ในตลาดผลิตภัณฑ์สุขภาพจากธรรมชาติที่กว้างใหญ่และขยายตัวอย่างรวดเร็วทั่วโลก การค้นหาเปปไทด์ออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีศักยภาพเพื่อต่อสู้กับภาวะความดันโลหิตสูงถือเป็นสิ่งสำคัญอันดับต้นๆ. มีงานวิจัยนับไม่ถ้วนที่ประสบความสำเร็จในการแยกเปปไทด์จากแหล่งอาหารต่างๆ ที่แสดงฤทธิ์ยับยั้ง Angiotensin-I Converting Enzyme ที่น่าประทับใจในหลอดทดลอง. อย่างไรก็ตาม สำหรับธุรกิจที่ต้องการลงทุนในการค้นพบเหล่านี้ ยังมีคำถามที่สำคัญและมักถูกมองข้ามอยู่ นั่นคือ เปปไทด์อาจมีประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการ แต่มันใช้งานได้จริงในร่างกายมนุษย์หรือไม่? มูลค่าทางการค้าที่แท้จริงของส่วนผสมออกฤทธิ์ทางชีวภาพไม่ได้อยู่ที่เพียงศักยภาพเริ่มต้น แต่ยังอยู่ที่ชีวปริมาณออกฤทธิ์ (bioavailability) ซึ่งคือความสามารถในการทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงของระบบย่อยอาหารและถูกดูดซึมผ่านผนังลำไส้เพื่อออกฤทธิ์.
VISBIO อยู่ในระดับแนวหน้าของการสนับสนุนการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์ในระดับต่อไปนี้ เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนผสมที่เราช่วยนำสู่เชิงพาณิชย์นั้นไม่ใช่แค่มีแนวโน้มที่ดี แต่ยังมีประสิทธิภาพทางสรีรวิทยาอีกด้วย. บทความนี้เจาะลึกงานวิจัยชิ้นสำคัญ ซึ่งร่วมเขียนโดย รองศาสตราจารย์ ดร. เกียรติทวี ชูวงศ์โกมล ที่ศึกษาคำถามนี้โดยตรง. โดยติดตามการเดินทางของเปปไทด์ต้านความดันโลหิตสูงที่มีแนวโน้มดีสามชนิดจากเนื้อไก่ ซึ่งเผยให้เห็นว่าผู้ชนะที่แท้จริงไม่ใช่ตัวที่แรงที่สุดเสมอไป แต่เป็นตัวที่ทนทานและมีชีวปริมาณออกฤทธิ์ดีที่สุด.
การทดสอบมาตรฐานทองคำ การจำลองการดูดซึมในมนุษย์ด้วยแบบจำลองเซลล์ Caco-2
เพื่อตัดสินว่าเปปไทด์สามารถมีประสิทธิภาพในร่างกายได้หรือไม่ นักวิทยาศาสตร์ต้องการวิธีที่เชื่อถือได้ในการทำนายการเดินทางของมันจากลำไส้เข้าสู่กระแสเลือด. มาตรฐานทองคำของอุตสาหกรรมสำหรับงานที่ซับซ้อนนี้คือแบบจำลองเซลล์ Caco-2. พูดง่ายๆ ก็คือ เซลล์ Caco-2 เป็นเซลล์เยื่อบุลำไส้ของมนุษย์ที่เมื่อเลี้ยงในห้องปฏิบัติการภายใต้สภาวะที่เฉพาะเจาะจง จะสร้างชั้นเซลล์เดียวที่แน่นหนาซึ่งเลียนแบบเกราะป้องกันของลำไส้มนุษย์ได้อย่างใกล้ชิด.
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการทดสอบสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเปปไทด์ถูกนำเข้าไปยังด้านหนึ่งของชั้นเซลล์นี้ (ด้าน “apical” หรือด้านลำไส้) จากนั้นจึงวัดสิ่งที่ผ่านไปยังอีกด้านหนึ่งได้สำเร็จ (ด้าน “basolateral” หรือด้านกระแสเลือด). กระบวนการนี้ซึ่งเรียกว่า การขนส่งผ่านเซลล์ (transepithelial transport) เป็นการทดสอบที่สำคัญของความเสถียรและการซึมผ่านของเปปไทด์. มันช่วยตอบคำถามสำคัญหลายข้อที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาผลิตภัณฑ์:
- เปปไทด์ถูกทำลายโดยเอนไซม์ย่อยอาหาร (brush border proteases) ที่มีอยู่ตามธรรมชาติบนผนังลำไส้หรือไม่?
