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

ท่องอวกาศแบบ 360 องศา

ท่องอวกาศแบบ 360 องศา ร่วมเดินทางบินทะยานไปบนอวกาศพร้อมกับบรรดานักบินอวกาศตัวจริง ซึ่งเป็นครั้งแรกที่เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิกถ่ายทอดประสบการณ์ในสภาวะไร้น้ำหนักแบบ 360 องศา ชมบรรยากาศการทำงานของนักบินบนสถานีอวกาศที่โคจรรอบโลกด้วยความเร็ว 17,000 ไมล์ต่อชั่วโมง และมอง “โลก” ดาวเคราะห์สีน้ำเงินดวงนี้ที่เราเรียกว่าบ้านในมุมมองที่เปลี่ยนไปจากเดิม เพราะนี่คือมุมมองจากสวรรค์ที่แท้จริง   อ่านเพิ่มเติม โรงแรมอวกาศพร้อมเปิดให้บริการในปี 2022 นี้

หลักฐานใหม่ชี้ ยุงจดจำกลิ่นได้

หลักฐานใหม่ชี้ ยุงจดจำกลิ่นได้ ครั้งหน้าที่คุณสังเกตเห็นยุงบินมาเกาะที่แขน แม้คุณจะตบพลาด แต่บนความโชคร้ายก็ยังคงมีความโชคดี เพราะเจ้ายุงตัวนั้นคงไม่กลับมาดูดเลือดคุณอีกแล้ว ก็เรื่องอะไรจะยอมเสี่ยงที่จะโดนตบอีกล่ะว่าไหม เพราะแมลงเหล่านี้สามารถเรียนรู้ที่จะเชื่อมโยงกลิ่นกายของคุณเข้ากับสถานการณ์อันตราย เพื่อหลีกเลี่ยงที่จะเผชิญกับคุณอีกในอนาคต ผลการศึกษาใหม่นี้ถูกเผยแพร่ลงในวารสาร Current Biology นับเป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่าเจ้าสัตว์ตัวจิ๋วอย่างยุงนั้นสามารถเรียนรู้และจดจำได้ “พวกมันเป็นเหมือนยุงของปัฟลอฟ” Jeff Riffel ผู้ศึกษาเกี่ยวกับระบบประสาทและพฤติกรรมจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าว สำหรับ อีวาน ปัฟลอฟ คือนักจิตวิทยาชาวรัสเซียผู้โด่งดังจากการทดลองการขับน้ำลาย พฤติกรรมของสุนัข ภายใต้สถานการณ์รูปแบบเดียวกัน Riffel ทำการทดลองดูว่าแมลงจะสามารถเรียนรู้กลิ่นได้หรือไม่ (แมลงหลายชนิดฉลาดกว่าที่เราคิด พวกมันรู้จักนำร่างของเพื่อนที่ตายแล้วออกไปนอกรังเพื่อป้องกันโรคระบาด) ในการทดลองเขาให้ยุงไข้เหลือง (Aedes aegypti) รับกลิ่นต่างๆ รวมถึงกลิ่นกายของมนุษย์ พร้อมแรงสั่นสะเทือนเล็กน้อยเป็นเวลา 20 นาที ซึ่งค้ลายกับการขยับของแขนเพื่อที่จะตบ Riffel พบว่า ต่อมายุงที่เข้ารับการทดลองหลีกเลี่ยงที่จะเข้าใกล้กลิ่นเหล่านั้นเป็นเวลาถึง 24 ชั่วโมง ซึ่งเป็นวิธีไล่ยุงที่ได้ผลพอๆ กับการใช้สเปรย์ที่มีสาร DEET ซึ่งพบในสเปรย์กันยุงหลายชนิด ที่เป็นเช่นนี้มาจากสารโดพามีนในสมอง ทีมของ Riffel ทำการทดลองอีกครั้งแต่คราวนี้ยุงที่นำมาใช้มีข้อบกพร่องที่ทำให้สมองไม่สามารถหลั่งโดพามีนได้ ผลเป็นไปตามคาด ยุงกลุ่มดังกล่าวไม่เกิดการเรียนรู้ว่ากลิ่นเหล่านี้เป็นอันตราย และพวกมันบินกลับมาอีกครั้งในเวลาต่อมา อ่านเพิ่มเติม 10 “วิธีไล่ยุง” […]

ในคืนวันคริสต์มาส ซานตาคลอสต้องเหนื่อยขนาดไหน?

