สารต้านมะเร็งจากพืชสมุนไพร ซินโครตรอนยืนยัน สารต้านมะเร็งจากพืชสมุนไพร electro-magnetic radiation created in a synchrotron, presentation on a specific application of synchrotron radiation.

คณะผู้วิจัย รศ.ดร. นาถธิดา วีระปรียากูร คณะเภสัชศาสตร์ รศ.ดร. นาถธิดา วีระปรียากูร คณะเภสัชศาสตร์ รศ.ดร. สหพัฒน์ บรัศว์รักษ์ คณะเทคนิคการแพทย์ น.ส. ศศิภาวรรณ มาชะนา นักศึกษาปริญญาเอกภายใต้ โครงการเครือข่ายเชิงกลยุทธ์เพื่อการผลิตและพัฒนาอาจารย์ในสถาบันอุดมศึกษา ดร. วราภรณ์ ตัณฑนุช และ ดร. กาญจนา ธรรมนู นักวิจัยจากสถาบันวิจัย แสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

ปัญหาสำคัญของโรคมะเร็ง เป็นสาเหตุของการเสียชีวิตอันดับหนึ่งของประเทศไทย การรักษาด้วยการใช้ยาเคมีบำบัด เป็นการรักษาที่มีประสิทธิภาพสูง แต่ยังพบว่ามีผู้ป่วยเป็นจำนวนมากได้รับผลข้างเคียงจากการใช้ยา มีรายงานถึงการดื้อยาเกิดขึ้น ปัญหาสำคัญที่ทำให้การรักษาด้วยเคมีบำบัด ไม่ประสบความสำเร็จ ความพยายามในการศึกษาหาสารสกัดจากธรรมชาติ เช่น จากพืชสมุนไพรไทย เพื่อมายับยั้งการเจริญของเซลล์มะเร็ง และลดการเกิดการดื้อยา มาใช้เสริมจากยาเคมีบำบัดที่ใช้อยู่ปัจจุบัน

อันเนื่องมาจากพระราชดำริ งานวิจัยนี้เป็นโครงการวิจัยแบบบูรณาการ จากโครงการวิจัยเพื่อสนองโครงการอนุรักษ์พันธุกรรมพืช อันเนื่องมาจากพระราชดำริ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี

ถ่ายโดย ผศ. ดร. ทวีศักดิ์ ธิติเมธาโรจน์ งานวิจัยนี้ต่อยอดมาจาก งานวิจัยสำรวจพืชตามพฤกษศาสตร์พื้นบ้านของ ผศ. ดร.ทวีศักดิ์ ธิติเมธาโรจน์ คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ลำต้นติ้วขน หรือ ติ้วหนาม ใบติ้วขน ถ่ายโดย ผศ. ดร. ทวีศักดิ์ ธิติเมธาโรจน์

ลักษณะกิ่ง ใบและผลแปกหรือสนสามใบ ถ่ายโดย ผศ. ดร. ทวีศักดิ์ ธิติเมธาโรจน์

หลังจากนั้นมีการนำพืชที่เลือกศึกษา มาเตรียมสารสกัด และหามาตรฐานของสารสกัด โดยโครงการวิจัย ของ รศ. ดร. บังอร ศรีพานิชกุลชัย คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น Filtration ชั่งน้ำหนักผงแห้ง  หมัก 7 วัน  กรอง 2 รอบ ด้วยผ้าขาวบาง และกระดาษกรอง  evaporation  keep in desicator Maceration in 50% EtOH Keep in desiccators Yield dry crude extract 7 7 Evaporation

ให้สารออกฤทธิ์ทำลายเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาว จากการศึกษาพืชสมุนไพรหลายชนิด ในเซลล์ไลน์พบว่า สารสกัดจากกิ่งของพืช 2 ชนิด คือ ติ้วขนและสนสามใบ ให้สารออกฤทธิ์ทำลายเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาว

โดยมีศักยภาพทำให้เซลล์มะเร็งค่อยๆ สลายตัวจากการทำลายตัวเองจากภายใน หรือเรียกว่าการตั้งโปรแกรมทำลายตัวเอง (Apoptosis) ซึ่งกระบวนการนี้ เป็นผลดีอย่างมากต่อการรักษาโรคมะเร็ง เนื่องจากมีเพียงเซลล์มะเร็งเท่านั้นที่ตายลงไป ไม่มีผลต่อการทำลายเซลล์ปกติที่อยู่ข้างเคียง ร่างกายจึงไม่เกิดการอักเสบขึ้น และไม่มีผลข้างเคียงต่อการใช้ยา

(FTIR microspectroscopy) เพื่อให้ทราบกลไกการออกฤทธิ์ที่แท้จริงของพืชสมุนไพรทั้งสองชนิดนี้ คณะผู้วิจัยได้ใช้ เทคนิคจุลทรรศน์อินฟราเรด (FTIR microspectroscopy) ณ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงใน เชิงลึกที่เกิดขึ้นภายใน เซลล์มะเร็ง

ผลการทดลองพบว่าสารสกัดสมุนไพร ทั้ง 2 ชนิดนี้ ทำให้เซลล์มะเร็งตายโดยการชักนำให้มีการสร้างโปรตีนชนิดใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการทำลายตัวเองเกิดขึ้น นอกจากนั้นปริมาณของ ไขมัน โปรตีน และกรดนิวคลีอิก มีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะที่แตกต่างจากกลไกการออกฤทธิ์ของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวที่มีต่อการใช้ยาเคมีมาตรฐานชนิดเมลฟาแลนอีกด้วย ภาพแสดง ข้อมูลอินฟราเรดสเปคตรัมของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาว (U937) ที่ผ่านการใช้สารสกัดจากสนสามสนใบ ติ้วขน และยาเมลฟาแลน

