ค้นหาและฆ่าเซลล์มะเร็งที่ไหลเวียนในกระแสเลือดด้วยแสงเลเซอร์

          เซลล์มะเร็งเป็นเซลล์ที่เกิดจากการแบ่งตัวอย่างผิดปกติจนทำงานผิดพลาดไม่สอดประสานกับการทำงานของร่างกาย หากไม่รีบนำเซลล์มะเร็งออกจากร่างกายด้วยวิธีการผ่าตัด การฉายรังสี หรือการใช้สารเคมี เซลล์มะเร็งก็อาจจะแพร่กระจายลุกลามไปยังส่วนอื่นๆ ของร่างกาย ระยะการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็งเรียกว่าเมทาสเทสิส (metastasis) และเซลล์มะเร็งที่ไหลเวียนอยู่ภายในกระแสเลือดเรียกว่า CTCs ซึ่งย่อมาจาก Circulating Tumor Cells    
 

          CTCs เกิดขึ้นเมื่อเซลล์มะเร็งบางส่วนเกิดการหลุดออกจากเซลล์มะเร็งอันดับแรก (primary cancer cell) เข้าสู่กระแสเลือดและน้ำเหลือง โดย CTCs จะไหลไปตามกระแสเลือดแล้วแทรกซึมผ่านผนังหลอดเลือดเข้าสู่ส่วนอื่นๆ ของร่างกาย ทำให้ส่วนนั้นของร่างกายกลายเป็นเซลล์มะเร็งเหมือนเซลล์มะเร็งอันดับแรก ดังนั้นการตรวจจับ CTCs จึงมีความสำคัญในการวินิจฉัยการกระจายตัวของมะเร็ง การเติบโตของเซลล์มะเร็ง การติดตามการรักษา ยิ่งถ้าสามารถฆ่า CTCs ได้ก็จะช่วยชะลอการกระจายตัวของเซลล์มะเร็ง ยืดอายุคนที่เป็นมะเร็งออกไปได้อีก            ในปัจจุบัน การตรวจหา CTCs จะใช้วิธีเก็บตัวอย่างเลือดปริมาณน้อยๆ จากผู้ป่วยเพื่อนำมาวิเคราะห์ภายนอกร่างกาย (ex vivo) ปริมาณเลือดที่ถูกเจาะออกมามีปริมาณไม่กี่มิลลิลิตร ทำให้เทคนิคการตรวจจับ CTCs ภายนอกร่างกายเหล่านี้ขาดความว่องไวในการตรวจจับ CTCs ที่มีจำนวนน้อยๆ ซึ่งมักจะเกิดกับผู้ป่วยมะเร็งระยะเริ่มต้น ข้อบกพร่องนี้อาจจะทำให้เกิดความผิดพลาดในการวินิจฉัยของแพทย์ ส่งผลให้เกิดความผิดพลาดในการรักษา 


          เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมนักวิจัยจากสหรัฐ เยอรมณี และรัสเซีย นำโดย Vladimir P. Zharov ^[2] ได้นำเสนออุปกรณ์ทางการแพทย์แบบใหม่ที่มีความว่องไวสูงในการตรวจจับ CTCs จำนวนน้อยๆ ที่ไหลเวียนอยู่ในกระแสเลือดโดยไม่จำเป็นต้องเจาะเลือดออกมาตรวจข้างนอก (in vivo) อุปกรณ์นี้มีชื่อเรียกว่าไซโตโฟน (Cytophone) คำว่าไซโต (Cyto) แปลว่าเซลล์ ดังนั้นบางทีเราอาจจะเรียกอุปกรณ์ชิ้นนี้ว่า “โทรศัพท์เซลล์”      


          ไซโตโฟนใช้ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า Photoacoustic effect ในการทำงาน โดยไซโตโฟนจะมีเลนส์ที่โฟกัสแสงเลเซอร์พัลส์ (pulsed laser) ที่ความยาวคลื่น 1060 nm (ตามองเห็นเป็นสีแดง) เข้าสู่เส้นเลือด จากนั้น CTCs ในกระแสเลือดจะดูดกลืนพลังงานของแสงเลเซอร์พัลส์แล้วขยายตัวออก การขยายตัวของ CTCs ก่อให้เกิดคลื่นเสียงความถี่สูง (ultrasound) เคลื่อนที่ออกนอกร่างกาย ไซโตโฟนจะมีตัวตรวจจับคลื่นเสียงความถี่สูง (ultrasound transducer) ติดตั้งไว้ใกล้ๆ กับเลเซอร์เพื่อตรวจจับสัญญาณของคลื่นเสียงความถี่สูงที่แผ่ออกมา โดยการวิเคราะห์สัญญาณที่วัดได้กับสัญญาณพื้นหลังที่เกิดจากการขยายตัวที่น้อยกว่าของเม็ดเลือด นักวิจัยจะสามารถระบุและนับจำนวนของ CTCs ที่ไหลเวียนอยู่ในกระแสเลือดได้  
   

