ข่าว | มหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตตค้นพบ ‘สวิตช์พลังงาน’ ของอสุจิ ช่วยต่อยอดการคุมกำเนิดชายและการรักษาภาวะมีบุตรยาก

ข่าว | มหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตตค้นพบ ‘สวิตช์พลังงาน’ ของอสุจิ ช่วยต่อยอดการคุมกำเนิดชายและการรักษาภาวะมีบุตรยาก

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตต (MSU) ค้นพบ ‘สวิตช์’ ระดับโมเลกุลสำคัญที่ทำให้อสุจิเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วไปหาไข่ การค้นพบนี้อาจเปลี่ยนแนวทางการรักษาภาวะมีบุตรยาก และปูทางสู่การคุมกำเนิดชายแบบไม่ใช้ฮอร์โมนที่ปลอดภัย

‘เมแทบอลิซึมของอสุจิมีลักษณะเฉพาะมาก หน้าที่เดียวคือให้พลังงานสำหรับการปฏิสนธิ’ ดร. Melanie Balbach นักวิจัยหลักและผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาชีวเคมีและอณูชีววิทยาแห่ง MSU กล่าว

จาก ‘พักตัว’ สู่ ‘เต็มกำลัง’: กลไกสำคัญในการเปลี่ยนพลังงานของอสุจิ

ก่อนการหลั่ง อสุจิของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอยู่ในภาวะพลังงานต่ำ หลังการหลั่ง อสุจิจะค่อย ๆ ถูกกระตุ้นในระบบสืบพันธุ์เพศหญิง เริ่มโบกหางอย่างแรง และปรับเปลี่ยนเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อเตรียมเจาะเข้าไปในไข่

Balbach อธิบายว่า: ‘การเปลี่ยนอย่างรวดเร็วจากพลังงานต่ำสู่พลังงานสูงนี้ไม่ได้เกิดเฉพาะในอสุจิ แต่เกิดในเซลล์หลายชนิด อสุจิเป็นแบบจำลองที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับศึกษาเมแทบอลิซึมที่ถูกตั้งโปรแกรมใหม่’

ก่อนร่วมงานกับ MSU Balbach ได้รับความสนใจจากงานวิจัยบุกเบิกระหว่างเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Weill Cornell Medicine เธอพบว่าการยับยั้งเอนไซม์สำคัญของอสุจิทำให้หนูมีภาวะมีบุตรยากชั่วคราวที่กลับคืนได้ ซึ่งเป็นก้าวสำคัญของการพัฒนาการคุมกำเนิดชายแบบไม่ใช้ฮอร์โมน

ติดตามการ ‘เติมเชื้อเพลิง’ ของอสุจิ: เทคนิคใหม่ในการติดตามเมแทบอลิซึม

เพื่อพิจารณาว่าอสุจิเร่งความเร็วก่อนปฏิสนธิได้อย่างไร ทีม MSU ร่วมมือกับ Memorial Sloan Kettering Cancer Center และ Van Andel Institute เพื่อพัฒนาเทคนิคขั้นสูงในการติดตามเมแทบอลิซึมของกลูโคส

ด้วยการติดตามเส้นทางทางเคมีของกลูโคสในอสุจิ นักวิจัยสังเกตเห็นความแตกต่างสำคัญระหว่างอสุจิที่พักตัวและอสุจิที่ทำงานอย่างชัดเจน

Balbach เปรียบเทียบว่า: ‘เหมือนทาสีหลังคารถเป็นสีชมพูแล้วใช้โดรนติดตามเส้นทางผ่านการจราจร ในอสุจิที่ถูกกระตุ้น “รถสีชมพู” นี้ไม่เพียงเคลื่อนที่เร็วขึ้น แต่ยังใช้เส้นทางต่างออกไป และเรายังเห็นได้ว่ามักติดอยู่ตรงไหนที่ “ทางแยก”’

โดยใช้เครื่องมือแมสสเปกโตรเมทรีและเมแทบอลอโลมิกส์หลักของ MSU ทีมวิจัยได้ทำแผนที่เส้นทางเมแทบอลิซึมพลังงานสูงหลายขั้นตอนที่อสุจิต้องใช้ขณะเคลื่อนที่ไปหาไข่ ข้อค้นพบสำคัญประการหนึ่งคือ เอนไซม์ชื่อ **อัลโดเลส** มีบทบาทสำคัญในการช่วยให้อสุจิเปลี่ยนกลูโคสเป็นพลังงาน การศึกษายังแสดงว่าอสุจิมีแหล่งพลังงานสำรองภายในอยู่บ้างเมื่อเริ่มเดินทาง

ทีมยังพบว่าเอนไซม์บางชนิดทำหน้าที่คล้าย ‘ผู้ควบคุมการจราจร’ โดยควบคุมการไหลของกลูโคสผ่านเมแทบอลิซึมของอสุจิ เพื่อรักษาการจ่ายพลังงานให้สม่ำเสมอ

ทิศทางใหม่สำหรับการรักษาภาวะมีบุตรยากและการพัฒนายาคุมกำเนิด

ลำดับต่อไป ทีมของ Balbach จะศึกษาว่าอสุจิใช้แหล่งพลังงานต่าง ๆ เช่น กลูโคสและฟรุกโตส เพื่อตอบสนองความต้องการอย่างไร งานนี้อาจช่วยพัฒนาเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ (ART) และการวินิจฉัยภาวะมีบุตรยาก พร้อมระบุเป้าหมายใหม่สำหรับการคุมกำเนิดแบบไม่ใช้ฮอร์โมน

‘ทั่วโลกประมาณหนึ่งในหกคนได้รับผลกระทบจากภาวะมีบุตรยาก’ Balbach กล่าว ‘การศึกษาเมแทบอลิซึมของอสุจิช่วยให้เราหาทางเพิ่มโอกาสเจริญพันธุ์และออกแบบกลยุทธ์คุมกำเนิดใหม่ได้’

งานวิจัยการคุมกำเนิดชายในปัจจุบันส่วนใหญ่มุ่งยับยั้งการสร้างอสุจิ วิธีเหล่านี้ออกฤทธิ์ช้า ไม่สามารถควบคุมตามต้องการ และมักใช้ฮอร์โมนที่มีผลข้างเคียงมาก ทีมของ Balbach เสนอให้ยับยั้งเอนไซม์เมแทบอลิซึมของอสุจิแทน เพื่อการคุมกำเนิดแบบไม่ใช้ฮอร์โมนที่กลับคืนได้และใช้ตามต้องการ ซึ่งในทางทฤษฎีมีผลข้างเคียงน้อย

Balbach กล่าวว่า: ‘ปัจจุบันประมาณ 50% ของการตั้งครรภ์ทั่วโลกเป็นการตั้งครรภ์ที่ไม่ได้ตั้งใจ การเพิ่มทางเลือกการคุมกำเนิดที่ปลอดภัยและควบคุมได้ให้แก่ผู้ชาย จะช่วยส่งเสริมความเท่าเทียมทางเพศและลดภาระระยะยาวของการคุมกำเนิดด้วยฮอร์โมนที่ผู้หญิงต้องแบกรับ’

ผลการศึกษาตีพิมพ์ใน Proceedings of the National Academy of Sciences และได้รับทุนสนับสนุนจาก National Institute of Child Health and Human Development (NICHD)

แหล่งที่มาของเรื่อง:

รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต