ทะลุกรอบ

ป๋วย อุ่นใจ

 

ฟื้นชีพสมอง

ด้วยน้องสาหร่าย

 

ตอนกินมื้อเที่ยงกับเพื่อน ปกติคุณคุยเรื่องอะไร? สิ่งที่เกิดขึ้นในระหว่างเดตเมื่อวาน ซีรีส์เรื่องใหม่ที่กำลังจะออนแอร์ หรือว่านโยบายใหม่ๆ ในที่ทำงาน?

แต่ระหว่างพักเที่ยง นักประสาทวิทยา ฮานส์ สตราการ์ (Hans Straka) และนักพฤกษศาสตร์ยอร์ก นิกเคลเซน (Jorg Nickelsen) จากมหาวิทยาลัยลุดวิก แมกซิมิเลียน (Ludwig Maximilian University) กำลังคุยกันถึงความเป็นไปได้ที่พวกเขาจะทำงานร่วมกัน

ฮานส์สนใจเรื่องการทำงานของสมอง เทคนิคที่เขาชอบใช้ประจำ คือ การเด็ดหัวของลูกอ๊อดออกมา แล้วเอาไปรักษาไว้ในอาหารเหลวที่มีสารอาหารจำเป็นและออกซิเจนเพียงพอที่จะให้หัวลูกอ๊อดมีชีวิตอยู่ได้ราวสองสามวัน ซึ่งโดยส่วนมากก็เพียงพอแล้วที่จะศึกษากระบวนการต่างๆ ของสมอง จุดเด่นของวิธีนี้ก็คือเขาและทีมวิจัยจะสามารถควบคุมปริมาณออกซิเจนที่สมองลูกอ๊อดจะได้รับได้ง่าย และยังคุมสารอาหารต่างได้อีกด้วย

ในขณะที่ความสนใจของยอร์กจะอยู่ที่เรื่องวิวัฒนาการของคลอโรพลาสต์ และการสังเคราะห์แสง การอยู่ร่วมกันแบบเกื้อกูลของสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน

ซึ่งสัตว์หลายชนิด ก็อยู่ร่วมกันกับสาหร่ายได้อย่างเช่นไฮดรา ปะการัง หรือแม้แต่ทากทะเล (sea slug) ที่ชิงเอาคลอโรพลาสต์ของสาหร่ายมาไว้ใช้สร้างพลังงานให้ตนเองผ่านกระบวนการที่เรียกว่า “เครปโตพลาสตี (kleptoplasty)”

โปรเจ็กต์ร่วมของสองคนนี้ต้องไม่ธรรมดาอย่างแน่นอน

หลังจากมื้อเที่ยงวันนั้น มายรา ชาเวซ (Myra Chavez) นักวิจัยหลังปริญญาเอกของยอร์กก็เริ่มงานใหม่ คือ ต้องเพาะเลี้ยงสาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียว (Chlamydomonas reinhardtii) และไซแอนโนแบคทีเรีย (Synnechocystis sp. PCC6803 ส่งไปให้ซูซาน โอซูเกอร์ (Suzan Ozugur) นักศึกษาปริญญาเอกของฮานส์ เพื่อฉีดเข้าไปในหัวใจ (transcardial injection) ของลูกอ๊อดที่ขาหน้าเพิ่งจะงอก

หัวใจที่เต้นตุ๊บๆ ของลูกอ๊อดสูบฉีดเซลล์สาหร่ายให้กระจายไปตามเส้นเลือดที่หล่อเลี้ยงทั่วร่างของลูกอ๊อดตัวจิ๋ว ไม่เว้นแม้แต่สมองเล็กๆ ของมัน

การทดลองสุดประหลาดถูกออกแบบขึ้นมาเพราะฮานส์กับยอร์กอยากรู้ว่าสาหร่ายจะสามารถถูกเอามาใช้เพื่อเป็นแหล่งออกซิเจนให้สมองลูกอ๊อดได้หรือไม่

“ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมามีหลายโครงการเพื่อศึกษาการอยู่ร่วมกันแบบเกื้อกูลระหว่างสัตว์กับสาหร่ายแบบที่สร้างขึ้นมาเองโดยมนุษย์ บางทีการจะเพิ่มข้าไป ก็ถึงขนาดต้องปรับสรีรวิทยาของสัตว์มีกระดูกสันหลังไปเลยก็มี” ไรอัน เคอร์นี (Ryan Kerny) นักวิทยาศาสตร์จากวิทยาลัยเกตตี้สเบิร์ก (Gettysburg college) ผู้เชี่ยวชาญการอยู่ร่วมกันแบบเกื้อกูลของสาหร่ายกับซาลาแมนเดอร์กล่าว

แต่งานของฮานส์กับยอร์กนี่หลุดโลกจริงๆ!

