นวัตกรรมต้านความดันโลหิตสูง: การใช้เปปไทด์เพื่อยับยั้งเอนไซม์ ACE1

ในตลาดผลิตภัณฑ์สุขภาพจากธรรมชาติที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว การค้นหา เปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ (Bioactive Peptides) เพื่อจัดการกับภาวะความดันโลหิตสูง ถือเป็นเรื่องสำคัญ งานวิจัยหลายชิ้นประสบความสำเร็จในการแยกเปปไทด์จากแหล่งอาหารต่าง ๆ ซึ่งแสดงฤทธิ์ยับยั้ง เอนไซม์ ACE (Angiotensin-I Converting Enzyme) ในห้องปฏิบัติการ (In Vitro) ได้ดี

อย่างไรก็ตาม สำหรับธุรกิจที่ต้องการลงทุน ยังมีคำถามที่สำคัญ นั่นคือ: เปปไทด์ที่ใช้ได้ผลในห้องปฏิบัติการ จะยังคงมีประสิทธิภาพในร่างกายมนุษย์หรือไม่? มูลค่าจริงของส่วนผสมเหล่านี้ไม่ได้อยู่ที่ฤทธิ์เริ่มต้น แต่อยู่ที่ การดูดซึมและนำไปใช้ในร่างกาย (Bioavailability) ซึ่งคือความสามารถในการอยู่รอดจากระบบย่อยอาหารที่รุนแรง และถูกดูดซึมผ่านลำไส้เพื่อไปออกฤทธิ์

VISBIO ให้ความสำคัญกับการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์ในขั้นตอนนี้ เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนผสมที่เราช่วยนำสู่เชิงพาณิชย์นั้นมี ประสิทธิภาพในการทำงานจริงในร่างกาย บทความนี้จะเจาะลึกงานวิจัยสำคัญ ซึ่งร่วมเขียนโดย รองศาสตราจารย์ ดร. เกียรติทวี ชูวงศ์โกมล ที่ศึกษาประเด็นนี้โดยตรง โดยติดตามเปปไทด์ลดความดันสามชนิดจากเนื้อไก่ ซึ่งแสดงให้เห็นว่า เปปไทด์ที่ได้ผลดีที่สุด ไม่ใช่ตัวที่ออกฤทธิ์แรงที่สุด แต่เป็นตัวที่ทนทานและร่างกายดูดซึมไปใช้ได้ดีที่สุด

มาตรฐานการทดสอบ: การจำลองการดูดซึมในมนุษย์ด้วยแบบจำลองเซลล์ Caco-2

เพื่อตัดสินว่าเปปไทด์จะมีประสิทธิภาพในร่างกายได้หรือไม่ นักวิทยาศาสตร์ต้องการวิธีที่เชื่อถือได้ในการทำนายการเดินทางของเปปไทด์จากลำไส้เข้าสู่กระแสเลือด มาตรฐานการทดสอบของอุตสาหกรรม สำหรับการทดสอบที่ซับซ้อนนี้คือ แบบจำลองเซลล์ Caco-2

อธิบายอย่างง่าย: เซลล์ Caco-2 เป็นเซลล์เยื่อบุลำไส้ของมนุษย์ เมื่อเลี้ยงในห้องปฏิบัติการภายใต้สภาวะเฉพาะเจาะจง จะสามารถสร้างชั้นเซลล์เดียวที่แน่นหนา ซึ่งเลียนแบบ เกราะป้องกันของลำไส้มนุษย์ ได้อย่างใกล้เคียง

กระบวนการทดสอบนี้เกี่ยวข้องกับการนำเปปไทด์เข้าสู่ด้านหนึ่งของชั้นเซลล์ (ด้าน “Apical” หรือด้านลำไส้) จากนั้นจึงวัดปริมาณที่ผ่านไปยังอีกด้านหนึ่งได้สำเร็จ (ด้าน “Basolateral” หรือด้านกระแสเลือด) กระบวนการนี้เรียกว่า การขนส่งผ่านเซลล์ (Transepithelial Transport) ซึ่งเป็นการทดสอบที่สำคัญต่อความเสถียรและการซึมผ่านของเปปไทด์ โดยตอบคำถามสำคัญสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ ดังนี้:

