Highlight

เซลล์กับทางเลือกของเซลล์แบบสวิตช์ไฟ (Biological Switches)

ธีรพันธ์ เหล่าเมตตาจิตต์

บทความนี้เป็นตอนต่อจากบทความในหัวข้อ Modeling Regulatory Networks ที่นำเสนอไปในนิตยสาร THAI Bioinformatics ฉบับที่ 10 ประจำเดือนมิถุนายน 2553 ใครสนใจลองกลับไปหาอ่านได้นะครับ

ในตอนนี้ จะกล่าวถึงพฤติกรรมของเซลล์ที่มีการแสดงออกเปรียบเทียบได้กับสวิตช์ไฟ นั่นคือ มีเพียงสองสถานะ คือ เปิดหรือปิด ซึ่งต่างจากการแสดงออกอีกแบบที่ผู้เขียนขอเรียกว่าพฤติกรรมแบบปุ่มปรับเสียง คือ มีดังมาก ดังน้อย และดังกลางๆ ระหว่างมากกับน้อย ก่อนที่ผู้อ่านจะงงไปมากกว่านี้ จะขอยกตัวอย่างที่เราพบเห็นในเซลล์

พฤติกรรมหลายๆ อย่างของเซลล์ เกิดจากการตัดสินใจเลือกแสดงออกเพียงหนึ่งแบบ จากทางเลือกสองทาง โดยไม่มีทางเลือกอื่นๆ ที่อยู่ตรงกลางระหว่างทางเลือกทั้งสอง ตัวอย่างได้แก่ การตายของเซลล์ (apoptosis) และการแบ่งตัวของเซลล์ (cell proliferation)

(1) การตายของเซลล์ (apoptosis)

สิ่งมีชีวิตมีวิธีการกำจัดเซลล์ที่ไม่ต้องการ หรือเซลล์ที่มีความบกพร่องหรือเสียหาย โดยการกระตุ้นให้เซลล์ดังกล่าว เข้าสู่กระบวนการที่เรียกว่า apoptosis หรือการฆ่าตัวตายของเซลล์ ในกรณีนี้ เซลล์แต่ละเซลล์จำเป็นต้องเลือกหนึ่งในสองทางเลือก คือ อยู่หรือตาย โดยไม่มีทางเลือกอื่นๆ ในระหว่างสองทางเลือกดังกล่าว เช่น เซลล์แต่ละเซลล์ไม่สามารถเลือกที่จะเป็นหรือตายพร้อมๆ กันได้ และไม่มีตายมาก ตายน้อย หรือเป็นมาก เป็นน้อยให้เลือก


(2) การแบ่งตัวของเซลล์ (cell proliferation)

เซลล์ส่วนใหญ่ภายในร่างกายของเรานั้นอยู่ในสถานะที่เรียกว่า G0 phase หรือสถานะที่ไม่แบ่งเซลล์ แต่หากมีความจำเป็น เช่นเกิดบาดแผลขึ้น เซลล์บริเวณดังกล่าว ก็จะถูกกระตุ้นให้เข้าสู่กระบวนการแบ่งเซลล์ (cell cycle) เพื่อทดแทนเซลล์ที่หายไป ขั้นตอนสำคัญในการแบ่งเซลล์ คือการสร้าง DNA ขึ้นมาอีกชุดหนึ่ง เพื่อแบ่งไปยังเซลล์ใหม่ที่กำลังจะเกิดขึ้น ดังนั้น เซลล์จำเป็นจะต้องเลือกสถานะของตนเองว่า จะอยู่ในสถานะปกติ (G0) หรือจะเข้าสู่สถานะของการแบ่งเซลล์

