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

ความงามอันพรั่นพรึงเมื่อสายฟ้าฟาด

พายุเหล่านี้มีพลังทำลายล้างอันรุนแรง ทว่าก็งดงามจับใจในเวลาเดียวกัน ต้องขอบคุณช่างภาพเหล่านี้ที่ยอมเสี่ยงชีวิตบันทึกความงามของพวกมันมาให้เราได้ชมกัน

เจน กูดดอลล์ กับภารกิจส่งต่อความหวังสู่คนรุ่นใหม่

ในโลกที่รุมเร้าไปด้วยปัญหา เจน กูดดอลล์ นักอนุรักษ์ผู้สร้างแรงบันดาลใจ ค้นพบความหวังในคนรุ่นใหม่ สมองอันปราดเปรื่องของมนุษย์ ความสามารถในการฟื้นตัวของธรรมชาติ โชเชียลมีเดีย และจิตวิญญาณที่ไม่เคยยอมแพ้ของเรา

ความรู้ประจำวัน : ทำไมสมองเราจึงมีรอยหยัก?

หากมองไปที่สมองของคุณ คุณจะรู็สึกว่าสมองของฉันนี่ช่างยับย่นเป็นลอนคลื่นไม่ต่างจากแกรนด์แคนยอนเลยทีเดียว ทีนี้ลองมองไปที่สมองของหนูดูบ้าง คุณจะเห็นว่าพื้นผิวสมองของหนูนั้นเรียบ สำหรับเหตุผลที่สมองของเราเต็มไปด้วยรอยหยักก็เพราะ ในระหว่างการวิวัฒนาการมันสมองของเราพัฒนาจนมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ แต่กลับถูกบังคับให้บรรจุอยู่ในกระโหลกศีรษะที่มีขนาดจำกัด ดังนั้นสมองจึงสร้างรอยยับย่นเหล่านี้ขึ้นมา เพื่อให้สามารถบรรจุอยู่ในกระโหลกศีรษะได้ตามเดิม ซึ่งหากนำสมองมากางออกล่ะก็จะพบว่ามันมีขนาดใหญ่กว่าเป็น 3 เท่า ของรูปร่างที่เห็นเลยทีเดียว   อ่านเพิ่มเติม : แกะสามารถจดจำใบหน้าคนได้, สุนัขเปลี่ยนสีหน้าเมื่อมนุษย์ให้ความสนใจ

ความรู้ประจำวัน : คุณอาจเป็นญาติกับเจงกิส ข่าน

หลายคนคงรู้จักเจงกิส ข่าน บรุษนักรบผู้ยิ่งใหญ่ ผู้สร้างอาณาจักรมองโกล แต่รู้หรือไม่ว่าบนโลกใบนี้ทุกๆ 200 คนจะมีอยู่หนึ่งคนที่มีความเกี่ยวข้องทางดีเอ็นเอกับเจงกิส ข่าน ผลการศึกษาโครโมโซม Y โครโมโซมเพศที่พบในผู้ชาย นักวิทยาศาสตร์พบว่า ผู้ชายที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่เคยเป็นดินแดนของอาณาจักรมองโกลในอดีต ผู้ชายจำนวนมากมีโครโมโซม Y ที่ใกล้เคียงกัน ซึ่งเชื่อกันว่าพวกเขาเหล่านี้คือลูกหลานที่สืบเชื้อสายมาจากบรรดาลูก หลาน เหลน โหลนของจักรพรรดิเจงกิส ข่านอีกที ความเป็นไปได้มีมากน้อยแค่ไหนว่ากันว่ามีโอกาส 0.5% ที่คุณจะเป็นญาติกับเจงกิส ข่าน แต่หากคุณเป็นชาวเอเชีย โอกาสดังกล่าวจะเพิ่มเป็น 8% ทั้งนี้แม้ว่าบรรพบรุษของคุณ (หากคุณอยู่ใน 8%) เจงกิส ข่าน จะเป็นนักรบจอมกระหายเลือด (จากสถิติว่ากันว่าในยุคที่มองโกลเรืองอำนาจ ชาวมองโกลรุกรานและเข่นฆ่าผู้คนไปมากถึง 40 ล้านคน) แต่ก็มีตำนานกล่าวถึงความรักของจักรพรรดิผู้ยิ่งใหญ่ผู้นี้ว่าจุดเริ่มต้นของอาณาจักรอันไพศาลนี้มาจากความต้องการแก้แค้นให้แก่ผู้หญิงคนหนึ่ง จะเป็นอย่างไรลองชม   อ่านเพิ่มเติม : 7 โบราณสถานที่เชื่อกันว่าถูกสร้างโดยเอเลี่ยน, บังเกอร์ทหารจากยุคเผด็จการ กลายเป็นสารพัดประโยชน์