NK cells ทางเลือกใหม่ในการรักษามะเร็ง และไวรัส ศุภเสกข์ ศรจิตติ (70,406 views) first post: Mon 31 March 2008 last update: Thu 24 July 2008 มะเร็ง...ไวรัส...ใครจะคิดว่าแท้จริงแล้วภูมิคุ้มกันของเราก็ฆ่าสิ่งเหล่านี้ได้ด้วยตัวมันเอง แต่ทำไมบางครั้งจงไม่ได้ผลล่ะ....แล้ววันนี้เทคโนโลยีทำให้ภูมิเราเป็น Super Immunity ได้รึยัง...

                                                                                น.สพ. ศุภเสกข์  ศรจิตติ

---

 

 

 

การใช้ภูมิคุ้มกันบำบัด หรือที่เรียกว่า Immunotherapy คือ การใช้ภูมิต้านทานที่มีอยู่ในร่างกาย ไม่ว่าจะมาจากของตัวเอง หรือของคนอื่นมาใช้รักษาโรค ภูมิคุ้มกันของคนเราก็คือ เม็ดเลือดขาวชนิดต่างๆที่ทำหน้าที่เปรียบเสมือนทหารของร่างกาย คอยตรวจจับสิ่งแปลกปลอม เชื้อโรค รวมถึงมะเร็งชนิดต่างๆ ให้มีความสามารถมากยิ่งขึ้นในการกำจัดสิ่งแปลกปลอมเหล่านั้น

กรณีการรักษาโรคมะเร็งในปัจจุบัน แพทย์จะทำการรักษาด้วยวิธีการฉายรังสี หรือทำเคมีบำบัดให้กับผู้ป่วย แต่ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์การแพทย์ทำให้เราได้พบว่าการนำวิธีการรักษาแบบภูมิคุ้มกันบำบัด เข้ามาเสริมการรักษาวิธีแบบมาตรฐานนั้นก็จะให้ประสิทธิผลในการรักษาได้ดีกว่าการรักษาแบบเดิม พื้นฐานในการรักษามะเร็ง และไวรัสด้วยการใช้ Natural Killer cells (NK cells) จึงเข้าบทบาทสำคัญในการรักษาโรคมะเร็งชนิดต่างๆ ทั้งแบบ มะเร็งชนิดที่เป็นก้อนแข็ง (solid tumor) และมะเร็งในเลือด เช่น ลิวคีเมีย รวมถึงการติดเชื้อไวรัส

 

เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกัน

 เซลล์เม็ดเลือดขาวที่ทำหน้าที่ในระบบภูมิคุ้มกัน โดยสร้างมาจากเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจากไขกระดูก สามารถแบ่งออกได้เป็น
1.  เซลล์ที่มีหน้าที่กินสิ่งแปลกปลอมที่เข้ามาในร่างกาย เช่น Macrophage, Monocyte, Neutrophil
2.  เซลล์ชนิดที่มี granule อยู่ภายในเซลล์จำนวนมาก เช่น Basophil, Eosinophil
3.  เซลล์เม็ดเลือดขาวที่มีขนาดเล็กที่ชื่อว่า Lymphocyte ซึ่งปัจจุบันจะแบ่งออกเป็น T cells, B cell และ NK cell
เซลล์เม็ดเลือดขาวสามารถจำแนกสิ่งแปลกปลอมที่เข้ามาในร่างกายได้ เนื่องจากเซลล์เม็ดเลือดขาวจะมีตัวรับ หรือที่เรียกว่า receptor จำนวนมากบนผิวเซลล์ ซึ่งตัวรับแต่ละตัวก็จะทำหน้าที่ตรวจสอบเซลล์ชนิดต่างๆที่ผ่านเข้ามา และตัวรับแต่ละตัวก็จะมีหน้าที่จำเพาะแตกต่างกันไปในการตรวจสอบ เมื่อเซลล์แปลกปลอมที่เข้ามานั้นมีความแตกต่างของโมเลกุลที่ผิวเซลล์ที่เรียกว่า Major Histocompatibility (MHC) Class I molecules ซึ่งความแตกต่างที่ไม่เหมือนกันกับของเซลล์เม็ดเลือดขาวนี้ จะทำให้ตัวรับรับรู้ถึงความผิดปกติ และจัดเซลล์ที่พบนี้เป็นสิ่งแปลกปลอม และก็จะทำลายเซลล์แปลกปลอมเหล่านี้ด้วยกระบวนการที่แตกต่างกันไปของเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดนั้นๆ

