เซลล์ที่ลบไมโทคอนเดรียออกเผยความจริงเกี่ยวกับ "แบตเตอรี่แห่งชีวิต" — การเปิดศักราชใหม่ของชีววิทยาเซลล์ต้นกำเนิดโดย UT Southwestern

เซลล์ที่ลบไมโทคอนเดรียออกเผยความจริงเกี่ยวกับ "แบตเตอรี่แห่งชีวิต" — การเปิดศักราชใหม่ของชีววิทยาเซลล์ต้นกำเนิดโดย UT Southwestern

2025年07月05日 00:34

1. “การดึงแบตเตอรี่ของเซลล์ออกทั้งหมด”—การบังคับให้เกิดมิโทฟาจีคืออะไร

"ด้วยเครื่องมือใหม่ของเรา เราสามารถวิเคราะห์ผลกระทบของปริมาณมิโทคอนเดรียและจีโนมมิโทคอนเดรียที่มีต่อเซลล์และสิ่งมีชีวิตได้อย่างอิสระ" — รองศาสตราจารย์ Jun Wu จากมหาวิทยาลัยการแพทย์ UT Southwestern กล่าวในบทความล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Cell ฉบับออนไลน์newswise.com。


มิโทคอนเดรียเป็นที่รู้จักกันว่าเป็น "โรงงานพลังงาน" ที่ผลิต ATP แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีรายงานบทบาทหลายด้าน เช่น การกระตุ้นการตายของเซลล์ การชักนำการเปลี่ยนแปลง การควบคุมการแก่ชรา และการควบคุมเวลาการพัฒนาphys.org。สิ่งที่ขัดขวางการทำความเข้าใจนี้คือการไม่สามารถสร้างสถานะที่สูญเสียมิโทคอนเดรียทั้งหมดได้ Wu และทีมงานได้บังคับให้เกิดมิโทฟาจี (เช่น เส้นทาง PINK1/Parkin) โดยการปรับเปลี่ยนพันธุกรรมเพื่อกำจัดมิโทคอนเดรียจาก hPSC ในเวลาสั้นๆ และได้สร้าง "การบังคับให้เกิดมิโทฟาจี" ขึ้น


2. เซลล์อยู่รอดได้ 5 วันแม้ไม่มีมิโทคอนเดรีย

hPSC ที่สูญเสียมิโทคอนเดรียทั้งหมดหยุดการแบ่งตัว แต่ยังคงอยู่รอดในจานเพาะเลี้ยงประมาณ 120 ชั่วโมง โดยมีการปรับเปลี่ยนรูปแบบการถอดรหัสของยีนในนิวเคลียสอย่างกว้างขวางเพื่อให้เอนไซม์ที่เข้ารหัสโดยนิวเคลียสเข้ามาแทนที่การเผาผลาญพลังงาน การรีโปรแกรมการถอดรหัสที่มีการยับยั้ง 788 ยีนและการกระตุ้น 1,696 ยีนนี้บ่งชี้ว่าเมื่อ "การสื่อสารระหว่างนิวเคลียสและมิโทคอนเดรีย" ขาดหายไป เซลล์จะเริ่มกลไกการชดเชยทันที


ใน SNS บัญชีทางการของวารสาร Cell โพสต์ว่า “Now online! Unraveling mitochondrial influence … via enforced mitophagy” และมีความคิดเห็น 19 รายการ การรีโพสต์ 55 ครั้ง และการแสดงผลมากกว่า 9,000 ครั้งtwstalker.com。


ห้องปฏิบัติการของ Wu ก็โพสต์ว่า “Excited to share our new study in Cell—what began as pure curiosity …” และได้รับการแสดงความยินดีจากชุมชนนักวิจัย ในวันเดียวกันนั้น แฮชแท็ก #mitochondrialmedicine และ #stemcells ขึ้นเป็นเทรนด์ยอดนิยมใน X (Twitter เดิม) และมีเสียงจากแพทย์ว่า "เป็นการปฏิวัติการสร้างแบบจำลองโรคมิโทคอนเดรีย"


3. มนุษย์ vs. ลิงใหญ่—อนาคตของ “อธิปไตยมิโทคอนเดรีย”

ทีมวิจัยได้รวม hPSC ที่ขาดมิโทคอนเดรียกับ PSC ของชิมแปนซี โบโนโบ กอริลลา และอุรังอุตัง ใน "เซลล์ผสม" จะมีจีโนมนิวเคลียสสองชนิดและมิโทคอนเดรียสองชนิดอยู่ร่วมกัน แต่ภายในไม่กี่วันพบว่ามีเพียงมิโทคอนเดรียของมนุษย์เท่านั้นที่เหลืออยู่ ในทางกลับกัน เมื่อทำการกำจัดมิโทคอนเดรียของมนุษย์ล่วงหน้าและเหลือของลิงใหญ่ไว้ มิโทคอนเดรียของลิงใหญ่ก็จะมีความเหนือกว่าphys.org。


การวิเคราะห์การแสดงออกของยีนพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงการถอดรหัสเพียงเล็กน้อยที่เกิดจากความแตกต่างของมิโทคอนเดรียระหว่างมนุษย์และลิงใหญ่ แต่ยีนที่มีการเปลี่ยนแปลงหลายตัวมีความเกี่ยวข้องกับ "การพัฒนาสมอง" และ "โรคทางระบบประสาท" ชุมชนของนักชีววิทยาวิวัฒนาการใน SNS ได้ให้ความสนใจในประเด็นนี้และมีการตั้งกระทู้สนทนาใน Bluesky ว่า "“มิโทคอนเดรียอาจมีส่วนในการทำงานของสมองเฉพาะของมนุษย์”" ซึ่งได้รับมากกว่า 1,000 ไลค์


