Michael Lynch นักวิจัยด้านการออกแบบชีวภาพ คว้ารางวัลความสำเร็จตลอดชีวิตในด้านพันธุศาสตร์

27 มกราคม 2565

เส้นโลหิตตีบด้านข้าง Amyotrophic (ALS) เป็นโรคประสาทและกล้ามเนื้อแบบก้าวหน้า ซึ่งเชื่อกันว่ามีผลกระทบต่อชาวอเมริกันมากถึง 30,000 คน หนึ่งร้อยห้าสิบปีหลังจากการค้นพบ โรคยังคงลึกลับและทำลายล้าง โดดเด่นโดยไม่มีการเตือนล่วงหน้า

การล้อเลียนกลุ่มปัจจัยที่สนับสนุนความผิดปกติที่ซับซ้อนนี้ถือเป็นความท้าทายสำหรับนักวิจัย นอกเหนือจากองค์ประกอบทางพันธุกรรมของ ALS และโรคเกี่ยวกับระบบประสาทที่เกี่ยวข้องเช่นโรคอัลไซเมอร์แล้ว นักวิจัยยังได้ชี้ให้เห็นถึงปัจจัยเสี่ยงต่างๆ ที่อาจเกิดจากสิ่งแวดล้อมต่างๆ
ภาพประกอบกราฟิกของสารเคมีในระดับโมเลกุล


สารเคมีหลายชนิดที่อาจปรากฏในสิ่งแวดล้อม รวมทั้ง β-N-methylamino-L-alanine (BMAA), ฟอร์มาลดีไฮด์, ซีลีเนียม, แมงกานีส, ปรอท, สังกะสีและทองแดง ถูกตรวจสอบหาการเชื่อมโยงที่เป็นไปได้กับ ALS
ดาวน์โหลดภาพเต็ม

ในการวิเคราะห์อภิมานใหม่ของวรรณกรรม ALS ที่มีอยู่ ศาสตราจารย์รอล์ฟ ฮาลเดนและนักศึกษาระดับปริญญาเอกสองคนที่สถาบันการออกแบบชีวภาพมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนาได้สำรวจอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่อาจเชื่อมโยงกับโรคนี้ โดยใช้วิธีการเชิงปริมาณที่เข้มงวด การศึกษานี้ยังตรวจสอบการกระจายของ ALS ในอวกาศและเวลา ซึ่งสัมพันธ์กับข้อมูลทางภูมิศาสตร์กับความเสี่ยงจากการสัมผัสและรูปแบบการใช้ชีวิตหรืออันตรายจากการทำงาน

การค้นพบใหม่นี้จะช่วยให้นักวิจัยสามารถเติมช่องว่างที่เหลือในภาพเต็มของโรคนี้ ซึ่งโครงการศึกษานี้จะส่งผลกระทบต่อชาวอเมริกันประมาณ 22,650 คนภายในปี 2040

นักศึกษาระดับปริญญาเอกและผู้เขียนนำของการศึกษาวิจัย Melanie Newell ชี้ให้เห็นว่า “การลดปัจจัยเสี่ยงที่เป็นไปได้ไปยังกลุ่มย่อยที่มีแนวโน้มว่าจะเร่งงานที่จำเป็นในการพิจารณาว่าปัจจัยเหล่านี้เกี่ยวข้องหรือเป็นสาเหตุของ ALS จริงหรือไม่ ความเป็นจริงสำหรับผู้ป่วยและผู้ดูแลผู้ป่วยโรคที่น่ากลัวนี้สามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการลดความล่าช้าของการวินิจฉัยและความเสี่ยงที่หลีกเลี่ยงได้ (จากการประกอบอาชีพและไม่ใช่จากการประกอบอาชีพ) ในช่วงเริ่มต้นของชีวิต”