NK cell พบครั้งแรกในปี 1972 โดยพบว่า NK cell เป็นเม็ดเลือดขาวชนิดหนึ่งในร่างกาย ที่มีความสามารถในการฆ่า หรือทำลายสิ่งแปลกปลอมต่างๆที่เข้ามาในร่างกายได้ดี ไม่ว่าจะเป็น ไวรัส แบคทีเรีย โปรโตซัว รวมถึงมะเร็งชนิดต่างๆ

NK cell เป็นเม็ดเลือดขาวในกลุ่มของ lymphocyte แต่จะมีความแตกต่างจาก T และ B lymphocyte ในการกำจัดสิ่งแปลกปลอมก็คือ ไม่จำเป็นต้องมีสิ่งใดมากระตุ้นให้เซลล์ชนิดนี้ทำงาน กล่าวคือ NK cell สามารถที่จะตรวจสอบสถานะเซลล์ต่างๆที่อยู่ในร่างกาย โดยผ่านทางตัวรับสัญญาณ (receptor) ที่มีอยู่มากมายรอบๆเซลล์ เมื่อพบว่าเซลล์มีความผิดปกติ หรือเซลล์นั้นเป็นสิ่งแปลกปลอมก็จะปล่อยเอนไซม์ที่ชื่อว่า Perforin และ Granzyme มากำจัดสิ่งแปลกปลอม โดยปกติเราจะพบ NK cell ได้ประมาณ 10-20 % ของจำนวน lymphocyte

Perforin เป็นเอนไซม์ที่ทำหน้าที่สลายเซลล์ (Cytolytic Mediator) ซึ่งจะผลิตและเก็บไว้ในส่วนของ cytoplasmic granuleของเม็ดเลือดขาวชนิด lymphocyte เมื่อเอนไซม์ perforin ไปจับกับผนังเซลล์ของเซลล์ที่ผิดปกติ จะก่อให้เกิดรูขนาดเล็กขนาด 20 nm. บนผนังของเซลล์ รูที่รั่วเหล่านี้ก็จะทำให้เซลล์ที่ผิดปกติตายไปในที่สุดปัจจุบันเราพบว่า perforin นี้มีความสามารถในการยับยั้งการแพร่กระจาย (Metastasis) ของเซลล์มะเร็งชนิดต่างๆได้เป็นอย่างดี รวมถึงยับยั้งการแพร่กระจายของเชื้อ HIV ในผู้ป่วยโรคเอดส์อีกด้วย

Granzyme เป็นเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ทำลายเซลล์แปลกปลอม โดยพบว่า granzyme จะทำงานควบคู่กับ Perforin ได้เป็นอย่างดี เมื่อ NK cell ตรวจพบเซลล์แปลกปลอม หรือเซลล์ที่ผิดปกติ ก็จะปล่อย perforin ออกไปทำลายผนังเซลล์ของเซลล์แปลกปลอม และ granzyme ก็จะสามารถผ่านรูขนาดเล็กของผนังเซลล์เหล่านี้เพื่อทำให้เซลล์ถูกทำลายลง

                                                                 
                                                                                              

                                                                                              

Natural Killer cel

l
 
                   NK cell สามารถที่จะยับยั้งสัญาณเพื่อให้ทำลายเซลล์ได้เมื่อพบว่า เซลล์นั้นๆเป็นเซลล์ปกติของร่างกาย โดยสัญญาณที่ดีที่สุดในการยับยั้งนี้ก็จะส่งผ่านตัวรับที่เรียกว่า HLA-specific receptors นอกจากนี้ความสามารถในการจดจำแบบจำเพาะในการทำลายเซลล์แปลกปลอมจะผ่านทางตัวรับที่เรียกว่า Killer Immunoglobulin-like Receptor (KIR) ซึ่งมีมากมายหลายชนิดบนผิวของ NK cell

