เหตุใดนักวิทย์จึงเพาะ หลอดอาหาร มนุษย์ขึ้นในแล็บ? - National Geographic

เหตุใดนักวิทย์จึงเพาะหลอดอาหารมนุษย์ขึ้นในแล็บ?

เหตุใดนักวิทย์จึงเพาะ หลอดอาหาร มนุษย์ขึ้นในแล็บ?

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยซินซินแนติทดลองเพาะเลี้ยง หลอดอาหาร ขนาดเล็กของมนุษย์ขึ้นภายในห้องปฏิบัติการ ออร์แกนอยด์ชิ้นนี้มีจุดเริ่มต้นมาจากเซลล์ต้นกำเนิด หรือที่เรียกกันว่าสเต็มเซลล์ คำว่าออร์แกนอยด์หมายถึงเซลล์ที่ถูกปลูกขึ้นด้วยเทคนิคจัดเรียงสามมิติจากสเต็มเซลล์ในการทดลอง ที่ในที่สุดแล้วพวกมันจะพัฒนาไปเป็นกลุ่มของเซลล์ทีทำงานคล้ายคลึงกับอวัยวะนั้นจริงๆ ปกติแล้วอวัยวะชิ้นนี้มีหน้าที่ส่งอาหารลงไปยังท้อง ดังนั้นการศึกษาครั้งนี้จึงมีขึ้นเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับระบบย่อยอาหารให้ดียิ่งขึ้น ตลอดจนเรียนรู้ว่าอวัยวะดังกล่าวมีการพัฒนาไปทีละขั้นอย่างไร เพื่อศึกษาความเสี่ยงที่นำไปสู่โรคมะเร็ง

รายงานการค้นพบล่าสุดถูกเผยแพร่ลงในวารสาร Cell Stem Cell หลังจากที่ก่อนหน้านี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการปลูกออร์แกนอยด์ของสมอง, ไต และระบบย่อยอาหารในช่องท้องมาแล้ว

“เซลล์สามมิติที่ถูกปลูกขึ้นของหลอดอาหารเป็นสิ่งจำเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะเมื่อกายวิภายพื้นฐานของหนูทดลองแตกต่างจากมนุษย์” Rebecca Fitzgerald นักวิจัยมะเร็งหลอดอาหาร จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ผู้ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานวิจัยนี้กล่าว และเมื่ออวัยวะชิ้นนี้สามารถทำงานได้ไม่ต่างจากหลอดอาหารจริงๆ ดังนั้นนักวิจัยจึงสามารถทดสอบยาชนิดใดก็ได้ เพื่อคาดการณ์ปฏิกิริยาตอบสนองที่คนไข้จะมีต่อการรักษาในรูปแบบที่ต่างออกไป

“เพราะมันโตในจานเพาะนี่แหละครับ เราเลยจะทำอะไรกับมันก็ได้” James Wells ผู้อำนวยการศูนย์เด็กแห่งมหาวิทยาลัยซินซินแนติ เพื่อสเต็มเซลล์และออร์แกนอยด์ทางการแพทย์กล่าว

 

สูตรสร้างหลอดอาหาร

Wells และทีมวิจัยเริ่มต้นงานของพวกเขาด้วยเซลล์ Induced pluripotent stem cell (iPS cell) เซลล์คุณภาพเกือบเหมือนกับสเต็มเซลล์ตัวอ่อน แต่ว่าสร้างมาจากเซลล์ธรรมดาที่โตแล้วไม่ได้สร้างมาจากตัวอ่อน ทั้งยังมีคุณสมบัติที่จะเติบโตไปเป็นเซลล์ชนิดใดก็ได้ในร่างกาย ซึ่งในการเปลี่ยนให้มันเป็นเซลล์หลอดอาหารนี้ ทีมวิจัยเติมสารเคมีและโปรตีนบางอย่างลงไปแก่สเต็มเซลล์ “เหมือนไกด์หรือสัญญาณนำทางที่จะช่วยให้พวกมันก่อตัวขึ้นเป็นเนื้อเยื่อหลอดอาหาร” Well เล่า “แบบเดียวกับทำอาหารตามสูตรเลยครับ”

หนึ่งในส่วนประกอบสำคัญคือยีน Sox2 ทีมวิจัยพบว่ายีนนี้มีบทบาทสำคัญในการช่วยให้หลอดอาหารถูกพัฒนาขึ้น ตั้งแต่ตัวอ่อนยังเป็นเอ็มบริโอ ใช้เวลาราว 2 เดือนกว่าหลอดอาหารอันจิ๋วจะปรากฏขึ้น (แต่ละชิ้นมีความกว้างเพียงแค่ 1 มิลลิเมตรเท่านั้น)

