นักวิจัยจากสถาบันแม็กซ์พลังค์เพื่อพันธุศาสตร์โมเลกุล และสถาบันเทคโนโลยีชีวภาพโมเลกุลของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งออสเตรีย ได้ค้นพบ ‘ปุ่มหยุดชั่วคราาว’ ในช่วงเริ่มแรกของพัฒนาการมนุษย์ ซึ่งเป็นที่ถกเถียงกันมานานแล้วว่ามนุษย์สามารถควบคุม ‘เวลา’ ในการพัฒนาการของเผ่าพันธุ์ตัวเองได้หรือไม่
การศึกษาใหม่นี้ที่พึ่งเผยแพร่บนวารสาร Cell ชี้ให้เห็นว่า ‘ปุ่มหยุดชั่วคราว’ นี้สามารถเปิดใช้งานได้ในเซลล์มนุษย์ ทีมวิจัยเชื่อว่าการค้นพบนี้จะมีความสำคัญอย่างมากต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับชีวิตมนุษย์ในช่วงแรกของชีวิต และอาจช่วยปรับปรุงเทคโนโลยีการสืบพันธุ์ในอนาคตได้อย่างยอดเยี่ยม
“การทดลองในหลอดทดลองเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า เช่นเดียวกับสปีชีส์อื่น ๆ ความสามารถในการเข้าสู่ภาวะพักตัวนั้น เกิดขึ้นในเซลล์ของมนุษย์รอบระยะบลาสโตซิสต์และสามารถกลับคืนสู่สภาวะเดิมได้ทั้งในระดับการทำงานและระดับโมเลกุล” ทีมวิจัยเขียน
ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์รู้มาสักพักแล้วว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดมีกลไกลที่เรียกว่า ‘เอ็มบริโอไดอะพอส’ (embryonic diapause) ซึ่งเป็นกลไกที่ทำให้การพัฒนาการของตัวอ่อน ‘หยุดลง’ ได้เป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน ระยะดังกล่าวนี้ทำให้เอ็มบริโอไม่สามารถฝังตัวในมดลูกได้
สิ่งนี้สร้างประโยชน์อย่างมากในการเอาตัวรอดตามฤดูกาล เนื่องจากมันช่วยให้สัตว์ตัวดังกล่าวสามารถ ‘รอ’ ให้ช่วงเวลาที่อาหารขาดแคลนหรือสถานการณ์ที่ไม่เอื้ออำนวยผ่านไปก่อนได้ จากนั้นสัตว์ตัวดังกล่าวก็กลับมาตั้งครรภ์ได้ใหม่เมื่อสภาพแวดล้อมดีขึ้น และช่วยให้แม่กับลูกมีโอกาสรอดเพิ่มเติม
สัตว์ฟันแทะ หมี แบดเจอร์ จิงโจ้ กวาง และสัตว์อื่น ๆ สามารถใช้ประโยชน์จากกระบวนการนี้ได้ตามธรรมชาติ แต่อย่างไรก็ตามกลไกดังกล่าวนี้ยังไม่เป็นที่ชัดเจนในมนุษย์ว่าสามารถใช้ ‘เอ็มบริโอไดอะพอส’ ได้หรือไม่ หรือเราได้สูญเสียความสามารถนี้ไปแล้วจากวิวัฒนาการ
“ระยะเวลาพัฒนาการของบลาสทอยด์ (Blastoid: เป็นเซลล์ชนิดหนึ่งที่เลียนแบบการพัฒนาของตัวอ่อนในช่วงแรก) สามารถยืดออกไปได้รอบระยะบลาสโตซิสต์ ซึ่งเป็นระยะที่ไดอะพอสเกิดขึ้นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่” ธานูร์ พี. ไอเยอร์ (Dhanur P. Iyer) ผู้เขียนคนแรกกล่าว
ขณะที่ นิโคลัส ริฟรอน (Nicolas Rivron) จากสถาบันเทคโนโลยีชีวภาพโมเลกุลให้ความเห็นเพิ่มเติมว่า “ศักยภาพนี้อาจเป็นเพียงเศษเสี้ยวของกระบวนการวิวัฒนาการที่เราไม่ได้ใช้ประโยชน์อีกต่อไป”