 

หลังจากที่ฉีดสาหร่ายเข้าหัวใจไปเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ทีมวิจัยของฮานส์ก็ดำเนินการเด็ดหัวลูกอ๊อดออกมาเลี้ยงรักษาเอาไว้ในอาหารเหลวของเขาเพื่อศึกษาสมอง

และเพื่อให้สมองลูกอ๊อดประสบกับ สภาวะขาดออกซิเจน หรือที่เรียกกันว่า “ไฮพอกเซีย (hypoxia)” ฮานส์ลดปริมาณก๊าซออกซิเจนในอาหารเพาะเลี้ยงลงจนเกือบหมด จนกิจกรรมต่างๆ ในสมองของลูกอ๊อดเริ่มที่จะหยุดลง และท้ายที่สุดก็นิ่งสนิทไม่ตอบสนองอะไรอีกต่อไป

พวกเขาเริ่มส่องไฟเข้าไปในร่างใสๆ ที่แน่นิ่งไม่ไหวติงของลูกอ๊อด เพื่อลองกระตุ้นให้สาหร่ายเริ่มสร้างออกซิเจนออกมาเองผ่านทางกระบวนการสังเคราะห์แสง โดยมีความหวังเอาไว้ว่าถ้าสาหร่ายสามารถสร้างออกซิเจนได้มากพอ สมองของลูกอ๊อดจะยังกลับมารอดและเริ่มมีกิจกรรมขี้นมาใหม่ได้อีก

น่าอัศจรรย์ เพียงแค่ไม่ถึงยี่สิบนาทีหลังจากที่พวกเขาส่องแสงเข้าไปในตัวลูกอ๊อด เซลล์สมองของลูกอ๊อดที่ดูเหมือนจะนิ่งไปแล้วเริ่มฟื้นชีพกลับมาส่งกระแสประสาทกันอีกครั้ง

และนั่นเป็นอะไรที่น่ากรี๊ดมากสำหรับฮานส์ ยอร์กและทีมงาน

 

ออกซิเจนจากการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายในเส้นเลือดสามารถฟื้นชีพสมองลูกอ๊อดจากสภาวะไฮพอกเซียได้ไวกว่าการรีบเติมก๊าซออกซิเจนกลับเข้าไปในอาหารเพาะเลี้ยงถึงสองเท่า

“พวกเราได้แสดงให้เห็นถึงบทพิสูจน์หลักการที่ทั้งน่าเชื่อถือและได้ผลอย่างน่าทึ่งได้สำเร็จ และในมุมมองของผม มันช่างเป็นการทดลองที่สวยงาม” ฮานส์กล่าว “แต่การเป็นไปตามหลักการนั้นไม่ได้หมายความว่าจะสามารถเอามาประยุกต์ใช้ได้ในท้ายที่สุด แต่จะเป็นก้าวแรกที่จะช่วยกระตุ้นให้เกิดการศึกษาอื่นๆ ต่อยอดต่อไป”

ฮานส์ให้สัมภาษณ์ต่อว่างานนี้จะพัฒนาเอามาใช้งานให้ได้จริงๆ ในทางการแพทย์นั้นคงต้องพัฒนาอีกไกล

ต้องยอมรับว่างานนี้เป็นงานบุกเบิกแนวทะลุกรอบที่เรียกว่าทำให้หลายคนต้องอ้าปากค้างเพราะไม่คิดว่าจะเกิดขึ้นได้ และแม้จะทำจนสำเร็จเห็นผลได้เด่นชัดแบบนี้แล้ว การพัฒนาต่อก็ยังไม่ชัด

เพราะด้วยข้อมูลที่มีตอนนี้ เรายังสิ่งที่ไม่รู้อีกมาก

ด้วยเวลาที่ใช้ไปในการทดลองทั้งหมดนั้นมันยังไม่นานพอที่จะเห็นได้ว่าสาหร่ายจะอยู่รอดภายในร่างกายของสัตว์ได้นานแค่ไหน แล้วจะส่งผลอะไรแปลกๆ กับร่างกายของสัตว์ อย่างเช่น การกระตุ้นการแพ้รุนแรง ภาวะออกซิเจนในเลือดมากเกินไปจนเป็นพิษ เซลล์สาหร่ายอุดตันในเส้นเลือด การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแปลกๆ หรือผลกระทบแบบที่ไม่มีใครเคยคาดคิดถึงมาก่อนหรือไม่

การจะนำไปใช้ต่อ จึงต้องรอการศึกษาพื้นฐานอีกมากพอสมควร

 

แต่แม้ว่างานนี้จะยังไม่ถึงขั้นนำไปใช้ประโยชน์ได้จริงในเชิงอุตสาหกรรม แต่ฮานส์ก็ยังมองเห็นช่องทางในการพัฒนาต่อ

กระบวนการแบบเดียวกันนี้อาจจะสามารถนำมาช่วยต่อยอดในการพัฒนากระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่ต้องการออกซิเจนในปริมาณที่มาก หรือแม้แต่ออร์แกนอยด์ที่ปกติแล้ว การเพาะเลี้ยงนั้นจะทำได้ยากแสนยากก็อาจจะเป็นไปได้

“เมื่อคุณมีไอเดียใหม่ๆ และมีคอนเซ็ปต์ใหม่ๆ ที่อยากค้นคว้า นี่คือหนึ่งในหนทางสำหรับขับเคลื่อนวิทยาศาสตร์” ฮานส์กล่าว “และถ้าคุณเปิดใจและคิดให้ถี่ถ้วน แทบไม่ทันตั้งตัว คุณก็อาจจะเห็นหนทางและความเป็นไปได้ทั้งหมดจากไอเดียเพียงแค่ไอเดียเดียว”

งานวิจัยหลุดโลกแบบนี้แหละที่จะช่วยกระตุกต่อมคิด ให้มองไปข้างหน้า แม้จะดูบ้า (ในเชิงหลักการ) แต่ก็ต้องบอกว่าน่าสนใจใครจะรู้ล่ะครับ ไม่แน่ว่าเทคโนโลยีครรภ์ประดิษฐ์ (artificial womb) หรือเฟอร์เมนเตอร์เพาะเลี้ยงอะไหล่อวัยวะปลูกถ่ายในอนาคตอาจจะมีสีเขียวของสาหร่ายลงไปผสมอยู่ก็เป็นได้

บอกเลยเทรนด์ Go Green กำลังมา!