หลอดอาหาร
ภาพถ่ายไมโครสโคบของหลอดอาหารอายุ 2 เดือนจากห้องปฏิบัติการ
ภาพถ่ายโดย โรงพยาบาลเด็กซินซินแนติ

Wells และทีมปลูกหลอดอาหารขึ้นจำนวนหนึ่ง เพื่อช่วยในการวินิจฉัยอาการของผู้ป่วยที่หลอดอาหารได้รับผลกระทบจากโรค หรือมีความบกพร่องแต่กำเนิด งานวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการใหญ่ที่ทางโรงพยาบาลตั้งเป้าหมายไว้ว่าจะปลูกอวัยวะขนาดเล็กของผู้ป่วยเด็กที่มีความผิดปกติเกี่ยวกับระบบย่อยอาหาร ในการทำงานผู้ป่วยจะถูกนำตัวเข้าไปในเครื่อง MRI เพื่อสแกนภาพสามมิติของอวัยวะภายใน ข้อมูลที่ได้จะถูกส่งต่อไปยังแผนกศัลยกรรม เพื่อมองว่าอวัยวะไหนควรได้รับการรักษา ในขณะเดียวกันเนื้อเยื่อเล็กๆ จากผู้ป่วยก็จะถูกส่งไปยังแผนกของ Well เช่นกัน เพื่อสร้างสเต็มเซลล์สำหรับปลูกเป็นออร์แกนอยด์ อวัยวะเล็กๆ เหล่านี้ของผู้ป่วยจะถูกใช้วินิจฉัยและทดสอบยาก่อนเริ่มกระบวนการรักษาจริง

ในอนาคต Well คาดหวังว่าอวัยวะที่ถูกปลูกขึ้นนอกร่างกายเหล่านี้จะสามารถปลูกถ่ายกลับเข้าไปในร่างกายของผู้ป่วยที่สุขภาพไม่แข็งแรง หรือจำเป็นต้องถูกตัดอวัยวะเดิมไป และไม่ใช่แค่ในเด็กเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงผู้ป่วยวัยผู้ใหญ่ที่สูญเสียหลอดอาหารไปจากโรคมะเร็งอีกด้วย

“ในระยะยาว เราต้องการสร้างเนื้อเยื่อเพื่อช่วยแพทย์ศัลยกรรมสร้างหลอดอาหารขึ้นมาใหม่ หากหลอดอาหารเดิมได้รับความเสียหายมากเกินไป” Well กล่าว แต่กว่าจะถึงจุดนั้นคงต้องใช้เวลาอีกหลายปี

เรื่อง Emily Mullin

 

อ่านเพิ่มเติม

ค้นพบอวัยวะใหม่ของมนุษย์ “Interstitium”

เรื่องแนะนำ

กระบวนการทางวิทยาศาสตร์

กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ช่วยให้เราทุกคนมีความสามารถในการแก้ปัญหาได้อย่างเป็นระบบและมีประสิทธิภาพ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ คือ วิธีการและขั้นตอนที่ใช้ดำเนินการค้นคว้าหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ อย่างมีระบบและมีประสิทธิภาพ แบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และจิตวิทยาศาสตร์ วิธีการทางวิทยาศาสตร์ เป็นวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการแสวงหาความรู้ หรือหาความจริง หรือใช้ในการแก้ปัญหาต่าง ๆ ดังนั้นการแสวงหาความรู้ ความเข้าใจที่ถูกต้องและน่าเชื่อถือในทุก ๆ ศาสตร์ จะต้องอาศัยวิธีการทางวิทยาศาสตร์เพื่อตอบคำถาม และเพื่อแก้ปัญหา ปัจจุบันมีนักวิทยาศาสตร์หลายท่านได้จำแนกวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไว้แตกต่างกัน ในที่นี้ขอนำเสนอวิธีการทางวิทยาศาสตร์ 5 ขั้นตอน ประกอบด้วย ขั้นที่ 1 ตั้งปัญหา ขั้นที่ 2 เก็บรวบรวมข้อมูล หรือข้อเท็จจริง ขั้นที่ 3 สร้างสมมติฐาน ขั้นที่ 4 ทดลองพิสูจน์ และขั้นที่ 5 สรุปผล กระบวนการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ในโลกยุคใหม่ จะต้องสนับสนุนให้นักศึกษาได้เรียนรู้จากประสบการณ์ที่ได้ปฏิบัติจริง สัมผัสจริง มีกระบวนการสำรวจ ทดลอง ตรวจสอบด้วยเครื่องมือ แลกเปลี่ยนความเห็น ทำงานร่วมกัน มีความรับผิดชอบ กล้าคิด กล้าแสดงออก […]