- เปปไทด์สามารถผ่านรอยต่อระหว่างเซลล์ที่แน่นหนาเพื่อเข้าสู่ด้าน “กระแสเลือด” ได้โดยไม่เสียหายหรือไม่?
- เปปไทด์สลายตัวเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ ระหว่างการขนส่งหรือไม่ และถ้าเป็นเช่นนั้น ชิ้นส่วนเหล่านั้นยังคงออกฤทธิ์ทางชีวภาพอยู่หรือไม่?
การแข่งขันของเปปไทด์สามชนิด การค้นหาผู้ท้าชิงที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพอย่างแท้จริง
งานวิจัยมุ่งเน้นไปที่เปปไทด์ที่มีแนวโน้มดีสามชนิดที่ยับยั้ง Angiotensin-I Converting Enzyme ซึ่งก่อนหน้านี้ถูกระบุจากการย่อยในระบบทางเดินอาหารในหลอดทดลองของอกไก่ปรุงสุก: KPLLCS, ELFTT และ KPLL. เปปไทด์แต่ละชนิดได้แสดงความสามารถในการทนทานต่อการย่อยในกระเพาะอาหารและลำไส้จำลองในหลอดทดลองแล้ว ทำให้เป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งสำหรับผลิตภัณฑ์เสริมอาหารชนิดรับประทานในโลกแห่งความเป็นจริง.
ในห้องปฏิบัติการ เฮกซะเปปไทด์ KPLLCS เป็นแชมป์เปี้ยนที่ไม่มีใครเทียบได้ในด้านศักยภาพดิบ. โดยแสดงค่า IC50 ที่ต่ำอย่างไม่น่าเชื่อเพียง 0.37 µM ซึ่งหมายความว่ามันมีประสิทธิภาพสูงในการยับยั้งเอนไซม์แม้ในความเข้มข้นที่ต่ำมาก. เปปไทด์อีกสองชนิดคือ เพนตะเปปไทด์ ELFTT และเตตระเปปไทด์ KPLL ก็มีประสิทธิภาพเช่นกัน แต่มีศักยภาพเริ่มต้นน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีค่า IC50 ที่ 6.35 µM และ 11.98 µM ตามลำดับ. จากข้อมูลเบื้องต้นนี้เพียงอย่างเดียว บริษัทอาจถูกล่อใจให้ลงทุนอย่างหนักใน KPLLCS. อย่างไรก็ตาม การทดสอบที่สำคัญคือการดูว่าพวกมันจะทำผลงานได้ดีเพียงใดเมื่อต้องเผชิญกับความท้าทายที่สมจริงของแบบจำลองเซลล์ Caco-2.
ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ ชีวปริมาณออกฤทธิ์มีความสำคัญกว่าศักยภาพเริ่มต้น
ผลการศึกษาการขนส่งผ่านเซลล์นั้นน่าประหลาดใจและมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร. เปปไทด์ที่มีศักยภาพสูงสุด KPLLCS พิสูจน์แล้วว่ามีความไวต่อการย่อยสลายโดยเอนไซม์โปรติเอสที่ขอบแปรง ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่มีอยู่ตามธรรมชาติบนผิวเซลล์ลำไส้. หลังจากระยะเวลาฟักตัวสองชั่วโมง เปปไทด์ KPLLCS ที่น่าทึ่งถึง 97% ถูกทำลายที่ด้าน apical โดยมีเพียงเศษเสี้ยวเล็กๆ (0.11%) เท่านั้นที่สามารถข้ามผ่านเกราะป้องกันไปได้โดยไม่เสียหาย. ศักยภาพที่สูงของมันไร้ประโยชน์เพราะมันไม่สามารถทนทานต่อการเดินทางได้.