 

 

                                             

                                 
                                                   

รูปแสดง receptor ที่อยู่บนผิวเซลล์ของ NK ที่กระทำต่อเซลล์ชนิดต่างๆ

                                             

 

                                                                             
                                                                                         

รูปแสดง NK cell ทำลายเซลล์แปลกปลอม

 

 

 

เหตุผลที่ทำให้ภูมิคุ้มกันของตัวเองมีประสิทธิภาพลดลงในกรณีการติดเชื้อไวรัส

1.  NK cell สามารถที่จะถูกยับยั้งโดยการที่ไวรัสมี MHC Class I homolog ที่มีโครงสร้างเหมือนกับของ Host (ผู้ป่วย)
2. ไวรัสจะยับยั้ง HLA-A และ HLA-B ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของ HLA-C และ HLA-E ที่บริเวณผิวของ target cell ซึ่งส่งผลให้เกิดการยับยั้งการทำงานของ NK cell ผ่านทาง class I inhibitory receptors CD94-NKG2A และ KIR นอกจากนี้ยีนส์ของไวรัสยังสามารถแสดงบน HLA-E จึงส่งผลให้เกิดการยัยั้งผ่านทาง CD94-NKG2A ได้เช่นกัน
3.  ไวรัสจะทำการ encoding โปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นตัวจับกับตัวรับของ NK cell โดยจะทำการยับยั้งไม่ให้ Cytokine ของ NK cell สามารถทำงานได้ปกติ เช่น ไวรัสจะสร้างพวก homolog หรือ ทำการสร้าง cytokine ชนิดต่างๆเพื่อยับยั้ง NK cell ไม่ให้ทำงานได้
4.  ไวรัสจะทำการหลีกเลี่ยงการจับของ NK cell โดยการลดการแสดงของ NK cell-activating ligands ใน target cell ที่ติดเชื้อไวรัส และเพื่อเป็นการป้องกันสัญญาณที่ไม่ปกติที่จะส่งผ่านผ่านทาง NK cell-activating receptor ไวรัสจะทำการ encoding สัญญาณการยับยั้งของ activating receptor
5.  ไวรัสสามารถที่จะยับยั้งการทำงานของ NK cell โดยตรงจากการที่ NK cell ติดเชื้อไวรัสเสียเอง 

รูปแสดง เหตุผลที่ทำให้ภูมิคุ้มกันของตัวเองมีประสิทธิภาพลดลงในกรณีการติดเชื้อไวรัส

 

 

 

 

ทำไมต้องนำเซลล์ของคนอื่นมาใช้

                   ที่ผ่านมามักไม่นิยมใช้เซลล์ที่ได้มาจากของคนอื่นเนื่องจากกลัวว่าจะเกิดการต่อต้านเซลล์ใหม่ที่นำไปปลูกถ่ายจนก่อให้เกิด Graft Versus Host Disease (GVHD) หรือการปฏิเสธการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อ แต่จากการวิจัยมากมายพบว่าการปลูกถ่าย NK cell จากบุคคลอื่นกลับให้ผลการรักษาที่ดีกว่า
                   การค้นหาผู้ให้ (Donor) เริ่มตั้งแต่บุคคลที่ใกล้ชิดในครอบครัว หรือพี่น้องที่เกิดจากพ่อแม่เดียวกัน จนปัจจุบันได้เริ่มห่างออกไปสู่การเก็บ NK cell ที่ได้จาก ลุง ป้า ซึ่งเป็นญาติห่างๆของผู้รับเนื่องจากพบว่า NK cell ที่ได้นี้มีโอกาสที่จะเข้ากันได้ดีกับผู้รับตั้งแต่ 30% ถึงมากกว่า 60% และโอกาสที่จะไม่ได้ผลดีเพียงแค่ 30 % เท่านั้น