          นักวิจัยทดลองใช้ไซโตโฟนเพื่อตรวจจับเซลล์มะเร็งผิวหนังชนิดรุนแรงที่เรียกว่า melanoma มะเร็งชนิดนี้คร่าชีวิตของชาวอเมริกัน 1 คนทุกๆ 1 ชั่วโมง เส้นเลือดที่ทำการทดสอบคือเส้นเลือดบนแผ่นหลังของมือ การทดสอบจะกินเวลาไม่เกิน 1 ชั่วโมง จากการทดสอบพบว่า ไซโตโฟนสามารถตรวจจับ CTCs ในผู้ป่วย 27 รายจากผู้ป่วยทั้งหมด 28 ราย และความว่องไวของไซโตโฟนดีกว่าเทคนิคแบบ ex vivo กว่าพันเท่า 


          นอกจากจะสามารถตรวจจับ CTCs ได้แล้ว นักวิจัยยังค้นพบว่าไซโตโฟนสามารถฆ่า CTCs ได้ด้วยเมื่อเพิ่มความถี่ของแสงเลเซอร์พัลส์เล็กน้อย ความร้อนจากการดูดกลืนแสงเลเซอร์พัลส์ของ CTCs จะทำให้มีฟองอากาศเกิดขึ้นรอบๆ CTCs ฟองอากาศนี้จะขยายตัวขึ้นเรื่อยๆ แล้วแตกออก แรงเชิงกลการแตกออกของฟองอากาศจะสามารถทำลาย CTCs ได้โดยปราศจากผลข้างเคียง ^[3] นักวิจัยอ้างว่าไซโตโฟนสามารถทำลาย CTCs ในผู้ป่วยบางรายได้ถึง 96%       


          นักวิจัยคาดว่าไซโตโฟนจะสามารถนำไปประยุกต์ใช้ตรวจจับ CTCs กับมะเร็งชนิดอื่นๆ วิธีคือการฉีดเซลล์มะเร็งด้วยอนุภาคนาโนที่ดูดกลืนแสงเลเซอร์ได้ดี ^[4] ดังนั้น CTCs จะมีอนุภาคนาโนติดอยู่ด้วยเมื่อพวกมันหลุดออกจากเซลล์มะเร็ง ซึ่งเมื่อยิงแสงเลเซอร์พัลส์เข้าใส่เส้นเลือดแล้ว อนุภาคนาโนจะดูดกลืนแสงเลเซอร์แล้วร้อนขึ้น จากนั้นความร้อนจากอนุภาคนาโนจะถ่ายเทเข้าสู่ CTCs แล้วทำให้ CTCs ขยายตัว 


          นอกจากนี้ นักวิจัยจำเป็นต้องทดสอบการตรวจจับ CTCs ในกลุ่มผู้ป่วยมะเร็งระยะเริ่มต้นเป็นจำนวนเพิ่มมากขึ้น เพื่อยืนยันให้เห็นอย่างชัดเจนว่าไซโตโฟนมีความถูกต้องแม่นยำจริง พร้อมจะนำไปใช้ชีวิตคน 
 

 

เรียบเรียงโดย

ดร. ปิยวัฒน์ ทัพสนิท
อาจารย์คณะวิทยาศาสตร์ พลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ (วิทยาเขตระยอง)
 

อ้างอิง

• [1] https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/cancer-terms/def/metastasis 
• [2] E. I. Galanzha, Y. A. Menyaev, A. C. Yadem, M. Sarimollaoglu, M. A. Juratli, D. A. Nedosekin, S. R. Foster, A. Jamshidi-Parsian, E. R. Siegel, I. Makhoul, L. F. Hutchins, J. Y. Suen, V. P. Zharov, “In vivo liquid biopsy using Cytophone platform for photoacoustic detection of circulating tumor cells in patients with melanoma,” Sci. Transl. Med. 11, eaat5857 (2019).
• [3] Emily Waltz, “Laser Destroys Cancer Cells Circulating in the Blood,” IEEE Spectrum (2019). 
• [4] Jocelyn Kaiser, “Laser detects tumor cells in bloodstream, potentially improving melanoma
  screening and treatment,” Science (2019).