Halden ผู้อำนวยการ Biodesign Center for Environmental Health Engineering กล่าวเสริมว่า “บทบาทของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมในโรคต่างๆ ไม่ใช่แค่โรคทางระบบประสาทเช่น ALS เท่านั้น ยังคงไม่ได้รับการศึกษาและประเมินค่าต่ำเกินไป แนวโน้มการเกิดโรคจำนวนมากในประเทศอุตสาหกรรมกำลังเพิ่มขึ้นในระดับและภายในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ช้าโดยเนื้อแท้ เพื่อปรับปรุงผลลัพธ์ด้านสุขภาพของสหรัฐอเมริกาและทั่วโลก การศึกษาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเป็นสิ่งสำคัญ”

การทบทวนนี้เพิ่งปรากฏในวารสาร Science of the Total Environment

Rolf Halden เป็นผู้อำนวยการ Biodesign Center for Environmental Health Engineering

สมองถูกทำร้าย

ALS หรือที่รู้จักในชื่อโรคของ Lou Gehrig ซึ่งตั้งชื่อตามนักเบสบอลชื่อดังที่ป่วยเป็นโรคนี้ ทำให้เกิดความเสื่อมของเซลล์ประสาทสั่งการในสมอง (เซลล์ประสาทสั่งการส่วนบน) และไขสันหลัง (เซลล์ประสาทสั่งการส่วนล่าง) ส่งผลให้อัมพาตรุนแรงขึ้น อาการอื่นๆ ได้แก่ การกระตุกและตะคริวของกล้ามเนื้อ สูญเสียการควบคุมมอเตอร์ในมือและแขน อ่อนแรงและอ่อนล้า หายใจลำบาก และหายใจลำบากและกลืนลำบาก

โรคนี้พบได้บ่อยในผู้ชายมากกว่าในผู้หญิง ด้วยเหตุผลที่นักวิจัยยังคงพยายามไขปริศนา ALS มักจะนัดหยุดงานระหว่างอายุ 55 ถึง 75 ปี โรคนี้รักษาไม่หาย โดยผู้ป่วย ALS ส่วนใหญ่จะมีอาการทรุดลงอย่างรวดเร็ว และเสียชีวิตภายใน 3-5 ปีหลังจากการวินิจฉัยครั้งแรก

ประมาณ 5-10% ของกรณีทั้งหมดเป็นผลมาจากสิ่งที่เรียกว่า ALS ในครอบครัว ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสมาชิกในครอบครัวสองคนขึ้นไปป่วยด้วยโรคนี้ ผู้ป่วยดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะเสื่อมลงเร็วกว่าผู้ป่วยโรค ALS ที่ไม่เกี่ยวข้องกัน ซึ่งปกติแล้วจะป่วยด้วยโรคนี้หนึ่งถึงสองปีหลังการวินิจฉัย แม้ว่าการกลายพันธุ์ของยีนจะเกี่ยวข้องกับโรคนี้ แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเพียง 1-2% ของกรณี ALS ทั้งหมด กรณี ALS ส่วนใหญ่ขาดสาเหตุที่ชัดเจน อาหาร การบาดเจ็บ และการสัมผัสกับสารเคมีที่อาจเป็นอันตรายในวงกว้างล้วนแต่เกี่ยวข้องกัน ส่วนหลังเป็นจุดสนใจของภาพรวมในปัจจุบัน

การอ่านใหม่ใน ALS

การวิเคราะห์ในวงกว้างของวรรณกรรมที่มีอยู่บน ALS ครอบคลุมเอกสาร 1,710 ฉบับ โดยระบุ 258 ฉบับที่ตรงตามเกณฑ์ที่เข้มงวดสำหรับการรวมไว้ในการศึกษา การวิเคราะห์ข้อมูลใช้วิธีการสองวิธีเพื่อลดความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาด มีการประเมินสารเคมีด้านสิ่งแวดล้อมทั้งหมด 83 รายการระหว่างการทบทวน เมื่อรวมกันแล้ว ทั้งสองวิธีชี้ไปที่กลุ่มสารเคมีเจ็ดชนิด การได้รับสัมผัสมีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการพัฒนา ALS

