บทบาทของการกระตุ้นสัญญาณภายในสภาพแวดล้อมจุลภาคที่มีผลต่อการควบคุม การเพิ่มจำนวนและการคงคุณสมบัติเซลล์ต้นกำเนิดของ Limbal epithelial stem cell

Abstract

เซลล์ต้นกำเนิดกระจกตาที่อยู่บริเวณลิมบัส Limbal epithelial stem cells (LESCs) จำเป็นต่อการคงสภาพความใส และใช้เพื่อการซ่อมแซมผิวของกระจกตาเมื่อเกิดการบาดเจ็บ LESCs ในภาวะปกติอยู่ในสภาวะ quiescence แต่เมื่อกระจกตาได้รับบาดเจ็บ LESCs จะถูกกระตุ้นทำให้เกิดการแบ่งตัวเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว กลไกในการกระตุ้น LESCs ให้ออกจากสภาวะ quiescence ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาผลของ TGF-β1 ซึ่งเป็น cytokine ที่เพิ่มขึ้นในขบวนการซ่อมแซมผิวกระจกตา มีต่อ keratocytes ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในสภาพแวดล้อมจุลภาคของเซลล์ LESCs และต่อ เซลล์ LESCs เอง การกระตุ้นเซลล์ LESCs ด้วย TGF-β1 โดยตรง เป็นระยะเวลานานพบว่า TGF-β1 เหนี่ยวนำให้เกิด epithelial to mesenchymal transition (EMT) และลดจำนวนโคโลนี (% Colony forming efficiency (%CFU)) ทำให้เซลล์ LESCs สูญเสียคุณสมบัติความเป็น stem cells ไป อย่างไรก็ดีเมื่อทำการกระตุ้น cornea keratocytes พบว่ามีการหลั่ง VEGF และ IL-6 ในปริมาณที่เพิ่มมากขึ้น cornea keratocytes ที่ถูกกระตุ้นด้วย TGF-β1 มีระดับการแสดงออกของ NOG (NOGGIN) และ GREM1 (GREMLIN1) สูงขึ้นอย่างมีระดับนัยสำคัญ ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติของเซลล์ LESCs นอกจากนี้ยังพบว่า TGF-β1 มีผลในการยับยั้งระดับการแสดงออกของ P63 (∆Np63 isoform) ซึ่งส่งผลต่อขบวนการเพิ่มจำนวน, คุณสมบัติในการแบ่งเซลล์ได้อย่างต่อเนื่องในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน (self-renewal) และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและคุณสมบัติภายใน (differentiation) แต่อย่างไรก็ดีผู้วิจัยพบว่าเมื่อทำการยับยั้ง TGF-β1 ช่วยเพิ่มความสามารถในการเกิด self-renewal จึงทำให้สามารถ long-term culture เซลล์ LESCs ได้นานถึง 5 เดือนภายในนอกร่างกาย (in vitro) ความรู้ที่ได้จากการศึกษานี้สามารถนำไปใช้ในการพัฒนาการเพาะเลี้ยงเซลล์ LESCs ภายนอกร่างกายจนสามารถเพาะเลี้ยงและขึ้นแผ่นกระจกตาได้จำนวนมาก