4. “เกณฑ์” ของปริมาณมิโทคอนเดรียในการพัฒนาตัวอ่อน

เมื่อใช้วิธีเดียวกันกับตัวอ่อนของหนู

  • ตัวอ่อนที่ขาดมากกว่า 65%: ไม่สามารถฝังตัวได้

  • ตัวอ่อนที่ขาดประมาณ 30%: การพัฒนาล่าช้า→กลับสู่ปกติในวันที่ 12.5
    พบว่ามีผลกระทบที่ขึ้นอยู่กับปริมาณnewswise.com。สิ่งนี้มีนัยสำคัญต่อ "การบำบัดทดแทนมิโทคอนเดรีย (MRT)" ที่กำลังถูกอภิปรายในด้านการแพทย์ฟื้นฟูและการรักษาภาวะมีบุตรยาก


5. การแพทย์ฟื้นฟู การวิจัยการแก่ชรา และชีววิทยาอวกาศ—ความเป็นไปได้ในการประยุกต์ใช้

  1. การสร้างแบบจำลองโรคมิโทคอนเดรีย
    การบังคับให้เกิดมิโทฟาจีเพื่อกำจัดมิโทคอนเดรียที่กลายพันธุ์จาก hPSC ที่มาจากผู้ป่วย→เป็นพื้นฐานสำหรับ "การปลูกถ่ายมิโทคอนเดรียภายในเซลล์" โดยการนำมิโทคอนเดรียจากผู้บริจาคที่มีสุขภาพดีเข้ามา

  2. การทำความเข้าใจกลไกการแก่ชรา
    การลดลงของการทำงานของมิโทคอนเดรียเป็นหนึ่งในลักษณะเด่นของการแก่ชรา การเปรียบเทียบระหว่างโมเดลที่ขาดทั้งหมดและขาดบางส่วนสามารถตรวจสอบความสัมพันธ์เชิงสาเหตุของการสะสม ROS การเปลี่ยนแปลงเอพิเจโนม และการขาดแคลนเซลล์ต้นกำเนิดได้

  3. การวิจัยการปรับตัวในสภาพแวดล้อมอวกาศ
    มีรายงานว่ามีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของมิโทคอนเดรียและการลดลงของการผลิต ATP ภายใต้สภาวะไร้น้ำหนัก การทดลองออร์แกนอยด์ iPSC ที่รวมการบังคับให้เกิดมิโทฟาจีสามารถจำลองการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญพลังงานระหว่างการพำนักระยะยาวในอวกาศได้


6. จริยธรรมและความเสี่ยง: เซลล์ที่ไม่มีมิโทคอนเดรียอย่างสมบูรณ์สามารถนำไปใช้กับตัวอ่อนมนุษย์ได้หรือไม่

การวิจัยตัวอ่อนมนุษย์ถูกควบคุมโดยกฎระเบียบ เช่น กฎ 14 วันในหลายประเทศ ข้อเท็จจริงที่ว่าเทคนิคของ Wu ทำให้การพัฒนาก่อนการฝังตัวล่าช้าหมายถึง "การควบคุมนาฬิกาการพัฒนา"การนำไปใช้ในเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ต้องมีการอภิปรายอย่างรอบคอบ。


7. การสื่อสารการวิจัย: การขยายตัวของการอภิปรายที่เร่งขึ้นโดย SNS

  • ทวีตทางการของวารสาร Cellมีการแสดงผล 10,000 ครั้งในเวลาเพียง 6 ชั่วโมง

  • กระทู้ของนักวิจัยเองได้แชร์โปรโตคอลการทดลองและเรื่องราวความล้มเหลวแบบเรียลไทม์ และมีการตรวจสอบความแตกต่างระหว่างเวอร์ชัน BioRxiv และเวอร์ชันสุดท้ายของบทความ

  • กลุ่มผู้ป่วยยินดีต้อนรับว่าเป็น "แสงสว่างในการรักษาโรคมิโทคอนเดรีย" แต่แสดงความกังวลเกี่ยวกับ "ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการฝังตัวไม่สำเร็จ" โดยมีการตอบกลับประมาณ 600 รายการในสองวัน
    การมองเห็นใน SNS ทำให้เกิดตัวอย่างที่ดีของ "วิทยาศาสตร์เปิด" ที่ผู้เชี่ยวชาญ ผู้ป่วย และประชาชนสามารถสนทนาบนเวทีเดียวกันได้


8. ความท้าทายในอนาคต

  1. ความเสถียรของจีโนมในการเพาะเลี้ยงระยะยาว—เซลล์ที่ขาดมิโทคอนเดรียอาจสะสมการกลายพันธุ์ของจีโนมนิวเคลียสได้ง่าย

  2. การทดแทนการเผาผลาญพลังงานอย่างสมบูรณ์—การวิเคราะห์ฟลักซ์การเผาผลาญและการวิเคราะห์โปรตีโอมเพื่อวัดขีดจำกัดของการ "ทดแทน" โดยเอนไซม์ที่เข้ารหัสโดยนิวเคลียส

  3. การจัดทำแนวทางจริยธรรมสำหรับตัวอ่อนคิเมรามนุษย์-ลิงที่ไม่ใช่มนุษย์—การประเมินผลกระทบของการเลือกมิโทคอนเดรียที่มีต่อฟีโนไทป์พฤติกรรม


บทความอ้างอิง

New method removes mysterious organelles from stem cells and embryos to reveal their roles
ที่มา: https://phys.org/news/2025-07-method-mysterious-organelles-stem-cells.html

← กลับไปที่รายการบทความ