สารเคมีที่อยู่ในรายการอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมที่ต้องการการวิจัยเพิ่มเติมคือ βนู๋-เมทิลอะมิโน-แอล-อะลานีน (BMAA), ฟอร์มาลดีไฮด์, ซีลีเนียม และโลหะหนักสี่ชนิด: แมงกานีส ปรอท สังกะสี และทองแดง (ตามลำดับที่มีนัยสำคัญที่ลดลง) การศึกษาครั้งใหม่นี้ยังอธิบายถึงความท้าทายบางประการที่นักวิจัยต้องเผชิญในความพยายามที่จะกลับบ้านในช่วงของผู้กระทำความผิดสำหรับความผิดปกติลึกลับนี้

ผลการศึกษาระบุว่ากรณี ALS ไม่ได้กระจายไปทั่วโลกอย่างเท่าเทียมกัน ฮอตสปอตทางภูมิศาสตร์บางแห่งได้รับการระบุจากข้อมูลในอดีต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคแปซิฟิกตะวันตก

ข้อมูลดังกล่าวเสนอคำแนะนำที่ยั่วเย้าว่าปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเฉพาะในบางพื้นที่อาจส่งผลต่อภาระ ALS ตัวอย่าง ได้แก่ ชาว Chamorros ของหมู่เกาะมาเรียนา รวมทั้งกวม พื้นที่ถึงจุดสูงสุดในปี 1956 จาก 100 กรณี ALS ต่อ 100,000 คน ต่อมา นิวกินีมีผู้ป่วยสูงสุดเท่าที่เคยมีรายงานมาในปี 2506 โดยมีผู้ป่วย 147 รายต่อ 100,000 คน ในกรณีของนิวกินี อัตรายังคงสูงกว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลกในปัจจุบัน การตรวจคัดกรองได้ตัดปัจจัยทางพันธุกรรมสำหรับกรณีเหล่านี้ส่วนใหญ่ออกไป ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อความสัมพันธ์ด้านสิ่งแวดล้อม

ภัยคุกคามที่ซ่อนอยู่

สารเคมีที่เป็นพิษที่สะสมอยู่ในสิ่งแวดล้อมเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับตัวแทนที่เป็นสาเหตุของโรค ALS และโรคทางระบบประสาทอื่นๆ ตามที่ปรากฏในการศึกษาที่เชื่อมโยงกัน และในบางกรณี เป็นที่ทราบกันดีว่าอาจกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและอีพีเจเนติกในร่างกาย อย่างไรก็ตาม ภาพเริ่มคลุมเครือเนื่องจากผลกระทบของการสัมผัสกับสารพิษต่อระบบประสาท เช่น โลหะ ตัวทำละลาย สารทางเภสัชวิทยา หรือสารผสมเหล่านี้ถูกแต่งสีโดยปัจจัยภายในร่างกายที่จำเพาะต่อแต่ละคน ซึ่งรวมถึงความโน้มเอียงทางพันธุกรรมและการแสดงออกของยีน

การใช้เครื่องมือตรวจสอบที่มาของโรคที่เรียกว่าเกณฑ์ของแบรดฟอร์ด ฮิลล์ ช่วยให้นักวิจัยของ ASU สามารถแยกแยะปัจจัยที่ทำให้เกิดความสับสนเพื่อวัด ชั่งน้ำหนัก และตีความความเสี่ยงของโรคได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นโดยตรวจสอบการทำงานร่วมกันของเกณฑ์เชิงสาเหตุหลายเกณฑ์ เพื่อให้สารประกอบเคมีที่กำหนดหรือกลุ่มของสารเคมีถือเป็นสาเหตุ (ไม่ใช่แค่เกี่ยวข้อง) กับ ALS แนวทางของแบรดฟอร์ดฮิลล์ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขเฉพาะเก้าประการ เพื่อตรวจสอบผลลัพธ์เพิ่มเติม ยังได้ใช้การค้นหาวรรณกรรมเกี่ยวกับเหตุการณ์การเปิดรับทางภูมิศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับกรณี ALS

