ปิเปตแก้วปลายงอสำหรับแยกเซลล์
(Pulled-glass pipette, long taper with hook, for cell sub-culture)
ดร.ชุติ เหล่าธรรมธร
ฝ่ายวิจัย คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล ม.มหิดล
เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (Embryonic stem cell) และเซลล์ต้นกำเนิดจากการเหนี่ยวนำ (Induced pluripotent stem cell;iPSC) เป็นสเต็มเซลล์ที่สามารถแบ่งตัวเพิ่มจำนวนได้อย่างไม่จำกัด และมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ในร่างกายได้
จากความสามารถดังกล่าวทำให้สเต็มเซลล์มีความสำคัญในการวิจัยเพื่อใช้เป็นแบบจำลองเพื่ออธิบายพัฒนาการของการสร้างอวัยวะหรือการเกิดโรคจากความผิดปกติของยีนในเซลล์ และสามารถนำความรู้ที่ได้ไปใช้ในการพัฒนายาและวิธีการรักษาใหม่ๆ ได้ เช่น การรักษาแบบเซลล์บำบัด เพื่อให้ได้องค์ความรู้ดังกล่าว ดังนั้นงานวิจัยด้านสเต็มเซลล์จึงมีการปรับแต่งพันธุกรรมในเซลล์เพื่อให้ทราบถึงบทบาทหน้าที่ของยีนหรือโปรตีนที่สนใจ หลังจากการปรับแต่งพันธุกรรมแล้วเซลล์จะถูกทำให้เป็นเซลล์เดี่ยวๆ และนำไปแยกเลี้ยงในจานเลี้ยงเซลล์ขนาดเล็กชนิด 96 หลุม เพื่อให้เซลล์เดี่ยวสามารถแบ่งตัวเพิ่มเป็นกลุ่มเซลล์ที่มีพันธุกรรมเหมือนเซลล์ตั้งต้นทุกประการก่อนแล้วจึงทำการขยายขนาดการเลี้ยงเพื่อเพิ่มจำนวนกลุ่มเซลล์นี้ให้มากขึ้นแล้วนำเซลล์ที่ได้ไปตรวจว่าเซลล์ที่คัดแยกมานั้นมีการปรับแต่งพันธุกรรมสำเร็จหรือไม่ก่อนที่จะทำการทดลองต่อไป
การเลี้ยงเซลล์เดี่ยวในจานเลี้ยงเซลล์ขนาดเล็กมีข้อดีคือ เซลล์เดี่ยวๆ นั้นจะสามารถเจริญได้ดีกว่าการเลี้ยงในจานเลี้ยงเซลล์ขนาดใหญ่ แต่มีข้อจำกัดคือการนำกลุ่มเซลล์ที่ได้ออกมาเลี้ยงเพิ่มจำนวนต่อทำได้ยากเพราะจานเลี้ยงเซลล์มีขนาดเล็กและลึก ยากต่อการทำงานภายใต้ระบบปลอดเชื้อของเจ้าหน้าที่ ในปัจจุบันมีการใช้เอนไซม์เพื่อย่อยให้เซลล์หลุดออกจากจานเลี้ยงเซลล์เป็นกลุ่มเซลล์เล็กๆ หรือเซลล์เดี่ยวๆ แล้วจึงดูดเซลล์ทั้งหมดไปปั่นล้างเพื่อล้างเอนไซม์ออกก่อนที่จะนำเซลล์นั้นมาใช้งาน วิธีการนี้ถึงแม้จะสะดวกแต่เซลล์มักสูญหายและตายเป็นจำนวนมากระหว่างการปฏิบัติงาน เนื่องจากมีขั้นตอนการปั่นล้างเซลล์ด้วยเครื่องปั่นเหวี่ยง และมีค่าใช้จ่ายในการจัดหาเอนไซม์และอุปกรณ์ที่จำเป็น เช่น หลอดปั่นเหวี่ยง เครื่องปั่นเหวี่ยง เป็นต้น จึงเป็นที่มาของการประดิษฐ์อุปกรณ์ปิเปตแก้วปลายงอสำหรับแยกเซลล์ โดยการใช้ปิเปตที่เราได้คิดค้นขึ้นมานี้จะสามารถลดขั้นตอนการทำงาน ลดการสูญหายของเซลล์ และไม่มีค่าใช้จ่ายในการซื้อเอนไซม์และอุปกรณ์ปั่นเหวี่ยง