อย่างที่กล่าวไปในบทความชิ้นก่อนว่า การตัดสินใจของเซลล์นั้น เกิดจากการรับข้อมูลจากภายนอกแล้วนำมาประมวลผลกับวงจรของปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารชีวโมเลกุลภายในเซลล์ ก่อนที่จะตัดสินใจตอบสนองให้เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อม โดยปกติแล้วข้อมูลที่เซลล์นำมาใช้ประกอบการตัดสินใจจะเป็นข้อมูลที่มีความต่อเนื่อง อาทิเช่น การตัดสินใจแบ่งตัวของเซลล์ขึ้นอยู่กับ ปริมาณความเข้มข้นของสารกระตุ้นการแบ่งเซลล์ที่เรียกว่า mitogen หรือการตัดสินใจเข้าสู่กระบวนการตายของเซลล์ขึ้นอยู่กับปริมาณความเสียหายของสารพันธุกรรมภายในเซลล์ว่ามากน้อยเพียงใด ดังนั้น เซลล์จำเป็นจะต้องมีวิธีการแปลงข้อมูลที่มีความต่อเนื่อง (มาก-น้อย) เพื่อนำไปสู่การตอบสนองแบบไม่ต่อเนื่อง (แบ่ง-ไม่แบ่งเซลล์ หรือ เป็น-ตาย)

พฤติกรรมของเซลล์กับพฤติกรรมของสวิตช์ไฟ

เราสามารถเปรียบเทียบพฤติกรรมการตัดสินใจดังกล่าวได้กับการกดสวิตช์ไฟ โดยให้เปรียบเทียบ ความแรงที่เราใช้กดสวิตช์ไฟ เป็นเสมือนข้อมูลที่มีความต่อเนื่องที่เซลล์ใช้ในการตัดสินใจ และสถานะเปิด-ปิดของไฟ คือการตอบสนองที่เซลล์แสดงออก หากเราใช้แรงน้อยๆ ดันนิ้วของเราไปบนปุ่มไฟที่บ้าน เราจะไม่สามารถเปิดไฟได้ แต่หากเราเพิ่มแรงดันไปเรื่อยๆ จะมีแรงดันค่าหนึ่งที่เป็นแรงดันที่น้อยที่สุดที่ทำให้สวิตช์ไฟเปิดได้ แรงดันค่าดังกล่าวเป็นเหมือนจุดแบ่งระหว่างสองทางเลือก แรงดันเท่าไหร่ก็ตามที่น้อยกว่าแรงดันจุดดังกล่าว ไม่สามารถทำให้ไฟเปิดได้ และแรงดันเท่าไหร่ก็ตามที่มากกว่าแรงดันจุดดังกล่าว จะทำให้สวิตช์ไฟเปลี่ยนจากปิดเป็นเปิด (ดูภาพประกอบ 1)

คุณสมบัติอีกประการของพฤติกรรมการตัดสินใจของเซลล์ที่ต้องการเปรียบเทียบกับสวิตช์ไฟ ก็คือ เวลาเราเปิดสวิตช์ไฟ เมื่อไฟเปิดแล้ว เราสามารถเอาแรงดันที่นิ้วของเราออกจากตัวสวิตช์ได้ โดยไฟไม่ปิด หากเราต้องการปิดสวิตช์คืน เราจำเป็นต้องใช้แรงดันอีกด้านหนึ่งของปุ่ม การตอบสนองของเซลล์ก็เช่นกัน เมื่อเซลล์ตัดสินใจเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งแล้ว เซลล์มักจะไม่เปลี่ยนกลับมายังสถานะเดิม ถึงแม้ว่าตัวกระตุ้นจะถูกดึงออกไป ภาพประกอบที่ 2A แสดงตัวอย่างของสวิตช์ที่ดี คือ เมื่อเซลล์ตัดสินใจเข้าสู่กระบวนการตายแล้ว (ลูกศรสีดำ) เซลล์จะไม่กลับมาสู่สถานะปกติ ถึงแม้ว่าปริมาณความเสียหายของสารพันธุกรรม (DNA damage) จะลดลงแล้วก็ตาม (ลูกศรสีแดง) หรือ เมื่อเซลล์ตัดสินใจเข้าสู่กระบวนการแบ่งเซลล์แล้ว เซลล์ก็จะไม่กลับไปสู่สถานะ G0 อีก ถึงแม้สารกระตุ้นการแบ่งเซลล์จะถูกดึงออกก็ตาม เซลล์จำเป็นต้องดำเนินการแบ่งเซลล์จนเสร็จสิ้นเสียก่อน จึงจะกลับไปสู่สถานะ G0 ได้