ดังนั้นจึงสรุปได้ว่ากลไกการออกฤทธิ์ของพืชทั้งสองชนิด แตกต่างจากการใช้ยาเมลฟาแลน

งานวิจัยนี้ เป็นอีกหนึ่งงานวิจัยที่นำเทคนิคการวิเคราะห์แบบใหม่มาใช้ศึกษาสิ่งมีชีวิต โดยเทคนิคจุลทรรศน์อินฟราเรด สามารถใช้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงสารชีวโมเลกุลระดับเซลล์ อีกทั้งเทคนิคนี้มีขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างที่ไม่ยุ่งยาก ไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีใด ๆ ในการเตรียมตัวอย่าง และใช้เวลาในการตรวจวิเคราะห์สั้น ซึ่งแตกต่างจากการวิเคราะห์ทางชีวเคมีทั่วไป ที่มีขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างยุ่งยาก และสารเคมีราคาสูง ดังนั้นเทคนิคนี้จึงเป็นทางเลือกที่ดีของนักวิจัยที่จะช่วยให้ได้ข้อมูลแบบใหม่เพิ่มขึ้นมาจากวิธีปกติ และให้ผลที่รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น

การศึกษาครั้งนี้ นำไปสู่การนำพืชสมุนไพรไปใช้ประโยชน์จริงในอนาคต นอกจากนี้การนำแสงซินโครตรอนไปใช้ศึกษากลไกการออกฤทธิ์ของพืชสมุนไพรในเชิงลึก จะเป็นอีกแนวทางหนึ่งในการศึกษาและพัฒนาหาสารออกฤทธิ์ต้านมะเร็งจากพืชสมุนไพรชนิดอื่น ๆ ต่อไป ตามแนวพระราชดำริของสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ในการทำงานวิจัยเชิงบูรณาการเพื่อก่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดต่อการดูแลสุขภาพของประชาชนชาวไทย และยังเป็นการอนุรักษ์พันธุ์พืชดั้งเดิม อีกด้วย

เอกสารอ้างอิง Machana, S., Weerapreeyakul, N.*, Barusrux, S., Thumanu, K. and Tanthanuch, W. FTIR microspectroscopy discriminates anticancer action on human leukemic cells by extracts of Pinus kesiya; Cratoxylum formosum ssp. pruniflorum and melphalan. Talanta. 2012 May 15.:371-82.

Questions are welcome.

สารต้านมะเร็งจากพืชสมุนไพร ซินโครตรอนยืนยัน สารต้านมะเร็งจากพืชสมุนไพร electro-magnetic radiation created in a synchrotron, presentation on a specific application of synchrotron radiation.

การใช้แสงอินฟราเรดวิเคราะห์สิ่งมีชีวิต A motion of diatomic molecules as a spring Stretching vibrations absorbance 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1) c c How does IR detect biologcal sample? Because this sample contain biochemical molecule, which contain various function group. Each chemical bond in a molecule will absorb IR energy, then vibrates at a frequency which is characteristic of that bond. A group of atoms in a molecule (e.g. CH2) may have multiple modes of oscillation caused by the stretching and bending motions of the group as a whole. If an oscillation leads to a change in dipole in the molecule, then it will absorb a photon which has the same frequency. In chemical analysis, IR spectrum will show as wave number which correlate to wave length H H H H Bending vibrations 1 O H N C HIGH LOW 4000 2500 2000 1800 1600 1550 650 Wavenumber(cm-1) H = H H H wavelength (cm) c c

อินฟราเรดสเปกตรัม C C H H H H 1650 cm-1 (N–H) bending (C=O) stretching Biomedical samples comprise a mixture of proteins, nucleic acids, lipids and carbohydrates, and this complexity is reflected in the IR absorption spectra they produce. The amide I band at around 1650 cm-1 which results principally from the (C=O) stretching vibrations of protein amide bonds; The amide II band close to 1549 cm-1 resulting from a combination of the (N–H) bending and (C–N) stretching vibrations of the amide bonds; the (C=O) stretching of lipids at about 1740 cm-1; and the antisymmetric nas(PO2) stretching of nucleic acids and phospholipids near 1225 cm1. Many biological samples have highly specific vibrational signatures that form a database for discriminating various states

โครงสร้างทุติยภูมิของโปรตีน random coil  - helix  - sheet This amide I band composes of 80% from the C=O stretching vibration of the amide group, coupled to the in-plan N-H bending and C-N stretching amide I band consists of a series of overlapped component bands which occurs as a result of the secondary structures present in proteins.

ติดตามการเปลี่ยนแปลงระดับเซลล์ ใช้เทคนิคจุลทรรศน์อินฟราเรด ? ติดตามการเปลี่ยนแปลงระดับเซลล์ พิสูจน์เอกลักษณ์ ศึกษากลไกการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ

โปรตีน ไขมัน ข้อมูลอินฟราเรดสเปคตรัมของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาว (U937) ที่ผ่านการใช้สารสกัดจากสนสามสนใบ ติ้วขน และยาเมลฟาแลน โปรตีน ไขมัน

ข้อดี: เทคนิคจุลทรรศน์อินฟราเรด ขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างที่ไม่ยุ่งยาก ไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีใด ๆ ในการเตรียมตัวอย่าง ใช้เวลาในการตรวจวิเคราะห์สั้น ลดค่าใช้จ่ายจากการใช้สารเคมีราคาสูง