HLA typing มีผลอย่างไรต่อ NK cell ที่มาจากของบุคคลอื่น

การใช้ NK cell จากของบุคคลอื่นเพื่อนำมารักษาโรคนั้น ผู้ป่วยซึ่งเป็นผู้รับ (recipient) หากมี HLA type ที่มีความเหมือนกันมาก โดยเฉพาะ 3 HLA class I  หลัก คือ HLA-C group 1 ,HLA-C group 2 และ HLA-Bw4 alleles  ก็จะทำให้ NK cell ทั้งหมดที่รับมาจากผู้ให้คนใดก็ตามไม่สามารถทำงานได้  แต่หากผู้รับที่มีการแสดง HLA typing เพียง 1 หรือ 2 ใน 3 HLA class I ก็มีโอกาสที่จะจับกับ NK cell ของผู้ให้ และสามารถทำงานได้
HLA typing ของผู้ให้จะใช้สำหรับการวิเคราะห์หาความสัมพันธ์ ของการแสดงออกต่อ allele ใน class I group ซึ่งจะไม่แสดงออกในผู้ป่วย เกือบทั้งหมดของ NK cell จากผู้ให้จะมีความสามารถในการกำจัดสิ่งแปลกปลอมในตัวของผู้รับ

ความสำคัญของ Interleukin 2 (IL-2)

                  IL-2 เป็นโปรตีนที่ปรากฎตามธรรมชาติในร่างกาย มีส่วนสำคัญในการกระตุ้นระบบภูมิต้านทานของร่างกาย เช่น IL-2 จะไปกระตุ้น T cell ในระยะ resting phase ให้เปลี่ยนเป็น activating phase หรือที่เรียกว่า Specific T cell เพื่อไปทำลายสิ่งแปลกปลอมที่เข้ามาในร่างกายรวมถึงมะเร็ง นอกจากนี้ IL-2 ยังมีความสามารถในการกระตุ้นการทำงาน NK cell และช่วยเพิ่มศักยภาพในการกำจัดสิ่งแปลกปลอมมากขึ้นกว่าการไม่ได้กระตุ้นถึง 10 เท่า
                  จากการศึกษาพบว่า IL-2 สามารถกระตุ้น NK cell ได้ทั้งใน In vitro (ในหลอดทดลอง) และ In vivo (ในร่างกาย)

 

                                        

2005 by The American Society of Hematology

 

 

            รูปแสดง NK cell ที่ไม่ได้รับการกระตุ้นด้วย IL-2 โดยจะพบว่าศักยภาพของ NK cell จะลดลงเมื่อระยะเวลาผ่านไป 5 วัน

                                             

 

 

 

 

 

                                 

2005 by The American Society of Hematology

 

รูปแสดง NK cell ที่ได้รับการกระตุ้นจาก IL-2 และจะทำให้ศักยภาพยังคงอยู่แม้จะผ่านไปเป็นระยะเวลา 126 วัน

 

ขั้นตอนการแยก NK cell ให้บริสุทธิ์

การจะนำ NK cell มาใช้เพื่อการรักษามะเร็ง หรือ ไวรัส ความจำเป็นที่ต้องทำเพื่อเพิ่มศักยภาพให้สูงขึ้นประกอบด้วยปัจจัย 2 ประการ คือ
1.  การแยกส่วนของ T cell ออก เพื่อประโยชน์ในการลดปัญหาการเข้ากันไม่ได้ของเนื้อเยื่อที่อาจมาจากของบุคคลอื่น (Allogeneic) แต่โดยมากแล้วมักจะเลือกใช้ NK cell ที่มาจากคนในครอบครัว หรือที่เรียกว่า Haplo-identical เพราะจะให้ผลในการรักษาที่ดีกว่า นอกจากนี้แล้วการคัดแยกเอา T cell ออกจะทำให้ไม่เกิดการแย่งกันจับของ receptor จึงทำให้ NK cell ยิ่งมีศักยภาพมากขึ้นกว่าการไม่นำ T cell ออก
2.   การแยก NK cell ให้บริสุทธิ์ เป็นการคัดแยก NK cell อีกครั้งหนึ่งโดยการใช้ monoclonal anti CD56+ ช่วยในการคัดแยกเพื่อให้มีความบริสุทธิ์มากที่สุด โดยจะเหลือเพียงส่วนของ Mononuclear cell เพียงเล็กน้อย
                                        