นอกจากนี้เทคโนโลยีโครโมโซมไมโครอาร์เรย์ไม่ต้องใช้เซลล์ที่ยังมีชีวิตและสามารถทราบผลการตรวจได้เร็วกว่าการตรวจแคริโอไทป์ (7-14 วัน) การตรวจไมโครอาร์เรย์ชนิดพหุสัณฐานนิวคลีโอไทด์เดี่ยว (single nucleotide polymorphism array) ได้รับความนิยมในทางคลินิก เนื่องจากสามารถตรวจพบภาวะทริปพลอยด์ (triploid) และบริเวณที่มียีนคู่อัลลีลเหมือนกันยาวต่อเนื่อง (region of homozygosity) ซึ่งอาจเกิดจากการได้รับโครโมโซมคู่ใดคู่หนึ่งจากบิดาหรือมารดาเพียงฝ่ายเดียว (uniparental disomy) หรือจากความเกี่ยวข้องทางสายเลือดของบิดามารดา อย่างไรก็ตามแม้เทคนิคไมโครอาร์เรย์จะมีข้อได้เปรียบในด้านความแม่นยำและความรวดเร็ว แต่ก็มีข้อจำกัด เช่น ไม่สามารถระบุตำแหน่งทางกายภาพบนจีโนมของการเพิ่มหรือลดจำนวนสำเนาสารพันธุกรรมได้ นอกจากนี้ ยังไม่สามารถแยกแยะระหว่างดาวน์ซินโดรมจากไตรโซมี 21 กับดาวน์ซินโดรมที่เกิดจากการย้ายที่ของสารพันธุกรรมแบบโรเบิร์ตโซเนียน (Robertsonian translocation) ได้ และไม่สามารถตรวจการเปลี่ยนตำแหน่งสารพันธุกรรมแบบสมดุล (balanced translocation) หรือภาวะโมเสกระดับต่ำได้
ปิเปตแก้วปลายงอสำหรับแยกเซลล์ เป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาต่อยอดมาจากปิเปตแก้วธรรมดาหรือที่เรียกว่าพลาสเจอร์ปิเปต (Glass pasteur pipette) ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ เพื่อให้มีลักษณะพิเศษเหมาะกับการใช้แยกกลุ่มเซลล์ที่เกาะติดอยู่บนจานเลี้ยงเซลล์ให้ออกเป็นกลุ่มเล็กๆ ก่อนที่จะนำเซลล์นั้นไปขยายเพิ่มจำนวนหรือนำไปศึกษาต่อด้วยเทคนิคต่างๆ ต่อไป ปิเปตแก้วปลายงอตามการประดิษฐ์นี้มีลักษณะพิเศษ คือมีปลายโค้งงอคล้ายตะขอขนาดเล็กอยู่บริเวณปลายสุดของปิเปตและด้านบนเหนือตะขอขึ้นมาประมาณ 2 เซนติเมตร มีลักษณะโค้งงอทำมุมประมาณ 125-130 องศา เพื่อให้สามาถเข้าไปทำงานในจานเลี้ยงเซลล์ที่แคบและลึกได้ ปลายอีกด้านหนึ่งของปิเปตจะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6 มิลลิเมตร เอาไว้จับหรือต่อเข้ากับจุกยางเพื่อความสะดวกในการทำงานได้ โดยการใช้ปิเปตแก้วปลายงอที่เราได้คิดค้นขึ้นมาสามารถทำการแยกกลุ่มเซลล์ในจานเลี้ยงเซลล์ขนาดเล็กชนิด 96 หลุม ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถลดขั้นตอนการทำงาน ลดการตาย การสูญหายของเซลล์ได้อย่างมีนัยสำคัญ
รูปที่ 1 ลักษณะ colony ของสเต็มเซลล์มนุษย์ชนิด induced Pluripotent Stem Cell (iPSC)
รูปที่ 2 ภาพแสดงขั้นตอนการปรับแต่งพันธุกรรมในสเต็มเซลล์ด้วยพลาสมิดแล้วทำการเลี้ยงเซลล์แบบเซลล์เดี่ยวเพื่อให้เจริญเป็นกลุ่มเซลล์ก่อนที่จะทำการขยายจำนวนกลุ่มเซลล์ด้วยวิธีการตัดแยกเซลล์ด้วยปิเปตปลายงอ การใช้ปิเปตปลายงอจะทำให้สามารถเข้าถึงเซลล์ที่โตอยู่ด้านล่างของจานเลี้ยงเซลล์ที่แคบและลึกได้ ทำให้ปฏิบัติงานได้รวดเร็วขึ้น ลดการบาดเจ็บของเซลล์ในขณะที่ปิเปตปลายตรงไม่สามารถเข้าถึงก้นหลุมของจานเลี้ยงเซลล์ (ภาพวาดด้วยโปรแกรม Biorender)