• เปปไทด์ถูกทำลายโดยเอนไซม์ย่อยอาหาร (Brush Border Proteases) ที่อยู่ตามธรรมชาติบนผนังลำไส้หรือไม่?
• เปปไทด์สามารถผ่านรอยต่อระหว่างเซลล์ที่แน่นหนาเพื่อเข้าสู่ด้าน “กระแสเลือด” ได้อย่างสมบูรณ์หรือไม่?
• เปปไทด์สลายตัวเป็นชิ้นส่วนเล็ก ๆ ระหว่างการขนส่งหรือไม่ และหากเป็นเช่นนั้น ชิ้นส่วนเหล่านั้นยังคงมีฤทธิ์ทางชีวภาพอยู่หรือไม่?

การศึกษาเชิงเปรียบเทียบเปปไทด์สามชนิด: การค้นหาสารประกอบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพอย่างแท้จริง

งานวิจัยมุ่งเน้นไปที่เปปไทด์ที่มีแนวโน้มดีสามชนิดซึ่งยับยั้ง Angiotensin-I Converting Enzyme โดยสารประกอบเหล่านี้ถูกค้นพบจากการย่อยในระบบทางเดินอาหารจำลอง (In Vitro Digestion) ของอกไก่ปรุงสุก ได้แก่ KPLLCS, ELFTT และ KPLL เปปไทด์แต่ละชนิดแสดงความสามารถในการ ทนทานต่อการย่อย ในกระเพาะอาหารและลำไส้จำลองแล้ว ทำให้เป็น สารตั้งต้นที่แข็งแกร่ง สำหรับผลิตภัณฑ์เสริมอาหารชนิดรับประทานในเชิงพาณิชย์

ในห้องปฏิบัติการ เฮกซะเปปไทด์ KPLLCS คือสารประกอบที่มีศักยภาพสูงสุด โดยแสดงค่า IC50​ ที่ต่ำอย่างยิ่งเพียง $0.37\mu \text{M}$ ซึ่งหมายความว่ามันมีประสิทธิภาพสูงในการยับยั้งเอนไซม์ ACE แม้ในความเข้มข้นที่ต่ำมาก เปปไทด์อีกสองชนิด คือ เพนตะเปปไทด์ ELFTT และ เตตระเปปไทด์ KPLL ก็มีประสิทธิภาพเช่นกัน แต่มีศักยภาพเริ่มต้นน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีค่า IC50​ อยู่ที่ $6.35\mu \text{M}$ และ $11.98\mu \text{M}$ ตามลำดับ

จากข้อมูลเบื้องต้นนี้ บริษัทอาจถูกจูงใจให้ลงทุนใน KPLLCS อย่างหนัก อย่างไรก็ตาม การทดสอบที่สำคัญที่สุด คือการดูว่าสารประกอบเหล่านี้จะทำผลงานได้ดีเพียงใด เมื่อต้องเผชิญกับความท้าทายที่สมจริงของ มาตรฐานการทดสอบเซลล์ Caco-2

ผลลัพธ์ที่สำคัญ: การดูดซึมและการออกฤทธิ์ คือตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่แท้จริง

ผลการศึกษาการขนส่งผ่านเซลล์นั้น มีความสำคัญอย่างยิ่ง ต่ออุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์เสริมอาหารและเภสัชกรรม เปปไทด์ที่มีศักยภาพสูงสุดในห้องปฏิบัติการอย่าง KPLLCS พิสูจน์แล้วว่า มีความไวอย่างยิ่งต่อการย่อยสลาย โดยเอนไซม์ โปรติเอส (Proteases) ที่อยู่บนผิวเซลล์ลำไส้

