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

โครงสร้างโครโมโซม (Chromosome Structure)

โครงสร้างโครโมโซม ในสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิต ทั้งพืช สัตว์ รวมมนุษย์ ล้วนประกอบขึ้นจากเซลล์ (Cell) จำนวนมาก ซึ่งภายในเซลล์แต่ละเซลล์มีองค์ประกอบที่สำคัญยิ่ง คือ นิวเคลียส (Nucleus) ศูนย์กลางที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์และเป็นแหล่งบรรจุสารพันธุกรรมที่เรารู้จักกันดีในชื่อ “ดีเอ็นเอ” (DNA) ซึ่งต่อเรียงกันเป็น โครงสร้างโครโมโซม ดีเอ็นเอ (DNA) หรือ  กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic Acid) เป็นหน่วยพื้นฐานที่สำคัญที่สุดในการกำหนดลักษณะและการแสดงออกของสิ่งมีชีวิต ประกอบขึ้นจากโมเลกุลของน้ำตาล (Deoxyribose) หมู่ฟอสเฟต (Phosphate) และโมเลกุลเบส (Nitrogenous Base) 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (Adenine : A) ไซโตซีน (Cytosine : C) กวานีน (Guanine : G) และไทมีน (Thymine : T) เรียงต่อกันเป็นสายยาวที่เรียกว่า “นิวคลีโอไทด์” (Nucleotide) อ่านเพิ่มเติม […]

การตอบสนองของพืช (Plant Responses)

การตอบสนองของพืช กลไกทางชีวภาพเพื่อความอยู่รอดของสายพันธุ์ ลักษณะที่สำคัญประการหนึ่งของสิ่งมีชีวิต คือ การตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่ง การตอบสนองของพืช ทุกชนิดบนโลก ต่างตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมและสิ่งเร้าภายนอก ไม่ว่าจะเป็นแสงสว่าง อุณหภูมิ ความชื้น หรือการสัมผัสจากภัยอันตราย เช่นเดียวกับสัตว์หรือสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ ถึงแม้พืชส่วนใหญ่ที่หยั่งรากลึกลงดินเหล่านี้จะไม่สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้อย่างอิสระก็ตาม การตอบสนองของพืช (Plant Response) คือ การเปลี่ยนแปลงวิธีการเติบโตทางธรรมชาติ เนื่องจากพืชไม่มีระบบประสาทที่ทำหน้าที่ควบคุมการตอบสนองโดยตรง ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว การตอบสนองของพืชจึงถูกควบคุมโดยฮอร์โมน (Hormone) ซึ่งเป็นโมเลกุลของสารเคมีภายในร่างกายหรือกลไกต่าง ๆ ของเซลล์ที่ทำการตอบสนองต่อสิ่งเร้าเหล่านั้น (Stimulus) โดยมีระยะเวลาของการถูกกระตุ้น ปริมาณหรือความเข้มข้นของสิ่งเร้า และชนิดเซลล์ที่ทำหน้าที่รับความรู้สึก (Receptor) เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้พืชเกิดการตอบสนองในลักษณะต่าง ๆ ทั้งเพื่อการปรับตัวให้เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อมและเพื่อดำรงเผ่าพันธุ์ให้อยู่รอดต่อไป การตอบสนองของพืชต่อสิ่งแวดล้อม สามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภทหลัก จากลักษณะการเคลื่อนไหวเมื่อถูกกระตุ้น ได้แก่ การเคลื่อนไหวตอบโต้อย่างมีทิศทาง (Tropism) หมายถึง การเคลื่อนไหวที่เกิดจากการเจริญเติบโตของพืช โดยมีทิศทางการตอบสนอง ดังนี้ มีทิศทางสัมพันธ์หรือเข้าหาสิ่งเร้า (Positive Tropism) มีทิศทางตรงข้ามหรือหลีกหนีจากสิ่งเร้า (Negative Tropism) […]

ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System)