                                                                       รูปแสดง ขั้นตอนการแยก NK cell ให้บริสุทธิ์
                                                       CD3 : T cell , CD14 : Dentritic cell, CD19 : B cell, CD 56 : NK cell

                                           

    
                                             

E:T = effector : Target ratio Transfusion 2007:47 :520-528

รูปกราฟแสดง ศักยภาพในการทำลายเซลล์มะเร็ง ; เทียบจากการเก็บข้อมูล 6 ปี ในการปลูกถ่าย NK cell ในผู้ป่วย 70 ราย
โดยเทียบระหว่างการทำ Apheresis (Peripheral Blood Stem Cell) : เซลล์ที่ผ่านการคัดแยก T cell ออก : NK cell ที่ได้รับการกระตุ้นด้วย IL-2

 

 

                                                          
            E:T = Effector  :  Target ratio             Cytotherapy (2003) Vol. 5, No. 6, 479-484

     รูปกราฟแสดง ศักยภาพในการทำลายเซลล์มะเร็งลิวคีเมีย  (K562 Leukemia) โดยเทียบระหว่างการปลูกถ่ายเซลล์ชนิด Mononuclear cell (MNC)  :  NK cell ที่บริสุทธิ์  :  NK cell ที่บริสุทธิ์และได้รับการกระตุ้นด้วย IL-2

 

 

NK cell กับมะเร็งเม็ดเลือดขาว

NK cell มีคุณสมบัติพิเศษในการทำลายเซลล์ตัวอ่อนของมะเร็งเม็ดเลือดขาว ในผู้ป่วยที่เป็น Acute Myeloid Leukemia (AML) นั้น NK cell จะสูญเสียความสามารถในการจดจำและทำลายเซลล์ตัวอ่อนของตัวเองที่ผิดปกติ
จากข้อมูลงานวิจัยในผู้ป่วยที่เป็น AML* พบว่า การรักษาด้วยวิธีปัจจุบันร่วมกับการใช้ NK cell ที่ได้มาจากบุคคลในครอบครัวจะก่อให้เกิดการเข้ากันไม่ได้ของเนื้อเยื่อเพียง 2 % แต่หากรักษาโดยไม่ได้ทำการปลูกถ่าย NK cell จะก่อให้เกิดการเข้ากันไม่ได้ของเนื้อเยื่อสูงถึง 14 % จากจำนวนผู้ป่วยที่เข้าร่วมการทดลองทั้งหมด 119 คน
และจากข้อมูลงานวิจัยพบว่า ผู้ป่วย AML ที่ทำการรักษาด้วยการปลูกถ่าย NK cell จะมีโอกาสกลับมาเป็นโรคซ้ำอีกครั้งเพียง 13% เมื่อเทียบกับผู้ป่วยที่ไม่ได้รับการปลูกถ่ายด้วย NK cell จะมีโอกาสกลับมาเป็นโรคสูงถึง 79% จากจำนวนผู้ป่วยที่เข้าร่วมทำการทดลองทั้งหมด 79 คน
 ในการทดลองกับผู้ป่วยที่เป็น Chronic Myeloid Leukemia (CML)** พบว่าหากนำ NK cell ที่มี KIR-ligand mismatch มาใช้ในการรักษาจะทำให้อัตราการกลับมาป่วยเป็นโรคอีกต่ำมากเช่นกัน** (0/5 case)

 

*ที่มา Medscape General Medicine ; Elisabetta Bianchi, MD, PhD, Lars Rogge, PhD 
** ที่มา Ruggeri et al. Blood 94:333,1999.