ในสารเคมีเจ็ดอันดับแรกที่แสดงความสัมพันธ์อย่างแน่นแฟ้นกับ ALS มีเพียง BMAA เท่านั้นที่ตรงตามเกณฑ์ของ Bradford Hill แม้ว่าสารเคมีอื่นๆ ยังคงมีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งและต้องการการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อกำหนดบทบาทของพวกเขา เนื่องจากการสัมผัสกับสารเคมีที่เป็นพิษสามารถนำไปสู่ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นสำหรับ ALS จึงมีการอ้างอิงถึงอาชีพเฉพาะที่ใช้สารเคมีดังกล่าวอย่างเสรี รวมถึงการก่อสร้าง เอกสาร เกษตรกรรม งานไฟฟ้า วิชาชีพทางการแพทย์ การรับราชการทหาร และการผลิต

ในกรณีของ BMAA ซึ่งระบุไว้ในการศึกษาว่าเป็นภัยคุกคามทางเคมีที่ยิ่งใหญ่ที่สุด การได้รับสัมผัสอาจเป็นผลมาจากการบริโภคอาหารโดยการบริโภคอาหารทะเลจากน่านน้ำที่ปนเปื้อนด้วยไซยาโนแบคทีเรียหรือจากการรับประทานพืชปรงซึ่งมีทั้ง BMAA และไซคาซิน ซึ่งเป็นสารสื่อประสาทอีกชนิดหนึ่ง นอกจากการทำฟาร์มและการประมง อาชีพอื่นๆ ที่หลากหลายแสดงให้เห็นความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างการสัมผัสสารเคมีที่ทราบกับอุบัติการณ์ ALS รวมถึงการขุด การผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้า งานอดิเรกที่ใช้โลหะหนัก การเชื่อม (เนื่องจากการสัมผัสแมงกานีส) และทันตกรรม (เนื่องจากปรอท การเปิดรับ).

การประกอบตัวต่อของ ALS

ความชุกของ ALS กำลังเพิ่มขึ้นในสหรัฐอเมริกา แม้ว่า National Amyotrophic Lateral Sclerosis Registry แสดงให้เห็นว่ามีผู้ป่วย 5,000 คนได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรค ALS ในแต่ละปี แต่แบบจำลองการศึกษาในปัจจุบันคาดการณ์ได้มากกว่า 6,400 การวินิจฉัยประจำปีที่อาจเกิดขึ้น กรณี ALS คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 22,654 ในปี 2040 และ 209,830 ใน 2240 ในสหรัฐอเมริกา ทั่วโลกคาดว่าการเพิ่มขึ้นของ ALS caseloads จะสูงสุดในจีน สหรัฐอเมริกา และอินเดีย

เนื่องจากปัจจัยที่สัมพันธ์กันที่ซับซ้อน รวมถึงการสัมผัสกับสารเคมีหลายชนิด ความเสี่ยงจากการทำงาน ทางเลือกในการใช้ชีวิต อายุ เพศ และความโน้มเอียงทางพันธุกรรม การพัฒนารูปแบบที่ชัดเจนของสาเหตุยังคงเป็นเรื่องท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ไม่มีป้ายบอกทางหรือ biomarkers ของการวินิจฉัยในระยะเริ่มต้น โรคข้อเข่าเสื่อม อย่างไรก็ตาม การศึกษาที่ขับเคลื่อนด้วยสมมติฐานเกี่ยวกับปัจจัยเสี่ยงที่ทราบและผลกระทบต่ออุบัติการณ์ของโรคอาจได้รับการออกแบบตามผลการวิเคราะห์วรรณกรรมนี้ การวิจัยจึงนำเสนอความหวังและเส้นทางที่มีประสิทธิผลในการต่อสู้กับความผิดปกติที่น่างงงวยและทำลายล้างนี้

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*