เปรียบเทียบกับภาพประกอบที่ 2B ซึ่งแสดงตัวอย่างของสวิตช์ที่ไม่ดี คือ สวิตช์เด้งกลับ เมื่อเราผ่อนแรงดัน หากพฤติกรรมการแสดงออกของเซลล์เป็นเหมือนสวิตช์ที่ไม่ดี จะเกิดผลเสียอย่างมาก ลองจินตนาการว่า หากเซลล์เริ่มกระบวนการตายไปแล้ว (ลูกศรสีดำ) เซลล์จะเริ่มการสลายโปรตีนและ DNA ภายในเซลล์ หากกระบวนการสลายดังกล่าวเริ่มไปบ้างแล้ว แล้วปริมาณของ DNA damage ลดลง แล้วเซลล์ตัดสินใจหยุดกระบวน apoptosis (ลูกศรสีแดง) เราก็จะได้เซลล์ในสถานะเป็น แต่อยู่ในสภาพที่ไม่สมบูรณ์ หรือหากเซลล์ที่ตัดสินใจเข้าสู่กระบวนการแบ่งเซลล์ และเริ่มสร้าง DNA เพิ่มไปได้อีกครึ่งชุดแล้ว ปรากฏว่าการลดลงของปริมาณสารกระตุ้นการแบ่งเซลล์ ทำให้เซลล์กลับไปอยู่ในสถานะ G0 เซลล์ก็จะมี DNA เกินไปครึ่งชุด

การเปลี่ยนสถานะของเซลล์ขึ้นอยู่กับการทำงานของสารชีวโมเลกุล

การที่เซลล์เปลี่ยนจากสถานะหนึ่ง ไปยังอีกสถานะหนึ่งได้นั้น จะต้องมีสารชีวโมเลกุลบางชนิดท่ีทำหน้าที่ดังกล่าว ซึ่งการทำหน้าที่ดังกล่าวขึ้นอยู่กับปริมาณหรือความสามารถในการทำงาน (activity) ของสารนั้นๆ ยกตัวอย่างเช่น การตายของเซลล์ ขึ้นอยู่กับการทำงานของโปรตีนที่ชื่อว่า Caspase 3 ซึ่งเป็นโปรตีนที่ทำลายโครงสร้างต่างๆ ของเซลล์ ซึ่งรวมไปถึงการย่อยสลาย DNA ดังนั้นในมุมมองของระบบสวิตช์ไฟ เซลล์ต้องการให้ความสามารถในการทำงาน ของ Caspase 3 มีเพียงสองสถานะ คือ มาก (apoptosis) หรือ น้อย (เซลล์ปกติ) เท่านั้น เช่นเดียวกัน ขั้นตอนหนึ่งของกระบวนการแบ่งเซลล์ของเซลล์มนุษย์ถูกกำหนดด้วยความสามารถในการทำงาน ของโปรตีน Cdk2 โปรตีนตัวนี้สามารถที่จะกระตุ้นให้เซลล์เริ่มการสร้าง DNA ขึ้นอีกชุดได้ ดังนั้นเราจะเห็นความสามารถในการทำงาน ของ Cdk2 อยู่เพียงสองสถานะเท่านั้น คือ มาก (แบ่งเซลล์) หรือ น้อย (G0 phase)

ถึงจุดนี้ คำถามที่น่าสนใจก็คือ เซลล์ทำอย่างไร ถึงสามารถกำหนดให้ความสามารถในการทำงานหรือ activity ของโปรตีน ดังเช่น Caspase 3 หรือ Cdk2 มีเพียงสองสถานะ

พฤติกรรมแบบสวิตช์ไฟเกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนใน regulatory networks

เราจะมาเริ่มจากการศึกษาเชิงทฤษฎี โดยพิจารณาที่โครงสร้าง (topology) ของ regulatory network แบบง่ายๆ โดยไม่สนใจที่ตัวองค์ประกอบว่าเป็นโปรตีนชนิดใด ภาพประกอบที่ 3 แสดงถึง โครงสร้าง 2 แบบ แบบแรกมีชื่อว่า mutual activation ส่วนแบบที่สองมีชื่อว่า mutual inhibition ทั้งสองแบบแสดงความสัมพันธ์ของโปรตีนเพียงแค่สองชนิด คือ โปรตีน A และ B ส่วน S คือ ตัวสัญญาณที่เซลล์ใช้ในการตัดสินใจ (ตัวสัญญาณมีความต่อเนื่องจากน้อยไปมาก)