 

	n	Overall Disease-Free Survival	Myeloid Leukemia (n)	Disease-Free Survival
KIR-ligand- mismatched	20	85-90%	13	100%
KIR-ligand- matched	110	40%	74	35-40%

Reported by Davies, Giebel and colleagues Blood, in press

จากตารางด้านบนจะเห็นได้ว่า NK cell ที่ได้มาจากคนในครอบครัว (Haplo-identical) ซึ่งจะมี KIR-ligand-missmatch จะให้ผลการรักษาที่ดีกว่าจากของตัวเองซึ่งจะมี KIR-ligand-match นอกจากนี้ยังพบว่าทำให้มีชีวิตรอดหลังการรักษาที่สูงกว่าอีกด้วย

 

 

 

บทสรุปของการใช้ NK cell

                      จากความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์การแพทย์ที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทำให้แนวทางและวิธีการรักษาโรคที่ปัจจุบันที่ยังรักษาได้ไม่ดีพอ กลับมามีความหวังที่สูงขึ้นในการรักษาที่ให้ประสิทธิผลที่ดีกว่า NK cell เป็นเซลล์ที่ร่างกายมีอยู่แล้วแต่ในบางครั้งอาจไม่เพียงพอ หรือทำงานได้ไม่ดีพอ จึงส่งผลต่อการติดเชื้อได้ง่าย หรือไม่สามารถทำลายเนื้อเยื่อที่ผิดปกติได้จึงทำให้เป็นมะเร็งตามมา การนำ NK cell จากคนใกล้ตัวในครอบครัวหรือญาติมาใช้ในการรักษาจะให้ผลการรักษาที่ดีกว่าของตัวเอง

                         เนื่องจากการที่มี HLA ไม่เหมือนกันซะทีเดียว แต่ก็ยังมีความใกล้เคียงกันค่อนข้างสูง ด้วยเหตุผลนี้จึงทำให้ NK cell จากคนอื่นจะไม่สับสนในการทำลายสิ่งแปลกปลอม และยิ่งใช้โดสสูงในการปลูกถ่าย NK cell กลับพบว่าช่วยลดการเกิด Graft versus Host disease (GVHD) แต่อย่างไรก็ตามก็ควรทำการคัดแยก T cell ที่มีอยู่ในเลือดก่อนที่จะนำไปปลูกถ่ายก็จะช่วยลดปัญหาการเกิด GVHD เช่นกัน และเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของ NK cell ให้ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้แล้วการใช้ NK cell ร่วมกัน IL-2 ก็จะยิ่งทำให้การรักษาได้ผลดีขึ้นกว่าปกติหลายเท่าด้วยเช่นกัน ดังนั้น NK cell นับเป็นทางเลือกใหม่ที่เข้ามามีบทบาทสำคัญในการรักษาโรคมะเร็งและการติดเชื้อไวรัส และจากแนวคิดด้านการรักษาโดยการใช้ภูมิคุ้มกันบำบัดนี้จะได้ผลดีที่สุดเมื่อเราสามารถพัฒนาการทำวัคซีนสำหรับป้องกันมะเร็งแบบเฉพาะบุคคลหรือที่เรียกว่า Autologous Dendritic cell Vaccine โดยการแยกเนื้อเยื่อมะเร็งและ Dendritic cells (DC) จากเลือดของผู้ป่วยนำมาเลี้ยงร่วมกันในหลอดทดลอง และเมื่อ DC ถูกกระตุ้นจะเปลี่ยนจากระยะ resting phase เป็น activating phase แล้วฉีดกลับให้กับผู้ป่วย โดย DC ที่ฉีดกลับนี้ก็จะเป็นตัวชี้นำให้ T cells ที่อยู่ในร่างกายเรารู้จักและสามารถจดจำเซลล์มะเร็งชนิดนี้ได้ ก็จะเปรียบเสมือนการทำวัคซีนป้องกันมะเร็งให้กับผู้ป่วยนั่นเอง และนี่ก็อาจจะเป็นแนวทางการรักษามะเร็งที่สมบูรณ์แบบดังตารางแสดงข้างล่าง

 

แนวคิดในการรักษาโรคมะเร็งแบบผสมผสานะหว่างการรักษาแบบปัจจุบันร่วมกับภูมิคุ้มกันบำบัด

 

                                    

                   
 

 

 

---

 

ขอบคุณผู้สนับสนุน