ในทางตรงกันข้าม เปปไทด์ KPLL ซึ่งแต่เดิมมีศักยภาพ น้อยที่สุด ในสามชนิด กลับแสดงให้เห็นถึงความทนทานและการซึมผ่านที่เหนือกว่ามาก. แม้ว่ามันจะถูกย่อยสลายบางส่วนโดยเอนไซม์บนผิวเซลล์ แต่ก็แสดงอัตราการขนส่งที่ไม่เสียหายสูงสุด. เปปไทด์ KPLL ดั้งเดิมทั้งหมด 0.58% ประสบความสำเร็จในการผ่านชั้นเซลล์ Caco-2 ซึ่งมากกว่าปริมาณของ KPLLCS ที่คาดว่าจะเหนือกว่าถึงห้าเท่า. การค้นพบนี้เป็นภาพประกอบที่ทรงพลังของหลักการสำคัญในการพัฒนาส่วนผสมเชิงฟังก์ชัน: เปปไทด์ที่มีฤทธิ์ปานกลางที่สามารถไปถึงเป้าหมายในร่างกายได้สำเร็จนั้นมีค่ามากกว่าเปปไทด์ที่มีศักยภาพสูงที่ไม่สามารถทำได้. ชีวปริมาณออกฤทธิ์ไม่ใช่แค่คุณสมบัติ แต่เป็นกุญแจสู่ประสิทธิภาพ.
ประโยชน์ที่ซ่อนอยู่ พลังของชิ้นส่วนที่ยังออกฤทธิ์ได้หลังจากยับยั้ง Angiotensin-I Converting Enzyme
เรื่องราวความสำเร็จของ KPLL ยิ่งน่าสนใจมากขึ้นเมื่อวิเคราะห์อย่างใกล้ชิดถึงสิ่งที่ผ่านไปยังด้าน basolateral (ด้านกระแสเลือด). นักวิจัยค้นพบว่าขณะที่ KPLL ถูกขนส่งผ่านชั้นเซลล์ มันจะถูกย่อยสลายบางส่วนโดยเอนไซม์บนผิวเซลล์เป็นชิ้นส่วนที่เล็กและเสถียรสองชิ้นคือ ไดเปปไทด์ KP และ LL. ที่สำคัญคือ ชิ้นส่วนเหล่านี้ไม่ใช่ของเสียจากการเผาผลาญที่เฉื่อยชา แต่ยังคงฤทธิ์ยับยั้ง Angiotensin-I Converting Enzyme ของตัวเองไว้.
ซึ่งหมายความว่าแม้แต่ “การย่อยสลาย” ของ KPLL ก็เป็นกระบวนการที่มีประสิทธิผล. เมื่อนักวิจัยรวบรวมและทดสอบส่วนผสมสุดท้ายของโมเลกุลที่ถูกขนส่ง ซึ่งเป็นค็อกเทลที่ประกอบด้วยเปปไทด์ KPLL ที่ไม่เสียหายที่รอดชีวิต บวกกับ ชิ้นส่วน KP และ LL ที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่ พวกเขาพบว่ามันแสดงฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์โดยรวมสูงสุดในบรรดาผู้สมัครทั้งสามชนิด ที่น่าประทับใจถึง 56.03%. สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่า KPLL ไม่ใช่แค่โมเลกุลที่ออกฤทธิ์เพียงตัวเดียว แต่เป็น “โปร-ดรัก” ชนิดหนึ่ง. มันทำหน้าที่เป็นพาหนะนำส่งที่ทนทาน ซึ่งเมื่อไปถึงเป้าหมาย จะปล่อยสารประกอบที่ออกฤทธิ์ร่วมกันเพื่อให้เกิดผลการรักษาแบบหลายง่าม.
พื้นฐานระดับโมเลกุลสู่ความสำเร็จ ทำไม KPLL จึงใช้งานได้
เพื่อทำความเข้าใจเหตุผลทางโครงสร้างสำหรับประสิทธิภาพของ KPLL ทั้งในรูปแบบที่ไม่เสียหายและในฐานะชิ้นส่วนของมัน ทีมงานได้ทำการจำลองการจับกันของโมเลกุล. การวิเคราะห์เชิงคำนวณนี้เผยให้เห็นว่าทั้งเปปไทด์ KPLL ที่ไม่เสียหายและชิ้นส่วน KP ที่มีศักยภาพของมันสามารถเข้าสู่ตำแหน่งออกฤทธิ์ที่ลึกและแคบของเอนไซม์ ACE ได้สำเร็จ. การจำลองเน้นย้ำว่ากรดอะมิโนไลซีน (K) ที่ปลายเอ็น (ด้าน “หน้า”) ของ KPLL เป็นคุณสมบัติโครงสร้างที่สำคัญ. มันช่วยให้เปปไทด์สามารถจับโดยตรงกับไอออนสังกะสีที่สำคัญและหมู่กรดอะมิโนอื่นๆ ที่สำคัญภายในตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์. สิ่งนี้ให้คำอธิบายที่ชัดเจนในระดับโมเลกุลสำหรับฤทธิ์ยับยั้งที่มีศักยภาพและตรวจสอบการค้นพบทางชีววิทยาด้วยรากฐานทางกลไกที่แข็งแกร่ง.
