การศึกษากลไกการออกฤทธิ์ทำลายเซลล์มะเร็งของโปรตีนสารพิษจากแบคทีเรียชนิด Bin และ parasporin-2 เพื่อการพัฒนาเป็นสารต้านมะเร็ง
บทวิเคราะห์งานวิจัย
งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาการออกฤทธิ์ทำลายเซลล์มะเร็งของโปรตีนสารพิษ Bin (จากแบคทีเรีย Lysinibacillus sphaericus) และ parasporin-2 (จากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis) โดยมีเป้าหมายหลักคือการทำความเข้าใจกลไกการทำงานระดับเซลล์ของโปรตีนทั้งสองชนิดนี้ เพื่อพัฒนาต่อยอดเป็นสารต้านมะเร็งที่มีประสิทธิภาพ งานวิจัยนี้มีความน่าสนใจและมีความสำคัญในหลายๆ ด้าน ดังต่อไปนี้:
ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์: งานวิจัยนี้จะช่วยเติมเต็มองค์ความรู้เกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของโปรตีนสารพิษจากแบคทีเรียทั้งสองชนิด ซึ่งมีความคล้ายคลึงกันทางโครงสร้างและหน้าที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่ม aerolysin-type pore-forming toxins การศึกษาการสร้างรูพรุนบนเยื่อหุ้มเซลล์ (pore-formation) การลำเลียงภายในเซลล์ (intracellular trafficking) และการตอบสนองของเซลล์ (intracellular response) จะช่วยให้เข้าใจกระบวนการที่โปรตีนเหล่านี้ทำลายเซลล์มะเร็งได้อย่างเจาะจง ข้อมูลเหล่านี้จะเป็นพื้นฐานสำคัญในการออกแบบและพัฒนาสารต้านมะเร็งรุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพและมีความจำเพาะสูง รวมถึงการศึกษาการจับกับตัวรับบนผิวเซลล์ (ligand binding) ผ่านเทคนิค Surface Plasmon Resonance (SPR) จะช่วยระบุเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงบนเซลล์มะเร็ง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนาสารต้านมะเร็งที่มีความปลอดภัยและลดผลข้างเคียงต่อเซลล์ปกติ
ความสำคัญทางการแพทย์: การค้นพบสารต้านมะเร็งใหม่ๆ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาโรคมะเร็งที่กำลังเป็นปัญหาสุขภาพที่สำคัญทั่วโลก โปรตีน Bin และ parasporin-2 มีศักยภาพในการเป็นสารต้านมะเร็งที่มีความจำเพาะต่อเซลล์มะเร็ง การศึกษานี้จะช่วยเพิ่มโอกาสในการพัฒนาการรักษาโรคมะเร็งที่มีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และมีราคาไม่แพง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการศึกษาการใช้ nanopaticles หรือ DNA nanostructures ในการนำส่งโปรตีนเหล่านี้สู่เซลล์มะเร็งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการรักษาและลดผลข้างเคียง
ความท้าทายและข้อจำกัด: แม้ว่างานวิจัยนี้มีความสำคัญ แต่ก็ยังมีข้อจำกัดและความท้าทายที่ต้องพิจารณา การศึกษาในระดับห้องปฏิบัติการอาจไม่สะท้อนผลลัพธ์ในร่างกายมนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์ การทดสอบในสัตว์ทดลองและการทดลองทางคลินิกมีความจำเป็นเพื่อยืนยันประสิทธิภาพและความปลอดภัย นอกจากนี้ การศึกษาความเป็นพิษ (toxicity) ของโปรตีน Bin และ parasporin-2 ต่อเซลล์ปกติก็มีความสำคัญ เพื่อให้แน่ใจว่าสารต้านมะเร็งที่พัฒนาขึ้นมีความปลอดภัยต่อผู้ป่วย การศึกษาความแตกต่างของการตอบสนองต่อโปรตีนทั้งสองชนิดในเซลล์มะเร็งชนิดต่างๆ ก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ควรพิจารณาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของการรักษา
แนวทางการวิจัยในอนาคต: งานวิจัยนี้สามารถต่อยอดได้ในหลายๆ ด้าน เช่น การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน Bin และ parasporin-2 อย่างละเอียด การค้นหาตัวรับที่เฉพาะเจาะจงบนเซลล์มะเร็ง การพัฒนาเทคนิคการนำส่งโปรตีนที่มีประสิทธิภาพ การศึกษาความเป็นพิษและเภสัชจลนศาสตร์ (pharmacokinetics) รวมทั้งการพัฒนาสูตรยาและการทดสอบทางคลินิก การศึกษาการใช้ร่วมกันของโปรตีนทั้งสองชนิด หรือการใช้ร่วมกับยาต้านมะเร็งชนิดอื่นๆ ก็เป็นอีกแนวทางที่น่าสนใจ
โดยสรุป งานวิจัยนี้เป็นงานวิจัยที่มีความสำคัญทั้งทางวิทยาศาสตร์และทางการแพทย์ ผลลัพธ์จากการวิจัยนี้จะช่วยเพิ่มองค์ความรู้เกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของโปรตีนสารพิษจากแบคทีเรีย และมีศักยภาพในการนำไปสู่การพัฒนาสารต้านมะเร็งใหม่ที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัย อย่างไรก็ตาม การวิจัยยังคงต้องมีการต่อยอดและศึกษาเพิ่มเติมในหลายๆ ด้าน เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สมบูรณ์และสามารถนำไปใช้ได้จริงในการรักษาโรคมะเร็ง
งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมใด
งานวิจัยนี้เหมาะสมกับอุตสาหกรรมยาและชีวเภสัชภัณฑ์ เนื่องจากผลลัพธ์ของการวิจัยสามารถนำไปสู่การพัฒนาและผลิตสารต้านมะเร็งใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาการนำส่งยา (drug delivery system) เช่น การใช้ nanoparticles หรือ DNA nanostructures อุตสาหกรรมเกษตรกรรมก็อาจมีความเกี่ยวข้องบ้างในแง่ของการศึกษาโปรตีนสารพิษจากแบคทีเรีย แต่เป้าหมายหลักของงานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้ในทางการแพทย์มากกว่า
งานวิจัยนี้เหมาะกับอาชีพใด
งานวิจัยนี้เหมาะสมกับนักวิทยาศาสตร์หลายสาขา รวมถึงนักวิจัยทางด้านชีววิทยาโมเลกุล ชีวเคมี ชีวฟิสิกส์ จุลชีววิทยา และเภสัชวิทยา นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ทางการแพทย์ แพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านมะเร็งวิทยา และเภสัชกร ก็สามารถนำความรู้จากงานวิจัยนี้ไปประยุกต์ใช้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่สนใจด้านการพัฒนาสารต้านมะเร็งและนวัตกรรมทางการแพทย์
| รหัสโครงการ : | 12655 |
| หัวหน้าโครงการ : | ศ.ดร. ปนัดดา บุญเสริม |
| ปีงบประมาณ : | 2563 |
| หน่วยงาน : | มหาวิทยาลัยมหิดล |
| สาขาวิจัย : | กลุ่มข้อมูลด้านวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ |
| ประเภทโครงการ : | โครงการเดี่ยว |
| สถานะ : | ปิดโครงการ |
| คำสำคัญ : | |
| วัตถุประสงค์ : | Bacterial toxins produced by Bacillus thuringiensis (Bt) and Lysinibacillus sphaericus (Ls) have been worldwide developed as biopesticides for a long time due to their ability to specifically kill insect pests and their structures and functions have been extensively studied. Besides their application as biopesticides, recent studies have reported promising application in medicine such as therapeutic agents against cancer, thereby encouraging researchers to explore the anti-cancer property of either novel or existing bacterial toxins. Despite the differences in the target cell specificity, very similar intoxication processes including toxin activation, receptor binding and pore-formation, finally leading to cell death via apoptosis have been reported for both Ls Bin and Bt parasporin-2 toxins (26, 31). In addition, both Bin and parasporin-2 proteins share structural features in common with aerolysin-type pore-forming toxins (7-9), supporting their common mode of action. Based on the close structural and functionally similarities of Bin proteins and parasporin-2, which exhibits cytocidal activity to certain human cancer cells, it is thus of interest to explore the possible anti-cancer activity of Bin toxin as a potential medical application. To develop appropriate therapeutic treatments against cancer, an in-depth understanding of cancer cell specificity and cytotoxic mechanisms is required. Therefore, the ultimate objective of this research work is to elucidate the cellular mechanisms underlying the cytotoxicity and selective recognition of Bin and parasporin-2 toxins against human cancer cells for their potential anti-cancer agents. To achieve that goal, the aims of this study include: 1. To explore the cytotoxicity of Bin components (BinA and BinB), parasporin-2 and their combination against various human cancer cells via cytotoxicity and flow cytometry assays. 2. To elucidate the cellular mechanisms underlying the cancer cell cytotoxicity through the investigation of the pore-formation, intracellular trafficking and intracellular response mechanisms. 3. To biochemically and biophysically analyze the Bin and parasporin-2 specificity towards their specific ligands such as sugar groups on glycosylated proteins via the surface plasmon resonance (SPR) study. |
ศ.ดร. ปนัดดา บุญเสริม. (2563). การศึกษากลไกการออกฤทธิ์ทำลายเซลล์มะเร็งของโปรตีนสารพิษจากแบคทีเรียชนิด Bin และ parasporin-2 เพื่อการพัฒนาเป็นสารต้านมะเร็ง. มหาวิทยาลัยมหิดล. .
ศ.ดร. ปนัดดา บุญเสริม. 2563. "การศึกษากลไกการออกฤทธิ์ทำลายเซลล์มะเร็งของโปรตีนสารพิษจากแบคทีเรียชนิด Bin และ parasporin-2 เพื่อการพัฒนาเป็นสารต้านมะเร็ง". มหาวิทยาลัยมหิดล. .
ศ.ดร. ปนัดดา บุญเสริม. "การศึกษากลไกการออกฤทธิ์ทำลายเซลล์มะเร็งของโปรตีนสารพิษจากแบคทีเรียชนิด Bin และ parasporin-2 เพื่อการพัฒนาเป็นสารต้านมะเร็ง". มหาวิทยาลัยมหิดล, 2563. .
ศ.ดร. ปนัดดา บุญเสริม. การศึกษากลไกการออกฤทธิ์ทำลายเซลล์มะเร็งของโปรตีนสารพิษจากแบคทีเรียชนิด Bin และ parasporin-2 เพื่อการพัฒนาเป็นสารต้านมะเร็ง. มหาวิทยาลัยมหิดล; 2563. .