ในโครงสร้างแบบแรก (ภาพประกอบ 3A) ลูกศรหมายถึง โปรตีนทั้งสอง ต่างช่วยกันเพิ่มปริมาณหรือ activity ของโปรตีนอีกชนิดหนึ่ง ในกรณีนี้เราจะสมมุติว่า โปรตีนทั้งสอง เพิ่ม activity ของโปรตีนอีกตัวหนึ่ง ดังนั้นเราสามารถพิจารณาได้ว่า หาก A มี activity น้อย B ก็จะมี activity น้อยด้วย (พิจารณาลูกศรอันบน) เมื่อ activity ของ B ต่ำ ก็ไม่สามารถกระตุ้น activity ของ A ได้เช่นกัน (พิจารณาลูกศรอันล่าง) แต่หากเราเพิ่มความแรงของสัญญาณ S ขึ้นเรื่อยๆ จนถึงจุดหนึ่ง activity ของ A จะกระตุ้น activity ของ B และ activity ของ B ก็จะช่วยให้ activity ของ A สูงขึ้นไปอีกอย่างฉับพลัน เราจึงสรุปได้ว่า โครงสร้างดังกล่าวจะแสดงพฤติกรรมแบบสวิตช์ไฟหรือพฤติกรรมแบบสองสถานะ คือ สถานะที่ activity ของทั้ง A และ B ต่ำ หรือ สถานะที่ activity ของทั้ง A และ B สูง ขึ้นอยู่กับความแรงของสัญญาณ S

ในโครงสร้างแบบที่สอง (ภาพประกอบ 3B) เส้นปลายตัดแสดงว่า โปรตีนทั้งสองชนิด ต่างพยายามลดปริมาณหรือ activity ของฝั่งตรงข้าม หากโปรตีน A มี activity มาก จะส่งผลทำให้ activity ของโปรตีน B ลดลง (พิจารณาเส้นปลายตัดอันบน) และเมื่อ activity ของโปรตีน B ลดลง ก็ยิ่งเป็นการส่งเสริมให้ activity ของโปรตีน A เพิ่มขึ้นไปอีก (พิจารณาเส้นปลายตัดอันล่าง) ดังนั้นหาก activity ของ A มาก activity ของ B จะน้อย และเมื่อใช้เหตุผลเดียวกันในทางกลับกัน หาก activity ของ B มาก activity ของ A จะต่ำ เราจึงสรุปได้ว่าโครงสร้างแบบที่สอง แสดงพฤติกรรมแบบสวิตช์ไฟ คือ activity ของ A สูง หรือ activity ของ B สูง และหากเราเริ่มจาก สถานะที่ activity ของ B สูง เมื่อเราเพิ่มสัญญาณ S ให้แรงขึ้นเรื่อยๆ จะมีความแรงของ S จุดหนึ่ง ที่เราจะสามารถดันสวิตช์ไปสู่สถานะที่ activity ของ A สูงแทนได้

กลับมาที่ตัวอย่างการตายของเซลล์และการแบ่งเซลล์ ภาพประกอบที่ 4 แสดงความสัมพันธ์ของโปรตีนที่ควบคุมการตายของเซลล์ และการแบ่งเซลล์

ในระบบที่ควบคุมการตายของเซลล์ (ภาพประกอบ 4A) Pro-Caspase 3 และ Pro-Caspase 9 เป็นรูปของโปรตีนที่ไม่มี activity ส่วน Caspase 3 และ Caspase 9 เป็นรูปของโปรตีนที่สามารถทำงานได้ ซึ่งทั้งสองโปรตีนสามารถเปลี่ยนโปรตีนอีกชนิดจากรูปที่ไม่สามารถทำงานได้ ไปสู่รูปที่ทำงานได้ ระบบนี้จึงมีโครงสร้างแบบ mutual activation (ลองเปรียบเทียบโครงสร้างกับภาพประกอบ 3A)

ส่วนในระบบที่ควบคุมการแบ่งเซลล์ (ภาพประกอบ 4B) CKI เป็นโปรตีนที่จับกับ Cdk2 แล้วเกิดเป็นกลุ่มก้อนโปรตีน Cdk2:CKI ที่ไม่สามารถทำงานได้ Cdk2 จะสามารถทำงานได้ก็ต่อเมื่ออยู่เดี่ยวๆ และ Cdk2 สามารถเร่งการสลายตัวของโปรตีน CKI ระบบการแบ่งเซลล์จึงมีโครงสร้างแบบ mutual inhibition (ลองเปรียบเทียบโครงสร้างกับภาพประกอบ 3B)