อันที่จริงงานส่งของขวัญในคืนคริสต์มาสไม่ได้สบายอย่างที่คิด แล้วซานตาคลอสทำได้อย่างไร? เขาต้องไม่ใช่แค่ช่างทำของเล่นธรรมดาแน่ แต่ต้องเชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์แบบสุดๆ โดยเฉพาะฟิสิกส์

รู้ได้อย่างไรว่าลิงตัวไหนอยากกัดคุณ?

เรื่อง ซาร่า กิบเบนส์ ด้วยความที่เป็นญาติใกล้ชิดที่สุดของมนุษย์ ไพรเมตบางชนิดมีพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกับพวกเรา อย่างไรก็ตามการแปลความหมายที่เกิดขึ้นของสีหน้านั้น อาจนำไปสู่ความเข้าใจผิด และนำมาซึ่งภัยคุกคามต่อทั้งมนุษย์ และลิงได้ ผลการศึกษาใหม่จากมหาวิทยาลัยลินคอล์นพบว่า ยิ่งมนุษย์พยายามที่จะเดาความหมาย ของท่าทางที่ลิงบาร์บารี หรือลิงกังแสดงออกมามากเท่าไหร่ พวกเขาก็ยิ่งคาดเดาได้ผิดมากเท่านั้น โดย Laëtitia Maréchal หนึ่งในผู้วิจัย เชื่อว่าสาเหตุเป็นเพราะมนุษย์เราตีความท่าทางของสัตว์เอาโดยใช้ลักษณะของมนุษย์เองเป็นหลัก “บรรดานักท่องเที่ยวมักชอบคิดว่าท่าทางที่ลิงกังแสดงออกมานั้น พวกมันกำลังส่งจูบอยู่ และพวกเขาก็ส่งจูบกลับเป็นการตอบสนอง”เธอกล่าว ซึ่งในทางกลับกันท่าทางดังกล่าวเป็นสัญญาณเตือนจากพวกมันไม่ให้มนุษย์เข้ามาใกล้ ในการศึกษาเธอแบ่งผู้เข้าร่วมการทดลองทางออนไลน์ออกเป็น 3 กลุ่ม หนึ่งคือกลุ่มคนที่เคยทำงานร่วมกับสัตว์มาก่อนเป็นเวลาอย่างน้อย 2 เดือน สองคือกลุ่มคนที่เคยชมภาพถ่ายการแสดงสีหน้าของลิงมาก่อน และสุดท้ายกลุ่มที่ไม่เคยพบเห็นลิงตัวเป็นๆมาก่อนในชีวิต หลังให้พวกเขาชมภาพถ่าย ผลการศึกษาพบว่าผู้เข้าร่วมทุกคนนั้นตีความสัญญาณที่ส่งออกมาผิดพลาด กลุ่มที่มีความเชี่ยวชาญและทำงานร่วมกับสัตว์นั้น มีอัตราความผิดพลาดไม่เกิน 7% ในกลุ่มที่สองที่เคยชมภาพนั้นความผิดพลาดอยู่ที่ 20%และกลุ่มสุดท้ายผิดพลาดสูงถึง 40% นอกจากนั้น Maréchal ยังระบุว่าในการตีความไพรเมตอื่นๆอย่าง อุรังอุตัง และชิมแปนซี มนุษย์ก็มักจะตีความผิดในทำนองเดียวกัน “ถ้าลิงทำสีหน้าที่ดูเหมือนยิ้ม นั้นแปลว่ามันกำลังไม่ไว้วางใจ” เธอกล่าว “คุณอาจจะเคยเห็นภาพของลิงชิมแปนซียิ้มบนการ์ดวันเกิดแต่จริงๆแล้วมันคือสีหน้าของความทุกข์ตรม” ทั้งนี้ทางคณะนักวิจัยคาดหวังว่าการศึกษาครั้งนี้ จะมีประโยชน์สำหรับบรรดานักท่องเที่ยวในสวนสัตว์เปิด เพื่อป้องกันพวกเขาจากความเสี่ยงในการถูกลิงทำร้ายได้ แม้ว่าในตามธรรมชาติแล้วลิงกังจะเป็นสัตว์ที่ไม่ดุร้าย และจะตอบสนองหากถูกทำร้ายก่อนก็ตาม Agustín […]