เหตุใด ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ ไปจากโลก – ที่มาอาจไม่ใช่เพียงแค่อุกกาบาตชนโลกเท่านั้น

เรียนรู้เกี่ยวกับเหตุการณ์การที่ ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ ครั้งใหญ่เมื่อ 66 ล้านปีก่อนและหลักฐานที่บ่งชี้การสิ้นสุดยุคของไดโนเสาร์ ฟอสซิลกระดูก ฟัน รอยเท้า และหลักฐานที่ชัดเจนอื่นๆ มากมายได้เปิดเผยว่า ไดโนเสาร์เป็นสัตว์สายพันธุ์หลักที่ครอบครองโลกมาในช่วงเวลาอย่างน้อยที่ 230 ล้านปีก่อน ทว่า ไม่มีการค้นพบร่องรอยหลักฐานของไดโนเสาร์ในชั้นหินใดๆ ที่มีอายุน้อยกว่า 66 ล้านปีจากในช่วงเวลานั้น หรือนับตั้งแต่ยุคครีเทเชียส (Cretaceous) ไปจนถึงยุคพาลีโอจีน (Paleogene) ดูเหมือนว่าจะไม่มีการปรากฎตัวของร่องรอยไดโนเสาร์ใหม่ๆ อย่างฉับพลัน เวลาหลังจากนั้นจึงนับว่าเป็นยุคของ ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ สัตว์ที่มีลักษณะน่ากลัวซึ่งปรากฎในช่วงเวลาเดียวกันมีทั้งสัตว์เลื้อยคลานทางทะเล โมซาซอร์ (mosasaurs) อิกทิโอซอรัส (ichthyosaurus) เพลสิโอซอร์ (Plesiosaurs) และสัตว์เลื้อยคลานมีปีกอย่าง เทอร์โรซอร์ (Pterosaur) นอกจากนี้ ผืนป่ายุคโบราณในช่วงเวลานั้นก็ดูเหมือนว่าถูกเผาผลาญไปจนสิ้น ในขณะที่สัตว์เลี้ยงด้วยนมบางชนิด สัตว์ปีก สัตว์เลื้อยคลานขนาดเล็ก ปลา และสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกนั้นมีชีวิตรอด อันเป็นความหลากหลายในบรรดาชีวิตที่ยังลงเหลือซึ่งลดจำนวนลงมาเรื่อยๆ โดยสรุปแล้ว เหตุการณ์การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ครั้งนั้นได้พรากเอา 3 ใน 4 ของสายพันธุ์สรรพชีวิตที่ปรากฎบนโลก การปะติดปะต่อที่สิ่งที่เกิดขึ้นเป็นความพยายามอันหนักหน่วงของนักบรรพชีวินวิทยา และทฤษฎีว่าสิ่งใดที่ฆ่าล้างเผ่าพันธุ์ได้โนเสาร์และสิ่งมีชีวิตในยุคยุคครีเทเชียสชนิดอื่นๆ ซึ่งได้มีการเสนอขึ้นมานั้นมีทั้งที่เป็นไปได้และเป็นแค่เรื่องตลกโดยแท้ ในปัจจุบัน มีทฤษฎี […]