ในช่วงพัฒนาการทางร่างกายของมนุษย์ ระบบประสาท (Nervous System) เป็นระบบแรกที่พัฒนาขึ้นมาหลังกระบวนการปฏิสนธิของสเปิร์มและไข่ ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอวัยวะต่างๆภายในร่างกาย รวมถึงการรับรู้และการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก ระบบประสาทของมนุษย์แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System: CNS) และระบบประสาทส่วนปลาย (Peripheral Nervous System: PNS) ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System) คือระบบศูนย์กลางการควบคุมการทำงานของร่างกาย ทั้งด้านกลไกการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อโครงร่างและกระดูก รวมถึงการตอบสนองทางปฏิกิริยาเคมีภายใต้อำนาจของจิตใจ ประกอบด้วยเส้นประสาทจำนวนหลายล้านเส้น ทำหน้าที่จัดส่งข้อมูลในรูปของกระแสประสาทจากศูนย์กลางการควบคุม ซึ่งประกอบด้วยอวัยวะสำคัญ 2 ส่วน คือ สมองและไขสันหลังที่ทำงานร่วมกันผ่านเซลล์ประสาท มีหน้าที่ประสานงานการรับและส่งข้อมูล หรือกระแสประสาท จากทุกส่วนของร่างกาย องค์ประกอบของระบบประสาทส่วนกลาง 1. สมอง (Brain) เป็นศูนย์กลางการควบคุมและการสั่งการของระบบภายในร่างกายทั้งหมด ทั้งควบคุมการเคลื่อนไหว การแสดงออกด้านพฤติกรรม รวมไปถึงการรักษาสมดุลภายในร่างกาย อีกทั้งสมองยังเป็นแหล่งที่มาของความสามารถทางด้านสติปัญญา ความคิด ความรู้สึก และการแสดงออกทางด้านอารมณ์ของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นการรับรู้ การจดจำ การใช้เหตุผล และการตัดสินใจ การเจริญเติบโตและพัฒนาการของสมองมนุษย์เริ่มขึ้นตั้งแต่ระยะตัวอ่อนภายในครรภ์มารดา […]

วันโชคดีของงูในท้อง

เมื่องูที่ถูกเขมือบซึ่งเกือบจะหายเข้าไปในท้องของงูอีกตัว เอาชีวิตรอดออกมาได้อย่างคาดไม่ถึง เรื่อง  คริสตินา นูเนซ 29 พฤษภาคม  2017: ฉากที่เกิดขึ้นข้างถนนในรัฐเทกซัสกลายเป็นเหตุการณ์ “บิ๊กเซอร์ไพรส์” สำหรับคริสโตเฟอร์ เรโนลด์สและภรรยา งูขนาดเขื่องตัวหนึ่ง (ยังไม่ทราบชนิดแน่ชัด) ซุกตัวอยู่ใต้ร่มไม้โดยมีอะไรบางอย่างโผล่ออกมาจากปาก ไม่นานหลังจากเรโนลด์สเริ่มใช้กล้องบันทึกภาพ เจ้างูตัวนั้นก็เริ่มขย้อนงูอีกตัวหนึ่งออกมา และที่น่าประหลาดใจยิ่งกว่านั้นคือ เจ้างูที่ถูกกินยังมีชีวิตอยู่เสียด้วย เรย์โนลด์สสันนิษฐานว่า การปรากฏตัวและจับจ้องของมนุษย์อาจทำให้เจ้างูสีดำเกิดความเครียดจนยอมสละอาหารมื้อนี้และล่าถอยไป เขาพูดทีเล่นทีจริงว่า นี่คงเป็น “วันโชคดีแบบสุดๆ” ของเจ้างูที่เป็นเหยื่อ แม้ยังไม่ทราบแน่ชัดว่า งูทั้งสองชนิดในภาพคืองูอะไร แต่พฤติกรรมลักษณะนี้ไม่ใช่เรื่องแปลกใหม่ เหตุการณ์ทำนองนี้เคยเกิดขึ้นและมีผู้บันทึกภาพไว้หลายครั้ง  เช่น งูเหลือมในอินเดียขย้อนแอนทิโลปทั้งตัวออกมา (ชมวิดีโอเพิ่มเติมได้ที่ Watch a Python Devour, Then Regurgitate, an Antelope) เรย์โนลด์สอาจพูดถูกที่ว่า การปรากฏตัวของเขาทำให้งูนักล่าตัวนี้ยอมสละอาหารมื้อใหญ่ เคนนีย์ คริสโก ผู้เชี่ยวชาญด้านสัตว์เลื้อยคลานและผู้จัดการด้านสัตว์จัดแสดงที่พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาฟลอริดา ซึ่งเคยให้ความเห็นกับเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก เกี่ยวกับคลิปงูเหลือมขย้อนแอนทิโลปเมื่อปีที่แล้ว  บอกว่า พฤติกรรมลักษณะนี้ของงูถือเป็นกลไกป้องกันตนเอง (defense mechanism) งูเป็นสัตว์ที่ไม่เคี้ยวอาหาร พวกมันจึงต้องใช้เวลาค่อนข้างมากในการย่อยอาหารที่กลืนกินเข้าไป ทว่าในหลายกรณี […]