หลังจากระยะเวลาการบ่มเพาะสองชั่วโมง เปปไทด์ KPLLCS ถูกทำลายถึง ร้อยละ 97 ที่ด้าน Apical โดยมีเพียงเศษเสี้ยวเล็ก ๆ (ร้อยละ 0.11) เท่านั้นที่สามารถข้ามผ่านเกราะป้องกันไปได้โดยไม่เสียหาย ศักยภาพที่สูงของมันจึงไร้ประโยชน์ เนื่องจากไม่สามารถทนทานต่อการเดินทางในระบบย่อยอาหารได้

ในทางตรงกันข้าม เปปไทด์ KPLL ซึ่งแต่เดิมมีศักยภาพน้อยที่สุดในสามชนิด กลับแสดงให้เห็นถึง ความทนทานและการซึมผ่านที่เหนือกว่ามาก แม้จะถูกย่อยสลายบางส่วน แต่ก็มีอัตราการขนส่งที่ไม่เสียหายสูงสุด โดยเปปไทด์ KPLL ดั้งเดิมสามารถผ่านชั้นเซลล์ Caco-2 ได้สำเร็จถึง ร้อยละ 0.58 ซึ่งมากกว่า KPLLCS ถึงห้าเท่า

การค้นพบนี้เป็นบทพิสูจน์ที่ชัดเจนของหลักการสำคัญในการพัฒนาส่วนผสมเชิงฟังก์ชัน: เปปไทด์ที่มีฤทธิ์ปานกลางที่สามารถไปถึงเป้าหมายในร่างกายได้สำเร็จ มีค่ามากกว่าเปปไทด์ที่มีศักยภาพสูงที่ไม่สามารถทำได้ ชีวปริมาณออกฤทธิ์ (Bioavailability) จึงไม่ใช่แค่คุณสมบัติ แต่เป็นกุญแจสู่ประสิทธิภาพที่แท้จริง

ความลับของเปปไทด์ KPLL: โมเลกุลที่ไม่ถูกทำลายเพื่อลดความดันโลหิต

ผลการทดสอบของ KPLL มีความน่าสนใจเพิ่มขึ้นเมื่อนักวิจัยวิเคราะห์อย่างละเอียดถึงสิ่งที่ผ่านไปยังด้าน กระแสเลือด (Basolateral) พวกเขาค้นพบว่าขณะที่ KPLL ถูกขนส่งผ่านชั้นเซลล์ลำไส้ มันจะถูกย่อยสลายบางส่วนโดยเอนไซม์กลายเป็นชิ้นส่วนที่เล็กและเสถียรสองชิ้น คือ เปปไทด์ขนาดเล็ก (Dipeptides) KP และ LL ที่สำคัญคือ ชิ้นส่วนเหล่านี้ ยังคงมีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ ACE อยู่

นั่นหมายความว่า การย่อยสลายของ KPLL ไม่ใช่เรื่องเสียหาย แต่กลับเป็น กระบวนการที่เพิ่มผลลัพธ์ที่ดี เมื่อนักวิจัยรวบรวมและทดสอบส่วนผสมสุดท้ายของโมเลกุลที่ถูกขนส่ง (ซึ่งประกอบด้วย KPLL ที่ไม่เสียหาย และชิ้นส่วน KP กับ LL ที่ก่อตัวขึ้นใหม่) พวกเขาพบว่าส่วนผสมดังกล่าว มีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์รวมกันสูงที่สุด ในบรรดาสารประกอบที่ศึกษาทั้งหมด โดยมีประสิทธิภาพสูงถึง ร้อยละ 56.03

สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่า KPLL ไม่ใช่แค่โมเลกุลที่ออกฤทธิ์เพียงตัวเดียว แต่ทำหน้าที่เสมือน ยาต้นแบบ (Prodrug) ที่ทนทาน มันเป็นพาหนะนำส่งที่เมื่อไปถึงเป้าหมาย จะปล่อยสารประกอบย่อยที่ออกฤทธิ์ร่วมกัน เพื่อให้เกิดผลการรักษาแบบ หลายมิติ