แต่เมื่อทีมวิจัยได้ศึกษาโดยละเอียด ผลลัพธ์ก็ทำให้พวกเขาประหลาดใจ “แม้ว่าเราจะสูญเสียความสามารถในการเข้าสู่ช่วงพักตัวตามธรรมชาติแล้ว แต่การทดลองเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเรายังคงรักษาความสามารถภายในนี้เอาไว้ และอาจปลดปล่อยมันออกมาได้ในที่สุด” ริฟรอน เสริม
เรื่องกลับกลายเป็นว่ากลไกดังกล่าวยังคงมีอยู่แต่ในลักษณะนิ่ง ๆ (หรืออยู่เฉย ๆ) โดยในการวิจัยนี้นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ทำการทดลองกับตัวอ่อนมนุษย์จริง ๆ แต่ใช้เซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์แทนและแบบจำลองระยะบลาสโตซิสต์นั้นก็ใช้เซลล์ต้นกำเนิดที่เรียกว่า บลาสทอยด์
เซลล์เหล่านี้ถูกใช้ทางวิทยาศสตร์กันอย่างแพร่หลายและได้รับการยอมรับว่าเป็นทางเลือกที่มีจริยธรรมแทนการใช้ตัวอ่อนจริง ๆ เพื่อการศึกษา โดยในขณะที่ทีมวิจัยได้ทดลองกับเซลล์เหล่านั้นพวกเขาก็สามารถระบุกระบวนการทางโมเลกุลเฉพาะที่เรียกว่า ‘เส้นทาง mTOR’ การปรับปรับเปลี่ยนลำดับโมเลกุลทำให้ mTOR ส่งสัญญาณในลักษณะที่คล้ายกันช่วงไดอะพอสมาก
“เส้นทาง mTOR นี้เป็นตัวควบคุมหลักในการเจริญเติบโตและการพัฒนาในตัวอ่อนของหนู” ไอแดน บูลุต-คาร์สลิโอกลู (Aydan Bulut-Karslioglu) หนึ่งในทีมวิจัย กล่าว “เมื่อเราใช้สารยับยั้ง mTOR กับเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์และบลาสทอยด์ เราพบว่ามีความล่าช้าในการพัฒนาซึ่งหมายความว่าเซลล์มนุษย์สามารถใช้กลไกระดับโมเลกุลเพื่อกระตุ้นการตอบสนองแบบไดอะพอสได้”
ในช่วงที่เซลล์อยู่ในสภาวะพักตัวนี้ การแบ่งตัวและการพัฒนาของเซลล์จะเกิดขึ้นในอัตราที่ลดลง และที่สำคัญก็คือบลาสทอยด์เหล่านั้นไม่สามารถเกาะติดกับเยี่อบุโพรงมดลูกได้ง่ายนัก ซึ่งเป็นหลักฐานเพิ่มเติมที่บ่งชี้ว่าเป็นไดอะพอสที่เกิดขึ้นแบบเดียวกับที่พบในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเท่านั้น และเมื่อเส้นทาง mTOR ถูกกระตุ้นอีกครั้ง บลาสทอยด์ก็จะกลับไปสู่กระบวนการพัฒนาปกติทันที
แม้จะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นมาก แต่การวิจัยนี้ก็อาจมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเทคโนโลยีการสืบพันธุ์เช่นการทำเด็กหลอดแก้ว
“ในแง่เหนึ่ง การพัฒนาที่รวดเร็วขึ้นนี้เป็นที่ทราบกันดีว่าจะเพิ่มอัตราความสำเร็จของการปฏิสนธิในหลอดแก้ว (IVF) และการเพิ่มกิจกรรมของ mTOR ก็สามารถทำให้สำเร็จได้” ริฟรอน อธิบาย “แต่ในอีกแง่หนึ่ง การกระตุ้นสถานะพักตัวในระหว่างขั้นตอนการทำ IVF อาจช่วยให้มีเวลาที่ยาวนานขึ้นในการประเมินสุขภาพของตัวอ่อนและประสานกับแม่เพื่อการฝังตัวที่ดีขึ้นภายในมดลูก”
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://www.popularmechanics.com