พิจารณาจากโครงสร้างข้างต้น จะพบว่า เมื่อเราค่อยๆ เพิ่มปริมาณความเสียหายของสารพันธุกรรม (DNA damage) หรือ ค่อยๆ เพิ่มปริมาณของสารกระตุ้นการแบ่งเซลล์ (mitogen) จะมีปริมาณความเสียหายของสารพันธุกรรม และปริมาณของสารกระตุ้นที่ค่าหนึ่ง ที่ทำให้ความสามารถในการทำงานของ Caspase 3 และ Cdk2 เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน และเปลี่ยนสถานะของเซลล์จากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง

การศึกษาพฤติกรรมของเซลล์ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

จากที่กล่าวมาตั้งแต่ต้น เราใช้เพียงความเข้าใจภายในหัวของเรา เพื่อเชื่อมโยงโครงสร้างของ regulatory networks แบบง่ายๆ เข้ากับพฤติกรรมในระดับเซลล์ เราทราบว่าโครงสร้างทั้งสองแบบในภาพประกอบที่ 3 มีความเป็นไปได้ที่จะทำให้ระบบเกิดการตอบสนองแบบสวิตช์ แต่เราอาจสงสัยต่อไปว่า ทุกระบบที่มีโครงสร้างข้างต้น จะมีพฤติกรรมแบบสวิตช์เสมอไปหรือไม่ หากไม่ สภาวะหรือเงื่อนไขแบบใดที่จะทำให้โครงสร้างดังกล่าวเป็นสวิตช์ได้ และสภาวะแบบใดที่จะทำให้เกิดสวิตช์ที่ดี หรือสวิตช์ที่ไม่ดี ความแรงในการกระตุ้นหรือยับยั้ง activity ของ B โดย A และ A โดย B ต้องเท่ากันหรือไม่ หรือมีความสัมพันธ์กันอย่างไร โครงสร้างทั้งสองแบบซึ่งต่างแสดงพฤติกรรมแบบสวิตช์มีความเกี่ยวข้องกันหรือไม่ หรือมีโครงสร้างแบบอื่นอีกหรือไม่ ที่มีพฤติกรรมแบบสวิตช์ คำถามเหล่านี้ล้วนเป็นคำถามที่ซับซ้อนเกินกว่าที่เราจะทำความเข้าใจภายในหัวได้ เราจึงจำเป็นต้องอาศัยเครื่องมืออย่างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์มาช่วยในการศึกษาพฤติกรรมของโครงสร้างเหล่านี้ และเพื่อช่วยตอบคำถามข้างต้น เนื่องจากจุดประสงค์ของบทความนี้ เป็นการแนะนำผู้อ่านให้รู้จักกับการศึกษา regulatory networks ในเชิงทฤษฎีเบื้องต้น รายละเอียดทางคณิตศาสตร์จึงขอละไว้