ร่วมมือกับ VISBIO เพื่อโซลูชันสุขภาพที่ผ่านการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์
งานวิจัยนี้ให้บทเรียนอันล้ำค่าสำหรับธุรกิจใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาผลิตภัณฑ์และการตลาดส่วนผสมเชิงฟังก์ชัน. การลงทุนในส่วนผสมโดยอาศัยเพียงศักยภาพ ในหลอดทดลอง เพียงอย่างเดียวถือเป็นความเสี่ยงที่สำคัญ. ความสำเร็จทางการค้าและความไว้วางใจของผู้บริโภคที่แท้จริงนั้นสร้างขึ้นจากผลิตภัณฑ์ที่ให้ผลทางสรีรวิทยาที่แท้จริง ซึ่งขึ้นอยู่กับชีวปริมาณออกฤทธิ์ทั้งหมด. การศึกษานี้ช่วยลดความเสี่ยงของ KPLL ในฐานะตัวเลือกนำสำหรับผลิตภัณฑ์เสริมอาหารต้านความดันโลหิตสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ. มันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงแต่มีศักยภาพ แต่ยังเป็นผู้รอดชีวิต สามารถไปถึงกระแสเลือดและให้ผลการยับยั้งแบบหลายง่าม.
ที่ VISBIO เราเข้าใจดีว่าผลิตภัณฑ์ที่ประสบความสำเร็จที่สุดเกิดจากวิทยาศาสตร์ที่เข้มงวดที่สุด. เราเชี่ยวชาญในการระบุและพัฒนาเปปไทด์ออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ได้รับการตรวจสอบไม่เพียงแต่ด้านพลัง แต่ยังรวมถึงศักยภาพทางสรีรวิทยาในโลกแห่งความเป็นจริง. เราขอเชิญชวนบริษัทในภาคผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร อาหารฟังก์ชัน และผลิตภัณฑ์เสริมอาหารมาเป็นพันธมิตรกับเรา. ให้เราช่วยคุณนำทางวิทยาศาสตร์และนำส่วนผสมเช่น KPLL ที่ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่จำเป็นในการสร้างแบรนด์ที่น่าเชื่อถือและประสบความสำเร็จสู่เชิงพาณิชย์. ติดต่อเราเพื่อรับคำปรึกษาฟรีและไม่มีข้อผูกมัดเพื่อสำรวจว่างานวิจัยขั้นสูงนี้จะสามารถเป็นรากฐานของสายผลิตภัณฑ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ของคุณได้อย่างไร.
About the Author:
รศ.ดร.เกียรติทวี ชูวงศ์โกมล เป็นนักวิจัยชั้นนำผู้เชี่ยวชาญด้านการค้นคว้ายาจากธรรมชาติ ท่านมีผลงานตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ ครอบคลุมหัวข้อต่างๆ เช่น โครงสร้างโปรตีน การยับยั้งเอนไซม์ และสารต้านการอักเสบจากธรรมชาติ ผลงานวิจัยของท่านได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง และมีบทบาทสำคัญในการพัฒนายาใหม่ๆ จากพืชสมุนไพร เพื่อสุขภาพของมนุษย์
About the Research:
บทความนี้อ้างอิงจากงานวิจัยเรื่อง “Transepithelial transport and structural changes of chicken angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitory peptides through Caco-2 cell monolayers” ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Functional Foods. งานวิจัยที่สำคัญนี้ศึกษาความเสถียรและการซึมผ่านของเปปไทด์ที่ยับยั้ง Angiotensin-I converting enzyme โดยใช้แบบจำลองเซลล์ Caco-2 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าชีวปริมาณออกฤทธิ์ (bioavailability) ไม่ใช่แค่ศักยภาพเริ่มต้น เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดต่อประสิทธิภาพทางสรีรวิทยาของเปปไทด์. การศึกษาได้ระบุว่าเปปไทด์ KPLL เป็นตัวเลือกที่เหนือกว่าเนื่องจากมีอัตราการขนส่งที่สูงและความสามารถในการสร้างชิ้นส่วนที่ออกฤทธิ์เพิ่มเติมหลังการดูดซึม.