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

หุ่นยนต์เลียนแบบการเคลื่อนไหวนิ้วมนุษย์

หุ่นยนต์เลียนแบบการเคลื่อนไหวนิ้วมนุษย์ หุ่นยนต์ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบที่ทำจากวัสดุซึ่งไม่เอื้อต่อความยืดหยุ่น แต่สำหรับหุ่นยนต์ HASEL นั้นต่างออกไปเพราะมันทำมาจากถุงบรรจุของเหลวซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าแทนลักษณะของกล้ามเนื้อมนุษย์ เมื่อถึงเวลาใช้งานกระแสไฟฟ้าจะกระตุ้นให้ของเหลวในถุงเปลี่ยนรูปร่างไป และก่อให้เกิดการยืดหรือหดตัวขึ้นมา ซึ่งช่วยให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างยึดหยุ่นขึ้น แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงความแข็งแรงไว้ได้ ลองชมคลิปตัวอย่างการสาธิตที่แทนการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เทียบเท่ากับนิ้วมือมนุษย์กันว่าจะเป็นอย่างไร ทั้งนี้ทีมผู้ผลิตคาดหวังว่าไอเดียของพวกเขาจะช่วยพัฒนาหุ่นยนต์ที่เคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพขึ้นในอนาคต เพื่อใช้ในฐานะอวัยวะเทียม หรือเป็นส่วนหนึ่งของโรงงานอุตสาหกรรม   อ่านเพิ่มเติม มนุษย์จะเป็นอย่างไรในอนาคต?

ค้นพบไดโนเสาร์คล้ายเป็ด

ผลการค้นพบไดโนเสาร์มีขนพันธุ์ใหม่อาจไม่น่าประหลาดใจเท่าไหร่ เพราะหน้าตาของเจ้าสัตว์ดึกดำบรรพ์ตัวนี้ช่างคุ้นตาเสียจริง ฟอสซิลดังกล่าวถูกพบในมองโกเลีย ไดโนเสาร์ตัวนี้มีชื่อว่า Halszkaraptor  และหน้าตาของมันช่างดูคล้ายกับเป็ดเอามากๆ พวกมันเป็นญาติกับ Velociraptor และเป็นหนึ่งในไดโนเสาร์ไม่กี่ชนิดที่หากินบนน้ำ เจ้าไดโนเสาร์ขนาดตัวประมาณไก่งวงนี้อาศัยอยู่บนโลกเมื่อราว 70 ล้านปีก่อน โดยซากฟอสซิลชิ้นนี้ถูกยึดคืนมาจากขบวนการลักลอบขนส่งสินค้าผิดกฎหมายในมองโกเลีย   อ่านเพิ่มเติม : อุกกาบาตทำลายล้างไดโนเสาร์ ตกลงในจุดสังหารพอดิบพอดี, ความรู้ประจำวัน : ไดโนเสาร์เต้นรำเหมือนนก

พายุโซนร้อน (Tropical Storm)

การเกิด พายุโซนร้อน การตั้งชื่อพายุ และภัยจากพายุโซนร้อน พายุโซนร้อน (Tropical Storm) คือ พายุที่ก่อตัวขึ้นเหนือน่านน้ำทะเลในมหาสมุทรแถบเส้นศูนย์สูตร มีความเร็วลมสูงสุดอยู่ในช่วง 64 ถึง 118 กิโลเมตรต่อชั่วโมง  มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 100 กิโลเมตร เป็นพายุหมุนเขตร้อน (Tropical Cyclone) ระยะกลางที่มีกำลังมากกว่าพายุดีเปรสชัน (Tropical Depression) แต่ยังไม่พัฒนาจนมีระดับความรุนแรงเทียบเท่าพายุไต้ฝุ่น ไซโคลน หรือเฮอร์ริเคน การเกิดพายุโซนร้อน พายุโซนร้อนก่อตัวขึ้นเหนือผิวน้ำทะเลที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 26.5 องศาเซลเซียส เป็นพายุที่เกิดขึ้นเป็นประจำในมหาสมุทรแถบเส้นศูนย์สูตรของโลก มีรูปทรงของพายุหมุน แต่ยังไม่มีกำลังมากพอที่ก่อให้เกิดตาพายุที่ชัดเจนเหมือนพายุไต้ฝุ่นหรือเฮอร์ริเคน ความร้อนและความชื้นในอากาศเหนือน่านน้ำในมหาสมุทร จึงเป็นปัจจัยหลักในการก่อตัวและทวีกำลังแรงขึ้นของพายุโซนร้อน เมื่อพายุโซนร้อนเคลื่อนที่ขึ้นฝั่งจึงมักอ่อนกำลังลง จนกลายเป็นเพียงกลุ่มเมฆหมุนวนหรือพายุดีเปรสชันก่อนจะสลายตัวไปในที่สุด เนื่องจากปะทะเข้ากับอุณหภูมิในอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป และไม่ได้รับพลังงานจากความร้อนและความชื้นอย่างต่อเนื่อง ตามแนวร่องกดอากาศต่ำเหนือน่านน้ำในมหาสมุทรตามเดิมอีก ในทางกลับกัน หากการก่อตัวขึ้นของพายุโซนร้อนเกิดขึ้นในมหาสมุทรห่างไกลชายฝั่ง พายุดังกล่าวมีโอกาสที่จะทวีกำลังแรงขึ้น จนสามารถพัฒนาไปเป็นพายุไต้ฝุ่นหรือเฮอร์ริเคนได้ในท้ายที่สุด การตั้งชื่อพายุ กรมอุตุนิยมวิทยาของแต่ละประเทศหรือหน่วยงานในแต่ละภูมิภาคจะเริ่มตั้งชื่อพายุอย่างเป็นทางการ เมื่อพายุดังกล่าวมีความเร็วลมสูงสุดเกิน 63 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือกลายเป็น “พายุโซนร้อน” แล้วนั่นเอง โดยในแทบพื้นที่มหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกและทะเลจีนใต้ ประเทศไทยร่วมกับอีก 13 […]

NGT x SaySci Ep.10 “วิทยาศาสตร์เบื้องหลังช็อกโกแลต”

พวกเราหลายคนชื่นชอบการทานช็อกโกแลต เราเสพติดในความหอมหวาน และรสชาติอันน่าหลงใหล แต่เหตุผลกลไกอะไรในสมองของเรา ที่ทำให้เราโหยหาของหวานสีเข้มชนิดนี้? วิทยาศาสตร์มีคำตอบ