The Marvellous Regenerative Power Of Starfish Makes Stem Cell Therapy Cheaper.

April 14, 2020
switch to THswitch to EN

CMU Project: The Marvellous Regenerative Power of Starfish Makes Stem Cell Therapy Cheaper.


After studying stem cell therapy for a period of time, scientists and doctors acknowledged the great benefit of this incredible therapy as it could cure many types of blood disorders, including Leukemia, Thalassaemia, SLE, and more. Unfortunately, a number of patients still lack the opportunities to reach this therapy because it’s prohibitively expensive - around $100,000 to $200,000 per patient.    

However, there is the remarkable scientific discovery of “regenerative power of starfish” which enhances stem cell therapy, making it much cheaper, thank to Chemical Professor Kris Noel Dahl and Veronica Hinman, head of CMU’s Department of Biological Sciences.


Why are starfishes’ cells so special?  

Generally, stem cells are able to differentiate into any type of cell that are important to the body, including blood cells, muscle cells, skin cells, etc. But when stem cells differentiate themselves into other cells, they cannot change back or de-differentiated. However, we have found that there is a special creature which its cells do not process like that: starfish!

A starfish can regenerate its arms whenever they lose one; this shows that a starfish possess unique cells, which can de-differentiate themselves from skin or muscle cells back into stem cells. With this incredible ability of starfish, Hinman’s preliminary research on stem cell therapy can take a major step forward.

Dahl says, “In the larval state, starfish have a distinctive head that contains their brain. If the head is removed or damaged, the differentiated cells that are definitely not neural cells will de-differentiate, crawl up to the head region, and regrow into neurons. To not only do this in the larval state, but to regrow something as complex as a brain—this is an amazing regenerative capability.”

Thank to the DSF Charitable Foundation who contributes to this project, Hinman and Dahl can study intensively what in starfishes causes their cells to process like this.

Dahl adds, “While regenerative medicine is great, there’s still a lack of understanding of the fundamentals that govern how cells respecify themselves. The hope is that by studying a model organism like the starfish, and combining what we learn with our knowledge of human stem cells, we can use comparative genomics to understand the gene expression that allows starfish cells to respecify their programming.”


How can we use its power of regeneration?


In the experiment, an artificial model of the starfish’s larval system was created in order that Dahl and her team can manipulate the chemical and mechanical factors existing in the starfish embryo. When the cells crawl to their new destination, Dahl blocks them at a time until she find out how exactly these cells de-differentiate back into stem cells, crawl up to the brain region and become neuronal tissue.  If this process can be applied to stem cell therapy, the patient's cells are able to de-differentiate and become whatever the patient needs.

This method can considerably transform present therapies because stem cells no longer have to be harvested from a patient, cultured over the days, and reinjected back into the patients.  

With this new method, doctors can take stem cells from any part of the body, then the cells de-differentiated back into stem cells, and finally re-differentiated into therapeutic cells. Consequently, stem cell therapy will become much cheaper.


“If you could reduce stem cell therapy from $200,000 to $1,000—it would touch nearly every person’s life,” says Dahl.

 การรักษาด้วยเสต็มเซลล์อาจไม่ได้มีราคาแพงอีกต่อไป!

ด้วยสุดยอดพลังแห่งการฟื้นสภาพของปลาดาว จากผลงานวิจัยของคาร์เนกีเมลลอน



หลังจากที่ทำการศึกษาเรื่อง “เสต็มเซลล์” มาระยะหนึ่ง เหล่านักวิทยาศาสตร์และแพทย์ผู้เชี่ยวชาญต่างยอมรับในคุณประโยชน์ของมันดั่งเป็นยาวิเศษที่ใช้รักษาโรค เช่น โรคลูคีเมีย โรคทาลัสซีเมีย โรค SLE และโรคต่าง ๆ อีกมากมาย  ทว่ายังมีผู้ป่วยจำนวนมากที่ไม่สามารถเข้าถึงการรักษาด้วยเสต็มเซลล์ เนื่องด้วยเหตุผลที่ว่ามันแพงมาก ๆ (ประมาณ 3,112,340 บาท - 6,224,680.00 บาท)   

แต่ด้วยงานวิจัยในเรื่อง เซลล์ฟื้นสภาพของปลาดาว ของศาสตราจารย์ด้านเคมี Kris Noel Dahl และ คณบดีคณะวิทยาศาสตร์ชีวภาพมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน Veronica Hinman  ทุกคนจะสามารถเข้าถึงการรักษาด้วยเสต็มเซลล์ด้วยราคาที่ถูกมาก ๆ


ทำไมต้องเป็นปลาดาว เซลล์ปลาดาวพิเศษยังไง

โดยทั่วไปแล้ว เสต็มเซลล์ หรือ “เซลล์ต้นกำเนิด” จะสามารถแปลงสภาพเป็นเซลล์ต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อร่างกายได้ เช่น เซลล์เม็ดเลือด เซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์ผิวหนัง และ อื่น ๆ อีกมากมาย แต่เมื่อเสต็มเซลล์แปลงสภาพไปแล้ว มันจะไม่สามารถแปลงร่างกลับมาเป็น เซลล์ต้นกำเนิด ดั่งเดิมได้ อย่างไรก็ตาม เราได้ค้นพบว่ามันมีสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งที่เซลล์ของมันไม่ได้มีลักษณะ การทำงาน เช่นนี้ นั่นคือ ปลาดาว!

