หรือเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน คือเซลล์ต้นกำเนิดที่เพาะเลี้ยงขึ้นในห้องปฏิบัติการ โดยได้มาจากกลุ่มเซลล์ชั้นในของตัวอ่อน (Inner Cell Mass: ICM) ในระยะเริ่มต้นก่อนการฝังตัว หรือระยะบลาสโตซิสต์ (Blastocyst) ซึ่งอยู่ในช่วง 5-6 วันหลังการปฏิสนธิ เซลล์กลุ่มนี้ยังไม่ได้พัฒนาไปทำหน้าที่เฉพาะ จึงสามารถแบ่งตัวเพิ่มจำนวน พร้อมคงคุณสมบัติของเซลล์ต้นกำเนิดไว้ได้ (Self-renewal) รวมถึงสามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ได้เกือบทุกชนิดในร่างกายภายใต้สภาวะที่เหมาะสม (Pluripotent) เช่น เซลล์ผิวหนัง เซลล์ประสาท เซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์กระดูก เซลล์เม็ดเลือด ตลอดจนเซลล์ของตับ ตับอ่อน และปอด

หลังจากไข่ได้รับการปฏิสนธิ เซลล์จะเริ่มแบ่งตัวเพิ่มจำนวนอย่างต่อเนื่อง จากเซลล์เพียงเซลล์เดียวกลายเป็นกลุ่มเซลล์หลายเซลล์ ก่อนพัฒนาเข้าสู่ระยะบลาสโตซิสต์ (Blastocyst) ซึ่งโดยทั่วไปเกิดขึ้นประมาณวันที่ 5-6 หลังการปฏิสนธิ ตัวอ่อนในระยะนี้มีลักษณะคล้ายถุงที่มีโพรงของเหลวอยู่ภายใน และประกอบด้วยเซลล์สำคัญ 2 กลุ่ม ได้แก่

• Trophectoderm คือเซลล์ชั้นนอกของตัวอ่อน ซึ่งจะพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อนอกตัวอ่อนและมีบทบาทในการยึดเกาะและฝังตัวกับผนังมดลูก
• Inner Cell Mass (ICM) คือกลุ่มเซลล์ที่อยู่ภายในตัวอ่อน ซึ่งจะพัฒนาต่อไปเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ของร่างกาย  

Embryonic Stem Cell มีต้นกำเนิดจากกลุ่มเซลล์ชั้นใน (ICM) โดยนักวิจัยจะแยกกลุ่มเซลล์ดังกล่าวจากตัวอ่อนระยะ Blastocyst แล้วนำมาเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการภายใต้สภาวะที่ควบคุมอย่างเหมาะสม ซึ่งโดยทั่วไป ตัวอ่อนที่นำมาใช้เป็นตัวอ่อนที่เกิดจากกระบวนการปฏิสนธินอกร่างกาย หรือการทำเด็กหลอดแก้ว (In Vitro Fertilization: IVF) ซึ่งไม่ได้ถูกนำไปใช้ต่อเพื่อการสืบพันธุ์ และได้รับความยินยอมจากผู้บริจาค รวมถึงมีการดำเนินการตามหลักเกณฑ์ของหน่วยงานที่กำกับดูแลอย่างเคร่งครัด

ในระหว่างการเพาะเลี้ยง นักวิจัยจะควบคุมสภาวะให้เซลล์สามารถแบ่งตัวเพิ่มจำนวนได้อย่างต่อเนื่อง โดยยังคงสภาพเป็นเซลล์ต้นกำเนิดและไม่พัฒนาไปเป็นเซลล์เฉพาะทาง จนสามารถจัดตั้งเป็นสายเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน หรือ Embryonic Stem Cell Line เพื่อนำไปใช้ในการศึกษา วิจัย และพัฒนาทางการแพทย์ต่อไป

หลังจากผ่านกระบวนการเพาะเลี้ยง และกระตุ้นให้ Embryonic Stem Cell พัฒนาเป็นเซลล์เป้าหมายที่ต้องการ รวมถึงผ่านขั้นตอนการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด แพทย์จะนำเซลล์ให้กับผู้เข้ารับบริการในบริเวณที่ต้องการฟื้นฟูด้วยวิธีที่เหมาะสม เช่น การฉีดหรือปลูกถ่ายเข้าไปในเนื้อเยื่อโดยตรง หลังจากนั้น เซลล์อาจเริ่มทำงานผ่านกระบวนการต่อไปนี้