Regulatory networks กับ systems biology

การศึกษาสวิตช์ในระบบ regulatory networks เป็นตัวอย่างหนึ่งของการศึกษาชีววิทยาในเชิงระบบ (Systems biology) เราจะเห็นว่าพฤติกรรมในระดับเซลล์ (เช่น การตายหรือการแบ่งเซลล์) ไม่สามารถอธิบายได้โดยการเอาคุณสมบัติของแต่ละองค์ประกอบของระบบ (เช่น โปรตีน Cdk2 CKI และ Caspase) มาบวกกันโดยตรง เราจำเป็นต้องศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบในระบบ ซึ่งในที่นี้ ก่อให้เกิดคุณสมบัติใหม่ๆ ในระดับระบบ หรือที่เรียกว่า emergent property อันได้แก่ พฤติกรรมแบบสวิตช์ เราจะสังเกตได้จากภาพประกอบที่ 3 ว่า ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดพฤติกรรมแบบสวิตช์ไฟ มาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ มิได้มาจากตัวชนิดของโปรตีน โปรตีนชนิดใดๆ ก็ตามที่มีรูปแบบปฏิสัมพันธ์แบบภาพประกอบที่ 3 ล้วนแต่มีความเป็นไปได้ที่จะมีพฤติกรรมแบบสวิตช์ ตัวปฏิสัมพันธ์นี้เอง ที่ทำให้การบวกกันของคุณสมบัติขององค์ประกอบ ไม่เท่ากับคุณสมบัติของระบบ เพราะการบวกกันของคุณสมบัติขององค์ประกอบมักอยู่ในรูปแบบที่ไม่เป็นเส้นตรง (nonlinearity) การศึกษาพฤติกรรมในระดับระบบจึงยากที่จะสรุปหรือทำความเข้าใจภายในหัว การใช้แบบจำลองในการศึกษาจึงมีประโยชน์ และสามารถช่วยให้นักวิจัยทดสอบสมมุติฐานที่ตั้งขึ้นได้ นอกจากตัวแบบจำลองแล้ว ศาสตร์อีกศาสตร์ที่มีความสำคัญในการทดสอบความเข้าใจในตัวระบบที่เราศึกษา คือ Synthetic biology อย่างที่ได้กล่าวไปว่า การเกิดพฤติกรรมแบบสวิตช์ขึ้นอยู่กับตัวโครงสร้างหรือปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบของระบบ ดังนั้น หากเราตัดต่อ ดัดแปลงระบบ ให้องค์ประกอบของระบบมีโครงสร้างเหมือนภาพประกอบที่ 3 เราจะสามารถสร้างสวิตช์ขึ้นมาได้หรือไม่

การสร้างสวิตช์ด้วย synthetic biology

การศึกษาและทำความเข้าใจสวิตช์ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ คงไม่มีประโยชน์อะไร หากเราไม่สามารถนำความเข้าใจมาแสดงได้จริงในการทดลอง กลุ่มนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบอสตัน ประเทศสหรัฐอเมริกาได้ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบที่มีความสัมพันธ์แบบ mutual inhibition เพื่อศึกษาหาเงื่อนไขและสภาวะของระบบที่ทำให้เกิดสวิตช์ได้ หลังจากนั้นทีมวิจัยจึงได้ตัดต่อพลาสมิด ซึ่งผลิตโปรตีนสองชนิดที่มีความสัมพันธ์กันแบบ mutual inhibition ภายในเซลล์ของแบคทีเรีย โดยโปรตีนแต่ละชนิดต่างยับยั้งการทำงานของยีนของโปรตีนอีกชนิดหนึ่ง การทดลองแสดงให้เห็นว่า ระบบดังกล่าวแสดงออกเพียงสองสถานะ คือ สถานะที่โปรตีนตัวแรกมีปริมาณสูง โปรตีนตัวที่สองมีปริมาณต่ำ หรือ สถานะที่โปรตีนตัวแรกมีปริมาณต่ำ โปรตีนตัวที่สองมีปริมาณมาก หากผู้อ่านสนใจในรายละเอียดงานวิจัยชิ้นนี้ สามารถดูอ้างอิงได้ที่ท้ายบทความ

ประโยชน์ของการศึกษาสวิตช์

การทำความเข้าใจการเกิดโรคหลายๆ อย่างในมนุษย์ สามารถเกิดจากการทำความเข้าใจพื้นฐานการทำงานของสวิตช์ภายในเซลล์ ดังเช่นตัวอย่างข้างต้น เราจะพบว่าสวิตช์ทั้งสองชนิดที่กล่าวมา เป็นตัวกำหนดว่า เซลล์ใดจะเข้าสู่กระบวนการแบ่งเซลล์ หรือเซลล์ใดที่จะเข้าสู่กระบวนการตาย จึงไม่น่าแปลกใจเลยว่า เซลล์มะเร็งมักจะเป็นเซลล์ที่มีความบกพร่องบางอย่างที่สวิตช์ดังกล่าว โดยเซลล์มะเร็งมักจะสามารถเปิดสวิตช์การแบ่งเซลล์ และปิดสวิตช์การตายได้ตามต้องการ ทำให้ก้อนมะเร็งสามารถขยายตัวได้อย่างรวดเร็ว

อ้างอิง

Gardner TS, Cantor CR, Collins JJ. (2000) Construction of a genetic toggle switch in Escherichia coli. Nature 403: 339-342.