ปลาดาวสามารถฟื้นสภาพและสร้างแขนของมันได้ทุกครั้งเมื่อมันขาดออกไป ซึ่งนี่ได้แสดงให้เห็นถึงลักษณะจำเพาะของเซลล์มัน ที่สามารถแปลงสภาพกลับจากเซลล์ผิวหนังและกล้ามเนื้อให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดดั่งเดิมได้  และด้วยพลังแห่งการฟื้นสภาพของปลาดาวนี้ งานวิจัยของ Hinman จะสามารถทำให้การรักษา ด้วยเสต็มเซลล์ก้าวหน้าไปอีกขั้น!

Dahl กล่าวว่า “เมื่อยังเป็นตัวอ่อน ปลาดาวมีหัวที่มีลักษณะจำเพาะสำหรับบรรจุสมองเอาไว้ ถ้าหัวของมันถูกตัดขาดหรือทำลาย เซลล์ที่แปลงสภาพไปแล้ว (และไม่ใช่เซลล์ประสาท) จะแปลงร่างกลับ แล้วเคลื่อนที่ไปยังตำแน่งส่วนหัว และฟื้นสภาพกลายเป็นเซลล์ประสาท
มันสามารถคืนสภาพได้แม้กระทั่งอวัยวะที่ซับซ้อน ดั่งเช่นสมอง ซึ่งนี่แหละคือสุดยอดพลัง แห่งการฟื้นสภาพ”

ด้วยการสนับสนุนเงินทุนของ DSF Charitable Foundation งานวิจัยของ Hinman และ Dahl จึงสามารถทำการศึกษาเชิงลึกเพื่อหาว่าอะไรทำให้เซลล์ของปลาดาวทำงานเช่นนี้


Dahl ยังกล่าวอีกว่า “ถึงแม้ว่าเวชศาสตร์ฟื้นฟูจะมีประสิทธิภาพมาก แต่เรายังคงขาดความเข้าใจในวิธีการที่เซลล์ใช้จำแนกตัวเอง ดังนั้นเราหวังว่า ด้วยความรู้ที่ได้จากศึกษาแบบจำลองสิ่งมีชีวิตเช่นปลาดาว และความรู้ด้านเสต็มเซลล์ในร่างกายมนุษย์ เราจะสามารถเปรียบเทียบจีโนม เพื่อให้เข้าใจการแสดงออกของยีนส์ ที่ทำให้เซลล์ของปลาดาวสามารถแปลงสภาพกลับได้”


เราจะใช้พลังแห่งการฟื้นสภาพของปลาดาวได้ยังไง


ในขั้นตอนการทดลองนั้น Dahl ได้สร้างโมเดลจำลองระบบตัวอ่อนของปลาดาว เพื่อที่ Dahl และทีมวิจัยของเธอจะสามารถควบคุมจัดการปัจจัยด้านเคมีและด้านระบบเชิงกล ที่อยู่ในตัวอ่อนของปลาดาวได้ เมื่อไหร่ก็ตามที่เซลล์ของปลาดาวเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งใหม่  Dahl จะปิดเส้นทางในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อศึกษาจนกระทั่งเธอเข้าใจในหลักการแปลงสภาพสู่เซลล์ต้นกำเนิด การเคลื่อนที่ไปยังสมอง และ การกลายร่างเป็นเซลล์เนื้อเยื่อประสาทของเซลล์ปลาดาว 
และถ้าหากหลักการนี้สามารถนำไปใช้ในทางการแพทย์ เซลล์ของผู้ป่วยอาจสามารถแปลงสภาพ และกลายเป็นเซลล์อะไรก็ตามที่ผู้ป่วยต้องการ


การทดลองนี้จะสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ต่อวงการแพทย์ในปัจจุบัน เนื่องจากแพทย์ไม่จำเป็นต้องเก็บเสต็มเซลล์ของผู้ป่วยและนำมาเพาะเลี้ยงเพื่อใช้รักษาอีกต่อไป
ด้วยวิธีการใหม่นี้ แพทย์จะสามารถเอาแสต็มเซลล์จากส่วนใดก็ได้ในร่างกายมนุษย์ และเซลล์เหล่านี้จะสามารถแปลงสภาพกลับสู่เซลล์ต้นกำเนิดได้ จนในที่สุดกลายเป็นเซลล์บำบัดให้แก่ผู้ป่วย

เราสามารถพูดได้เลยว่าวิธีการใหม่นี้จะลดค่าใช้จ่ายสำหรับการรักษาด้วยเสต็มเซลล์ได้แน่นอน


“ถ้าเราสามารถลดค่าใช้จ่ายสำหรับการรักษาด้วยเสต็มเซลล์จาก 3 ล้านให้กลายเป็น 3 หมื่นได้ ทุกคนก็จะเข้าถึงมันได้อย่างแน่นอน” Dahl กล่าว 


Written By: