ล้ำเกินคาด! นักวิทย์สร้าง ' สมองจิ๋ว ' จากเนื้อเยื่อสมองทารกมนุษย์ได้แล้ว

นักวิทยาศาสตร์สร้าง สมองจิ๋ว ได้เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ ด้วยการใช้ “เนื้อเยื่อสมองทารกมนุษย์” ในครรภ์ กลุ่มเซลล์ขนาดเท่าเมล็ดข้าวนี้อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่องานวิจัยทางการแพทย์

สมองจิ๋ว – แม้จะมีการสร้างเซลล์สมองอยู่หลายครั้ง แต่ไม่เคยมีครั้งใดที่สร้างสมองจากเนื้อเยื่อสมองมนุษย์จริง ๆ นี่นับเป็นครั้งแรกของโลกที่นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการปลูก ‘ออร์แกนอยด์’ (Organoids คือเซลล์แบบจำลอง 3 มิติที่ได้มาจากการเพาะเลี้ยงในห้องทดลอง ตามคำนิยามขององค์การพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์แห่งชาติ ประเทศไทย)

มันเป็น ‘มินิเบรน’ หรือ สมองจิ๋ว ที่เกิดจากเนื้อเยื่อสมองของมนุษย์เอง จัดเรียงตัวเองเป็นโครงสร้าง 3 มิติที่ซับซ้อน มีเซลล์หลายชนิดอยู่ ตอบสนองต่อการกระตุ้นจากโมเลกุลต่าง ๆ ได้เป็นอย่างดี และทำหน้าที่เลียนแบบสมองได้อย่างยอดเยี่ยม ตามรายงานใหม่ที่เผยแพร่ในวารสาร Cell

“ก่อนหน้านี้ เราสามารถรับออร์แกนอยด์จากอวัยวะส่วนใหญ่ของมนุษย์ แต่ไม่ใช่จากสมอง มันน่าตื่นเต้นมากที่ตอนนี้เราสามารถกระโดดข้ามอุปสรรคเช่นนั้นได้” ดร. ฮานส์ เคลเวอร์ (Hans Clevers) ผู้ร่วมวิจัยอาวุโส และศาสตราจารย์ด้านการแพทย์จากมหาวิทยาลัยยูเทรนช์ ในเนเธอร์แลนด์ กล่าว

ดังนั้น “ออร์แกนอยด์ที่ได้มาจากเนื้อเยื่อของทารกในครรภ์เหล่านี้สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการกำหนดรูปร่างของส่วนต่าง ๆ ในสมอง และสิ่งที่สร้างความหลากหลายของเซลล์ได้” เดไลลาห์ เฮนดริกส์ (Delilah Hendriks) จากศูนย์วิจัยเนื้องอกวิทยาพริ้นเซสแม็กซิมา (Princess Máxima Center for Pediatric Oncology) ในเนเธอร์แลนด์เสริม

นักวิจัยได้เก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อสมองจากทารกในครรภ์ที่เสียชีวิตขณะมีอายุครรภ์ประมาณ 12 ถึง 15 สัปดาห์ ผู้บริจาคไม่ประสงค์ออกนาม แต่ให้ความยินยอมอย่างเต็มที่เพื่อใช้เนื้อเยื่อนี้ในการวิจัยและการพัฒนาอวัยวะ เมื่อได้ตัวอย่างมาแล้ว ทีมงานได้แยกเนื้อเยื่อแต่ละชิ้นออกจากกันไว้ในจานขนาดเล็ก ซึ่งจะให้สารอาหารและปัจจัยการเติบโตเฉพาะ

แต่ละตัวอย่างจะถูกเขย่าอย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์ทั้งหมดภายในนั้นสัมผัสกับอาหารหรือโมเลกุลเคมีต่างทั่วถึง ในตอนแรก พวกมันยังไม่มีวี่แววว่าจะก่อตัวเป็นอะไรได้เลย แต่หลังจากผ่านไป 4-8 วัน นักวิจัยก็สังเกตเห็น ‘โครงสร้าง 3 มิติที่จัดอย่างเป็นระเบียบ’ ซึ่งต่อมาก็ได้เจริญเติบโตเต็มที่เป็นออร์แกนอยด์ที่มีลักษณะคล้ายเนื้อเยื่อซับซ้อน

มันเป็นสมองที่มีขนาดเล็กเท่าเมล็ดข้าวที่ประกอบด้วยเซลล์หลายประเภทรวมถึงเซลล์ต้นกำเนิดของระบบประสาทที่เรียกว่า ‘เอาเตอร์ เรเดียล เกลีย’ (Outer radial glia) ที่จะพัฒนาไปเป็นเซลล์ประสาทอื่น ๆ ต่อไป รวมถึงยังผลิตเมททริกซ์โปรตีนนอกเซลล์ตัวเอง ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างและสนับสนุนการจัดโครงสร้าง 3 มิติของกลุ่มเซลล์ สิ่งนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาเพิ่มเติมได้ว่า สภาพแวดล้อมของเซลล์มีอิทธิพลต่อการพัฒนาอย่างไร

ขณะเดียวกัน มินิเบรน ก็มีเนื้อเยื่อที่เป็นประเภทสมองบางชนิดเช่นสมองส่วนหน้า ซึ่งยังคงรักษาโครงสร้างเฉพาะของสมองส่วนนั้นได้ และตอบสนองต่อโมเลกุลที่ส่งสัญญาณเฉพาะเกี่ยวข้องกับการพัฒนาสมอง นอกจากนี้ทีมงานยังได้ทดสอบเกี่ยวกับมะเร็งสมอง ซึ่งให้ข้อมูลที่น่าสนใจมากมายหลายด้าน

ในการทดลองครั้งนี้ มินิเบรนนี้จะเติบโตเป็นเวลา 6 เดือน และนักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะสามารถเก็บเกี่ยวความรู้ให้ได้มากที่สุด รวมถึงการทดสอบความปลอดภัยและประสิทธิภาพของยาที่มีต่อสมอง งานวิจัยครั้งนี้จะสามารถต่อยอดไปได้อีกหลายสาขาวิชา แม้แต่ทางจริยธรรมด้วยเช่นกัน

“การที่เราสามารถเติบโตอย่างต่อเนื่อง และใช้ออร์แกนอยด์สมองจากเนื้อเยื่อของทารกในครรภ์ได้ หมายความว่าเราสามารถเรียนรู้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จากวัสดุอันล้ำค่าดังกล่าวนี้” เฮนดริกส์ บอก “เรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้สำรวจการใช้ออร์การอยด์ในเนื้อเยื่อชนิดใหม่เหล่านี้เพื่อการค้นพบใหม่ๆ เกี่ยวกับสมองของมนุษย์”

สืบค้นและเรียบเรียง วิทิต บรมพิชัยชาติกุล

ที่มา
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01344-2?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867423013442%3Fshowall%3Dtrue#%20
https://www.iflscience.com/for-first-time-mini-brains-have-been-grown-from-human-fetal-brain-tissue-72369
https://www.livescience.com/health/neuroscience/in-a-1st-minibrains-grown-from-fetal-brain-tissue
https://www.sciencealert.com/this-mini-brain-is-made-from-real-tissue-and-it-has-huge-potential