โรค ติดเชื้ออุบัติใหม่ รวมถึง COVID-19 มักมาจากสัตว์ที่ไม่ใช่มนุษย์ อย่างไรก็ตาม น่าเสียดายที่เราขาดความเข้าใจเกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์ส่วนใหญ่ เนื่องจากมีเครื่องมือวิจัยสำหรับสปีชีส์อื่นนอกเหนือจากมนุษย์และหนูไม่เพียงพอ งานวิจัยของเราที่ตีพิมพ์ในวันนี้ใน Science Advances ให้รายละเอียดเกี่ยวกับเครื่องมือภูมิคุ้มกันวิทยาที่ทันสมัยซึ่งเราพัฒนาขึ้นเพื่อทำความเข้าใจมะเร็งในแทสเมเนียนเดวิล ที่สำคัญเครื่องมือเหล่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วเพื่อใช้กับสัตว์ทุกชนิด
งานของเราจะช่วยความพยายามในการอนุรักษ์สัตว์ป่าในอนาคต
เช่นเดียวกับการเตรียมพร้อมรับมือกับโรคใหม่ที่อาจเกิดขึ้นในมนุษย์ ประชากรแทสเมเนียนเดวิลมีจำนวนลดลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากมะเร็งร้ายแรงที่เรียกว่าโรคเนื้องอกบนใบหน้าปีศาจ (DFTD) ตรวจพบครั้งแรกในปี 1996
แทสเมเนียนเดวิลที่เป็นโรคเนื้องอกบนใบหน้าปีศาจ บันทึกโปรแกรมแทสเมเนียนเดวิล
ในปี 2559 นักวิจัยรายงานว่าปีศาจป่าบางตัวมีการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันตามธรรมชาติต่อมะเร็ง DFT1 หนึ่งปีต่อมา วัคซีนทดลองสำหรับเนื้องอกบนใบหน้าปีศาจดั้งเดิม (DFT1) ได้รับการทดสอบในปีศาจที่ได้รับการฉีดวัคซีนด้วยเซลล์มะเร็งเทียม
ในมนุษย์มีความก้าวหน้าอย่างไม่น่าเชื่อในการรักษาโดยมุ่งเป้าไปที่โปรตีนที่ควบคุมระบบภูมิคุ้มกันของเรา การรักษาเหล่านี้ทำงานโดยกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันเพื่อฆ่าเซลล์มะเร็ง
การวิเคราะห์ DNA ของปีศาจของทีมเราแสดงให้เห็นว่ายีนภูมิคุ้มกันเหล่านี้มีอยู่ในปีศาจด้วยซึ่งหมายความว่าเราอาจสามารถพัฒนาวิธีการรักษาที่คล้ายคลึงกันเพื่อกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของปีศาจได้
แต่การศึกษาพิมพ์เขียว DNA สำหรับปีศาจทำให้เราไปไกลได้เท่านั้น ในการสร้างบ้านที่แข็งแรง คุณต้องเข้าใจพิมพ์เขียวและมีเครื่องมือที่เหมาะสม โปรตีนเป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวิต ดังนั้นเพื่อสร้างการรักษาที่มีประสิทธิภาพและวัคซีนสำหรับปีศาจ เราต้องศึกษาโปรตีนในระบบภูมิคุ้มกันของพวกมัน
จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ มีเครื่องมือวิจัยเพียงเล็กน้อยสำหรับสิ่งนี้ และปัญหานี้เป็นที่คุ้นเคยกันดีสำหรับนักวิจัยที่ศึกษาเกี่ยวกับภูมิคุ้มกันวิทยาและโรคในสปีชีส์อื่นที่ไม่ใช่มนุษย์ หนูหรือหนู
คุณสามารถสร้างบ้านด้วยเลื่อย ค้อน และตะปูได้ แต่การสร้างที่ดีและเร็วกว่านั้นต้องการกล่องเครื่องมือที่ใหญ่ขึ้นและหลากหลายมากขึ้น
ในการวิจัยใหม่ของเราเราได้เพิ่มเครื่องมือมากกว่าหนึ่งโหลลงในกล่อง