• เซลล์ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมภายในร่างกาย เซลล์ที่ปลูกถ่ายจะปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมในบริเวณเป้าหมาย อย่างไรก็ตาม เซลล์บางส่วนอาจไม่สามารถอยู่รอด และถูกกำจัดออกจากร่างกาย
• เซลล์ยึดเกาะหรือเชื่อมต่อกับเนื้อเยื่อเดิม เซลล์ที่อยู่รอดบางส่วนอาจยึดเกาะ แทรกตัว หรือเชื่อมต่อกับเซลล์และเนื้อเยื่อบริเวณเป้าหมาย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และตำแหน่งที่ปลูกถ่าย 
• เซลล์เจริญเต็มที่และเริ่มทำหน้าที่เฉพาะ เซลล์ที่อยู่รอดอาจปรับตัวและเจริญเต็มที่ต่อภายในร่างกาย ก่อนเริ่มทำหน้าที่ตามชนิดของเซลล์นั้น โดยอาจช่วยทดแทนเซลล์ที่สูญเสียไป สนับสนุนเซลล์เดิม หรือมีส่วนช่วยฟื้นฟูการทำงานของเนื้อเยื่อบริเวณเป้าหมาย

ตัวอย่างงานวิจัย ซึ่งสามารถพัฒนา Human Embryonic Stem Cells (hESCs) สายพันธุ์ ESI-017 ให้เป็นเซลล์ตั้งต้นรอบหลอดเลือดชนิด PC-M ที่มีคุณสมบัติและการทำงานบางประการคล้าย Pericyte ซึ่งเป็นเซลล์ที่อยู่รอบหลอดเลือดและมีส่วนช่วยพยุงรวมถึงรักษาความมั่นคงของหลอดเลือด เมื่อนำ Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) มาเพาะร่วมกับ PC-M ในอัตราส่วน 20:1 พบว่า PC-M ช่วยให้โครงข่ายคล้ายหลอดเลือดมีลักษณะหนาแน่น เสื่อมสลายน้อยลง และคงอยู่ได้นานถึง 6 วัน ขณะที่โครงข่ายที่เกิดจากการเพาะ HUVECs เพียงอย่างเดียวเริ่มสลายตัวหลังวันที่ 2

ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า PC-M มีคุณสมบัติในการช่วยพยุงและเพิ่มความคงตัวของโครงข่ายเซลล์เยื่อบุหลอดเลือด อย่างไรก็ตาม ผลดังกล่าวยังเป็นหลักฐานระดับห้องปฏิบัติการ (In Vitro) และจำเป็นต้องมีการศึกษาในสัตว์ทดลองและมนุษย์เพิ่มเติม (Greenwood-Goodwin et al., 2016)

ทั้งนี้ แพทย์จะนัดติดตามผลหลังการทำ เพื่อประเมินการตอบสนองของร่างกายและเฝ้าระวังความปลอดภัยอย่างต่อเนื่อง เพราะเซลล์ที่พัฒนามาจาก ESCs เป็นเซลล์จากแหล่งภายนอกร่างกาย จึงอาจกระตุ้นให้ระบบภูมิคุ้มกันเกิดการต่อต้านหรือปฏิเสธเซลล์ได้ โดยในบางกรณี แพทย์อาจพิจารณาให้ยากดภูมิคุ้มกันร่วมด้วย เพื่อช่วยลดการต่อต้านและเพิ่มโอกาสให้เซลล์อยู่รอดและทำหน้าที่ภายในร่างกายได้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์หลังการปลูกถ่ายอาจแตกต่างกันในแต่ละบุคคล ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ชนิดและความบริสุทธิ์ของเซลล์ ตำแหน่งและวิธีการปลูกถ่าย ระดับความรุนแรงของภาวะปัญหา รวมถึงการตอบสนองของร่างกายในแต่ละบุคคล

Stem Cell แต่ละชนิดมีความแตกต่างกันทั้งด้านแหล่งกำเนิด ความสามารถในการพัฒนาเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ การแบ่งตัวเพิ่มจำนวน และความพร้อมในการนำไปใช้ทางการแพทย์ โดย Embryonic Stem Cell แตกต่างไปจาก Stem Cell จากแหล่งกำเนิดอื่น ดังนี้

• Embryonic Stem Cell เป็นเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนระยะบลาสโตซิสต์ มีคุณสมบัติแบบ Pluripotent ซึ่งสามารถแบ่งตัวเพิ่มจำนวนได้ต่อเนื่องและพัฒนาเป็นเซลล์เฉพาะทางได้เกือบทุกชนิดในร่างกาย มีศักยภาพด้านการแพทย์และเวชศาสตร์ฟื้นฟู อย่างไรก็ตาม การนำเซลล์ชนิดนี้มาใช้จำเป็นต้องควบคุมกระบวนการพัฒนาและตรวจสอบคุณภาพของเซลล์อย่างเข้มงวด
• ES Organ Specific เป็นเซลล์ต้นกำเนิดเฉพาะทางที่พัฒนามาจาก Human Embryonic Stem Cells (hESCs) คุณภาพสูง ผลิตภายใต้มาตรฐาน cGMP โดยใช้เทคโนโลยี PureStem® ร่วมกับกระบวนการชักนำจำเพาะ (Directed Differentiation) เพื่อให้เซลล์พัฒนาไปเป็น Embryonic Progenitor Cells ในสายที่ต้องการ เช่น สมอง ระบบประสาท ตับ ไต กล้ามเนื้อ ปอด ตับอ่อน ต่อมไทรอยด์ หรือหัวใจ จากนั้นผ่านกระบวนการคัดแยกแบบ Clonal Isolation เพื่อให้ได้กลุ่มเซลล์ที่มีลักษณะเหมือนกันทั้งหมด (Homogeneous) พร้อมตรวจสอบคุณลักษณะผ่าน Cell Surface Markers และการวิเคราะห์การแสดงออกของยีน ทำให้ได้กลุ่มเซลล์ที่มีความสม่ำเสมอและมีความบริสุทธิ์สูงถึง 95-100%
• Human Mesenchymal Stromal Cell (MSC) ชนิด Allogeneic เป็นเซลล์จากผู้บริจาคอายุน้อยที่สามารถแยกได้จากไขกระดูก ไขมัน เนื้อเยื่อสายสะดือ รก และเนื้อเยื่อบางชนิด มีจุดเด่น คือเซลล์อายุน้อย มีความใกล้เคียงกับเซลล์ในร่างกายมนุษย์ และช่วยลดความเสี่ยงที่เซลล์จะกลายพันธุ์ ข้อจำกัด คือ MSC พัฒนาเป็นเซลล์ได้จำกัดกว่า Embryonic Stem Cell และคุณภาพของเซลล์ยังขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด อายุของผู้บริจาค และกระบวนการผลิต
• Organ-specific MSC เป็นแนวคิดของการพัฒนา Stem Cell แบบ MSC ให้มีความจำเพาะหรือมุ่งเป้าไปยังอวัยวะใดอวัยวะหนึ่ง เช่น กระดูกอ่อน หัวใจ ตับ หรือระบบประสาท เพื่อช่วยเสริมประสิทธิภาพการรักษาและฟื้นฟู อย่างไรก็ตาม Stem Cell ชนิดนี้ยังคงเป็นความหวังของการนำมาใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ในอนาคตอันใกล้ 
• Autologous Stem Cell คือเซลล์ต้นกำเนิดที่เก็บจากเลือด ไขกระดูก หรือเนื้อเยื่อไขมันของผู้เข้ารับบริการเอง จึงเข้ากับร่างกายได้ดีและลดความเสี่ยงต่อการปฏิเสธจากภูมิคุ้มกัน แต่คุณภาพเซลล์ขึ้นอยู่กับอายุและสุขภาพ รวมถึงต้องผ่านขั้นตอนการเก็บและเตรียมเซลล์ก่อนใช้งาน

• มีศักยภาพพัฒนาไปเป็นเซลล์ได้เกือบทุกชนิดในร่างกาย
• สามารถแบ่งตัวเพิ่มจำนวนได้ในปริมาณมากและมีความต่อเนื่อง เมื่อทำการเพาะเลี้ยงภายใต้สภาวะที่เหมาะสม 
• สามารถควบคุมให้พัฒนาเป็นเซลล์เป้าหมายที่ต้องการ ด้วยการให้สารอาหารและสัญญาณทางเคมี ร่วมกับการควบคุมสภาวะการเพาะเลี้ยงที่เหมาะสม ซึ่งเป็นผลดีต่อการพัฒนาแนวคิดด้านการทำ Cell Therapy และเวชศาสตร์ฟื้นฟู อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้หลายด้านยังอยู่ระหว่างการวิจัยและการทดลองทางคลินิก

• กระบวนการพัฒนาและควบคุมคุณภาพมีความซับซ้อน ทั้งการทำให้เซลล์เปลี่ยนเป็นเซลล์เฉพาะทางอย่างเหมาะสม มีความสม่ำเสมอ และบริสุทธิ์ ซึ่งต้องอาศัยบุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญและห้องปฏิบัติการมาตรฐานสูง
• ควรเลือกใช้เซลล์ที่ตรวจสอบแหล่งที่มาได้อย่างชัดเจน ผ่านการเพาะเลี้ยงและควบคุมคุณภาพในห้องปฏิบัติการที่ได้มาตรฐาน เพื่อลดความเสี่ยงจากการปนเปื้อนหรือเซลล์ที่ไม่ได้คุณภาพ
• ผลลัพธ์ที่ได้อาจแตกต่างกันไปแต่ละบุคคล เนื่องจากเซลล์บางส่วนอาจไม่สามารถอยู่รอด ยึดเกาะ หรือทำงานร่วมกับเนื้อเยื่อเดิมได้เหมือนกันในทุกเคส
• การนำ Embryonic Stem Cell มาใช้ทางคลินิกในบางแนวทางยังอยู่ระหว่างการศึกษาเพิ่มเติม จึงต้องมีการติดตามทั้งประสิทธิผล ความปลอดภัย ผลกระทบในระยะยาว และยังมีข้อถกเถียงด้านจริยธรรม