กว่าจะได้เป็นนักบินอวกาศ ต้องผ่านอะไรมาบ้าง

Anne Roemer ผู้จัดการด้านการคัดเลือก นักบินอวกาศ ของนาซาถ่ายภาพร่วมกับผู้ที่เข้าร่วมชั้นเรียนนักบินอวกาศซึ่งคัดเลือกจากผู้สมัครกว่า 18,000 คน เมื่อปี 2017 โดยนักเรียนในรุ่นปี 2017 จะจบการศึกษาในปีนี้ ภาพถ่ายโดย ROBERT MARKOWITZ, NASA มีการคัดเลือกบุคคลจากผู้สมัครหลายพันคนเข้าไปในชั้นเรียน นักบินอวกาศ ครั้งถัดไป บางคนอาจได้เดินบนดวงจันทร์ หรืออาจจะเป็นคนแรกที่ได้ประทับรอยเท้าบนดาวอังคาร มีผู้สมัครหลายพันคนกำลังแข่งขันกันเพื่อที่จะได้เป็นนักท่องอวกาศคนต่อไปของนาซา โดยเมื่อเดือนมีนาคมที่ผ่านมา มีผู้สมัครที่เปี่ยมไปด้วยความหวังถึง 12,040 ผู้หวังเป็นส่วนหนึ่งของชั้นเรียนนักบินอวกาศในครั้งต่อไป การคัดเลือกนักบินอวกาศของนาซาไม่ใช่เรื่องง่ายดาย นักบินอวกาศต้องมีทั้งระเบียบวินัยแต่ก็มีความยืดหยุ่น สามารถพร้อมเผชิญภัยแต่ก็ต้องกังวลเรื่องความปลอดภัย รวมถึงสามารถเป็นได้ทั้งผู้นำและผู้ตามได้ในเวลาเดียวกัน เพื่อที่จะหาผู้ที่สามารถผ่านคุณสมบัติ Anne Roemer ผู้จัดการด้านการคัดเลือกนักบินอวกาศ และเหล่านักบินอวกาศผู้ปฏิบัติงานต้องตรวจสอบผู้สมัครหลายพันคนเพื่อเลือกคนให้เหลือราว 12 คน ที่มีส่วนผสมของลักษณะนิสัยและประสบการณ์ที่หลากหลาย เพื่อที่จะเป็นกลุ่มคนที่พิเศษที่สุดบนโลก โดยหนึ่งในคนกลุ่มนี้อาจจะเป็นคนที่ได้เดินบนดาวอังคารเป็นคนแรก Roemer ได้ให้สัมภาษณ์กับทางเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก เกี่ยวกับวิธีการคัดเลือกนักบินอวกาศของนาซา สิ่งที่เธอมองหาในตัวผู้สมัคร และความคิดของเธอเกี่ยวกับการขึ้นไปอยู่ในยานอวกาศรุ่นใหม่ๆ จำนวนคนที่คุณจะเลือกเข้ามาในชั้นเรียนนักบินอวกาศครั้งต่อไปมีกี่คน เราให้ตัวเองอยู่ในสถานะที่สามารถต่อรองประนีประนอมกันได้ เพื่อที่จะทดแทนการลดจำนวนลงของนักบินอวกาศ ทั้งคนที่ออกจากสำนักงานของเรา, คนที่เกษียณไป, คนที่บอกกับเราว่าไม่อยากบินอีกแล้ว และเหตุผลอื่นๆ เราเลยประมาณจำนวนรับคร่าวๆ อยู่ที่ […]

ยานสำรวจนาซาลงจอดบนดาวอังคารสำเร็จ-พร้อมค้นหาร่องรอยสิ่งมีชีวิต

หลังจากมีช่วงเวลาอันน่าตื่นเต้นจากการลงจอดผ่านชั้นบรรยากาศอันเบาบางของดาวอังคาร หุ่นยนต์ เพอร์เซเวียแรนซ์ หรือ ‘เพอร์ซี่’ พร้อมเริ่มภารกิจค้นหาสัญญาณสิ่งมีชีวิตโบราณในที่แห่งนี้แล้ว นี่เป็นการแตะล้อลงจอดของหุ่นยนต์สำรวจตัวใหม่บนดาวอังคาร เมื่อเวลาราว 16:00 น. ของวันที่ 18 กุมภาพันธ์ ตามเวลาท้องถิ่น (หรือราว 04:00 น. วันที่ 19 กุมภาพันธ์ ตามเวลาในประเทศไทย) หุ่นยนต์ตระเวนสำรวจขนาดใหญ่ที่มีมูลค่าการสร้างกว่า 2.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ (ราว 8.1 หมื่นล้านบาท) ของนาซา อย่าง เพอร์เซเวียแรนซ์ (Perseverance) ได้ลงจอดอย่างปลอดภัยบนดาวเคราะห์สีแดงหลังจากผ่านการเดินทางมาเป็นระยะทางเกือบ 500 ล้านกิโลเมตรจากบนพื้นโลก หุ่นยนต์เพอร์เซเวียแรนซ์เริ่มออกเดินทางเมื่อวันที่ 30 กรกฎาคม ปี 2020 เป็นเวลากว่า 7 เดือนที่มันล่องในอวกาศผ่านยานอากาศที่ห่อหุ้มมันไว้ราวราวกับแมลงที่มีเปลือกแข็งห่อหุ้มมันไว้ “ยืนยันการลงจอด เพอร์เซเวียแรนซ์อยู่บนพื้นผิวดาวอังคารได้อย่างปลอดภัย” Swati Mohan วิศวกรในทีมพัฒนาหุ่นยนต์เพอร์เซเวียแรนซ์ กล่าว หุ่นยนต์ที่มีน้ำหนัก 1 ตันและใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการขับเคลื่อนอย่างเพอร์เซเวียแรนซ์เคลื่อนตัวลงสู่ชั้นบรรยากาศบางๆ ของดาวอังคาร ลงสู่แอ่งหลุมอุกกาบาตเยเซโร (Jezero Crater) […]