เครื่องมือเพื่อทำความเข้าใจเนื้องอกในแทสเมเนียนเดวิล เหล่านี้คือโปรตีน Theranostic แบบง่ายที่สามารถปรับเปลี่ยน ได้ด้วยฟลูออเรสเซนต์ หรือเรียกง่ายๆ ว่าโปรตีน FAST
คำว่า “theranostic” รวมการรักษาและการวินิจฉัย โปรตีน FAST สามารถใช้เป็นยารักษาโรคหรือเป็นเครื่องมือในการวินิจฉัยเพื่อหาสาเหตุและทำความเข้าใจได้ดีขึ้น
คุณสมบัติที่สำคัญของโปรตีน FAST คือสามารถติดแท็กด้วยเครื่องหมายโปรตีนเรืองแสง และสามารถปล่อยออกจากเซลล์ที่เราออกแบบทางวิศวกรรมในห้องแล็บเพื่อผลิตได้
ด้วยวิธีนี้ เราสามารถรวบรวมและสังเกตวิธีที่โปรตีนเกาะติดและมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนอื่นๆ โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มแท็กในกระบวนการในภายหลัง
เพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้ ลองนึกภาพลองใช้กุญแจดอกเล็กๆ ในแม่กุญแจเล็กๆ ในความมืด คงจะยาก แต่ง่ายกว่ามากหากทั้งสองถูกแท็กด้วยแสงสี ในบริบทของระบบภูมิคุ้มกัน จะเข้าใจได้ง่ายขึ้นว่าเราต้องเปิดหรือปิดอะไร หากเรามองเห็นได้ว่าโปรตีนอยู่ที่ไหน
การทำแผนที่ว่าโปรตีนในระบบภูมิคุ้มกันของปีศาจมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร เราสามารถหาวิธีที่ดีกว่าในการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน
ระบบ FAST ยังสามารถปรับเปลี่ยนได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถตัดและวางชิ้นงานใหม่ลงในระบบได้ตามที่ระบุ เช่น การเปลี่ยนดอกสว่าน ดังนั้นจึงมีประโยชน์สำหรับการศึกษาระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์อื่นๆ ด้วย รวมถึงมนุษย์ด้วย
นอกจากนี้ ระบบยังง่ายพอที่คนส่วนใหญ่ที่มีประสบการณ์การเพาะเลี้ยงเซลล์พื้นฐานและอณูชีววิทยาจะสามารถใช้งานได้
เซลล์มะเร็งในคนและสัตว์สามารถเดินทางผ่านกระแสเลือดเพื่อแพร่กระจายหรือ “แพร่กระจาย” ไปทั่วร่างกาย การระบุเซลล์เนื้องอกเดี่ยวในเลือดสามารถชี้ให้เห็นถึงวิธีที่มะเร็งบุกรุกอวัยวะของปีศาจและฆ่าพวกมัน
โดยใช้เครื่องมือ FAST เราค้นพบว่า CD200 ซึ่งเป็นโปรตีนที่ยับยั้งการตอบสนองของมะเร็งในมนุษย์ แสดงออกอย่างมากในปีศาจ ด้วยเครื่องมือ FAST เราสามารถผสมเซลล์มะเร็ง DFT2 เข้ากับเลือดของปีศาจและเลือกมันออกมา แม้ว่าจะมีเซลล์มะเร็งประมาณหนึ่งเซลล์ต่อทุกๆ 1,000 เซลล์เม็ดเลือด
CD200 เป็น “สวิตช์ปิด” ที่ทรงพลังสำหรับระบบภูมิคุ้มกัน ดังนั้นการระบุสวิตช์ปิดนี้ช่วยให้เราสามารถผลิตวัคซีนที่ปิดสวิตช์ได้
นอกจากนี้ สายพันธุ์ต่างๆ กำลังสูญพันธุ์ในอัตราที่น่าตกใจ และโรคสัตว์ป่ากำลังคุกคามความพยายามในการอนุรักษ์มากขึ้นเรื่อยๆ
การทำความเข้าใจว่าระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์ชนิดอื่นๆ ต่อสู้กับโรคต่างๆ ได้อย่างไร สามารถให้พิมพ์เขียวสำหรับการพัฒนาวัคซีนและการรักษาเพื่อช่วยพวกมันได้