กลไกระดับโมเลกุลที่อธิบายประสิทธิภาพของ KPLL

เพื่อทำความเข้าใจเหตุผลเชิงโครงสร้างสำหรับประสิทธิภาพของ KPLL ทั้งในรูปแบบที่สมบูรณ์และในฐานะชิ้นส่วนที่ยังคงฤทธิ์ ทีมงานได้ดำเนินการจำลอง การจับกันของโมเลกุล (Molecular Docking) การวิเคราะห์เชิงคำนวณนี้เผยให้เห็นว่า ทั้งเปปไทด์ KPLL ที่ไม่เสียหาย และชิ้นส่วน KP ที่มีศักยภาพ สามารถเข้าสู่ตำแหน่งออกฤทธิ์ที่ลึกและแคบของเอนไซม์ ACE ได้สำเร็จ

การจำลองเน้นย้ำว่า กรดอะมิโนไลซีน (Lysine: K) ซึ่งอยู่ที่ปลายสาย (N-terminus) ของ KPLL เป็นคุณสมบัติเชิงโครงสร้างที่สำคัญ มันช่วยให้เปปไทด์สามารถจับโดยตรงกับ ไอออนสังกะสี (Zinc Ion) ที่จำเป็นและหมู่กรดอะมิโนอื่น ๆ ที่สำคัญภายในตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์

สิ่งนี้ให้ คำอธิบายที่ชัดเจนในระดับโมเลกุล สำหรับฤทธิ์ยับยั้งที่มีศักยภาพ และยังเป็นการ ยืนยันการค้นพบทางชีววิทยา

งานวิจัยนี้มอบ บทเรียนอันล้ำค่า สำหรับทุกธุรกิจที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาผลิตภัณฑ์และส่วนผสมเชิงฟังก์ชัน การลงทุนในสารตั้งต้นโดยอาศัยเพียง ศักยภาพในหลอดทดลอง (In Vitro Potential) ถือเป็นความเสี่ยงที่สำคัญ ความสำเร็จทางการค้าและความไว้วางใจของผู้บริโภคที่แท้จริง ต้องมาจากผลิตภัณฑ์ที่ให้ผลทางสรีรวิทยาจริง ซึ่งขึ้นอยู่กับ การดูดซึมในร่างกาย (Bioavailability) ทั้งหมด

การศึกษานี้ช่วยลดความเสี่ยงของ KPLL ในฐานะตัวเลือกนำสำหรับผลิตภัณฑ์เสริมอาหารต้านความดันโลหิตสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพราะได้พิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงแต่มีศักยภาพ แต่ยังเป็น ทนทาน สามารถไปถึงกระแสเลือดและให้ผลการยับยั้งแบบหลายมิติ

ที่ VISBIO เราเข้าใจดีว่าผลิตภัณฑ์ที่ประสบความสำเร็จสูงสุดเกิดจากวิทยาศาสตร์ที่เข้มงวด เราเชี่ยวชาญในการระบุและพัฒนาเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ ซึ่งได้รับการตรวจสอบไม่เพียงแต่ด้านฤทธิ์เริ่มต้น แต่ยังรวมถึง ศักยภาพในการดูดซึมของสาร

เราขอเรียนเชิญบริษัทในภาคผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร อาหารฟังก์ชัน และโภชนเภสัช มาใช้บริการกับเรา เพื่อนำทางวิทยาศาสตร์ และนำส่วนผสมที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว เช่น KPLL ซึ่งมีหลักฐานรองรับ ไปสู่เชิงพาณิชย์และสร้างแบรนด์ที่น่าเชื่อถือ โปรดติดต่อเราเพื่อรับคำปรึกษาฟรี เพื่อสำรวจว่า บริการวิจัยขั้นสูง ของเราจะสามารถเป็นรากฐานของผลิตภัณฑ์นวัตกรรมใหม่ของคุณได้อย่างไร