ทะลุกรอบ

ป๋วย อุ่นใจ

 

ตัวอ่อนสังเคราะห์

: คลังเพาะอวัยวะ

มีใครชอบดูซีรีส์เกาหลีมั้ยครับ?

ตอนนี้ ทั้งบ้านของผมเลย กำลังติดซีรีส์เกาหลีอยู่เรื่องหนึ่ง ก็คือเรื่อง “Alchemy of Souls” หรือชื่อไทย “เล่นแร่แปรวิญญาณ” ซึ่งเป็นซีรีส์แนวย้อนยุคของเกาหลี ที่มีเนื้อหาสนุกน่าติดตามดีอยู่ ใครยังไม่ได้ดู และไม่มีอะไรทำ ก็ลองไปดูกันได้ครับ

ในเรื่อง มีกล่าวถึงกลุ่มนักเวทย์กลุ่มหนึ่งที่ทรงอิทธิฤทธิ์จนสามารถเคลื่อนย้ายวิญญาณไปสิงสู่ในร่างคนอื่นแล้วยึดครองเอาร่างนั้นเป็นของตัวได้ ที่เรียกว่าผู้แปรวิญญาณ และตราบใดที่พวกเขาหาร่างใหม่มาเปลี่ยนได้เรื่อยๆ พวกผู้แปรวิญญาณพวกนี้ก็จะเป็นอมตะ เพราะเมื่อไรที่ร่างเดิมเสื่อม พวกเขาก็เปลี่ยนร่างใหม่ไปเรื่อยๆ

และหลังจากอ่านอะไรไปเรื่อยก็ไปสะดุดกับข่าวน่าสนใจเกี่ยวกับสตาร์ตอัพใหม่เพิ่งเปิดตัวไปที่อิสราเอล “รีนิววัลไบโอ (Renewal bio)” ที่เปิดกระแสบ้าระห่ำสะเทือนวงการชีวจริยธรรม และเทคโนโลยีชีวภาพ

“พวกเขาวางแผนเพาะตัวอ่อนมนุษย์ในขวด เพื่อเก็บเกี่ยวอวัยวะ!!!”

ภาพตัวอ่อนมนุษย์เวอร์ชั่นมินิที่มีอวัยวะครบถ้วนสมบูรณ์ทุกประการ ยกเว้นสมองเริ่มผุดขึ้นมาในจินตนาการ จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณสามารถปลูกถ่ายสมองของคุณเข้าไปยังร่างใหม่ที่เพาะเลี้ยงขึ้นมาจากเซลล์ของคุณเองได้…

ภาพของผู้แปรวิญญาณในซีรีส์เกาหลีเริ่มผุดขึ้นมาในหัว บางทีความฟุ้งซ่านก็จุดประกายไอเดียที่น่าสนใจได้ไม่น้อย

แม้ในเว็บไซต์ของรีนิววัลไบโอจะไม่ยอมเปิดข้อมูลอะไรเกี่ยวกับเทคโนโลยีของเขามากนัก แต่ชัดเจนว่าบริษัทนี้สปินออฟออกมาจากห้องแล็บของเจคอป แฮนนา (Jacob Hanna) นักอณูพันธุศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์แมนน์ (Weizmann Institute of Science) ในอิสราเอล

เจคอปติดใจชีววิทยาพัฒนาการ (Developmental Biology) และเลือกที่จะหาวิธีศึกษาการพัฒนาการของตัวอ่อนในระยะต้น ตั้งแต่หลังปฏิสนธิ (อสุจิผสมกับไข่) ไปจนถึงเริ่มสร้างอวัยวะ เขามองว่าถ้าเราเข้าใจการสื่อสารกันของเซลล์ในระยะแรกได้ เราอาจจะกำหนดชะตาของเซลล์ให้พัฒนาไปเป็นอวัยวะอะไรก็ได้ตามใจปรารถนา

“ตัวอ่อนก็คือเครื่องจักรที่ใช้ในการสร้างอวัยวะที่ดีที่สุด เป็นเครื่องพิมพ์ชีวภาพสามมิติ” เจคอปกล่าว เขาเชื่อว่าถ้าเขาสามารถเข้าใจกระบวนการพัฒนาการได้อย่างถ่องแท้ เขาจะสามารถใช้ตัวอ่อนเพื่อผลิตวัสดุที่หายากอย่างอวัยวะ (หรือแม้แต่ร่างกาย) เวอร์ชั่นอะไหล่ได้

ทว่า ข้อมูลเกี่ยวกับพัฒนาการของตัวอ่อนส่วนใหญ่มักจะได้มาจากการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของตัวอ่อนของสัตว์ที่พัฒนาขึ้นมาในไข่ที่ใสและมองทะลุผ่านได้เช่นในปลาหรือในกบ หรือไม่ก็จากรูปลักษณ์ของตัวอ่อนที่ถูกผ่าออกมาศึกษาในแต่ละช่วงระยะของการตั้งครรภ์ ซึ่งแม้จะพอทำให้เห็นภาพรวมของทั้งกระบวนการได้ แต่การศึกษากลไกและสัญญาณต่างๆ ที่จำเป็นในการกำหนดชะตาชีวิตของเซลล์นั้นยังเป็นเรื่องที่ท้าทาย

เขาเชื่อว่าถ้าเราสามารถติดตามสัญญาณและกลไกของการเจริญของตัวอ่อนได้นอกมดลูก (ex utero) เราก็น่าที่จะเข้าใจกระบวนการนี้ได้ดีขึ้นอย่างมหาศาล อาจถึงขั้นที่จะควบคุมกระบวนการทั้งหมดได้

“ถ้าคุณบ่มเพาะตัวอ่อนที่สภาพแวดล้อมเหมาะสมได้ รหัสพันธุกรรมของมันจะเริ่มทำงานเหมือนแถวของชิ้นโดมิโน เมื่อชิ้นหนึ่งล้ม ชิ้นที่เหลือก็จะล้มเรียงตามกันไปเรื่อยๆ จนหมดแถว” เจคอปกล่าว

“จุดมุ่งหมายของเราก็คือต้องการจำลองแบบสภาวะที่เราสามารถติดตามทุกเหตุการณ์ที่ชิ้นโดมิโนล้มชนชิ้นต่อไปในแถวได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งถ้าทำได้สำเร็จ งานวิจัยทางชีววิทยาพัฒนาการจะเดินหน้าไปได้ไวราวก้าวกระโดด”

 

หลังจากที่ซุ่มวิจัยอยู่เกือบทศวรรษ พวกเขาก็สามารถพัฒนาวิธีการบ่มเพาะตัวอ่อนนอกครรภ์ หรือที่หลายคนอาจจะเรียกว่า “ครรภ์ประดิษฐ์ (artificial womb)” ได้เป็นผลสำเร็จ

วิธีของเจคอปแบ่งเป็นสองขั้นตอน

ขั้นแรกคือเลือกตัวอ่อนที่เริ่มแบ่งเซลล์จนมีราวๆ 250 เซลล์มาเลี้ยงในอาหารเพาะเลี้ยงพิเศษ ซึ่งถ้าปล่อยให้เจริญเติบโตไปเรื่อยๆ ในขวดเพาะเลี้ยง พวกตัวอ่อนที่อยู่ในนั้นก็จะค่อยๆ แบ่งเซลล์เพิ่มและเริ่มแบ่งเนื้อเยื่อออกเป็นสามชั้น ซึ่งก็คือชั้นนอก ชั้นกลาง และชั้นใน

และหลังผ่านระยะสองวัน ก้อนตัวอ่อนจะถูกย้ายมาเลี้ยงในขวดที่หมุนอยู่กับโรลเลอร์ (roller) ในสภาวะที่ถูกควบคุมเป็นอย่างดี ทั้งในเรื่องของสารอาหารที่ให้ สารเคมี สัญญาณ อุณหภูมิ แรงดันของก๊าซต่างๆ รวมถึงปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ ด้วย

ระยะนี้ตัวอ่อนที่เพาะเลี้ยงจะเริ่มมีการพัฒนาต่อจนเริ่มเห็นเป็นโครงสร้างร่างกายและระบบอวัยวะต่างๆ ได้อย่างชัดเจน

ไอเดีย “ครรภ์ประดิษฐ์” นี้เริ่มตั้งแต่ช่วงยุค 30s แต่ส่วนใหญ่มักจะอยู่รอดไปไม่ถึงฝั่ง และที่ดูจะมีความหวังมากที่สุด ก็น่าจะเป็นของทีมเจคอปนี่แหละ เพราะวิธีการของเขาสามารถบ่มเพาะตัวอ่อนหนูนอกครรภ์ได้ยาวนานจนถึงอายุ 6 วันจนสามารถเห็นเนื้อเยื่อเริ่มมาเรียงตัวกันเป็นระบบอวัยวะต่างๆ ได้เกือบครบ

และถ้านับว่าหนูมีระยะตั้งครรภ์แค่ 20 วัน การยื้อตัวอ่อนให้พัฒนานอกมดลูกได้นานขนาดนี้ ก็ต้องยอมรับว่ายิ่งใหญ่และล้ำหน้าไปได้ไกลกว่าคนอื่นๆ มากที่สุดแล้ว

 

ในช่วงกลางปี 2021 เจคอปก็เปิดตัววิธีการเพาะเลี้ยงตัวอ่อนหนูของเขาในเปเปอร์ “Ex utero mouse embryogenesis from pre-gastrulation to late organogenesis” ในวารสาร Nature

“สำหรับพวกเรา การพัฒนาอวัยวะและระบบร่างกาย ถือว่าเป็นทั้งปริศนาและประเด็นที่น่าสนใจศึกษาที่สุดในด้านงานวิจัยพัฒนาการของตัวอ่อน ซึ่งในตอนนี้ เราเริ่มที่จะทำความเข้าใจได้ละเอียดอย่างน่าอัศจรรย์” แค่เพียงประเดี๋ยวเดียว ผลงานของเจคอปก็กลายเป็นทอล์กออฟเดอะทาวน์แห่งวงการชีววิทยาพัฒนาการ

แต่นั่นยังไม่น่าตื่นเต้นพอ ในเฟสต่อมา เจคอปไม่อยากเริ่มทำการทดลองกับตัวอ่อนที่ต้องผ่านการปฏิสนธิ เขาอยากทำอะไรที่แอดวานซ์กว่าเดิม และเริ่มทำวิจัยกับสเต็มเซลล์ เขาสงสัยว่าถ้าคุมสภาพแวดล้อมและเงื่อนไขในการเพาะเลี้ยงดีๆ จะเป็นไปได้มั้ยที่จะกระตุ้นให้สเต็มเซลล์ยอมแบ่งเซลล์ขยายต่อจนถึงขั้นเป็นตัวอ่อนที่เริ่มสร้างอวัยวะ?

ถ้ามองลึกลงไปในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิต พวกมันจะมีการสื่อสารกันอยู่ตลอดเวลาผ่านทางการปลดปล่อยสัญญาณเคมีที่ช่วยบ่งบอกให้พวกมันรับรู้ได้ว่าควรจะตอบสนองแบบใด

ที่จริงแล้ว มีนักวิทยาศาสตร์มากมายที่เพียรพยายามที่จะศึกษาบทบาทของสัญญาณเคมีแต่ละชนิด และค้นหาวิธีที่จะหลอกสัญญาณให้เซลล์เปลี่ยนชะตาไปตามที่ต้องการเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณที่ให้ไป

ปัจจุบัน เราสามารถเปลี่ยนเซลล์ร่างกายกลับไปเป็นสเต็มเซลล์ได้แล้ว แถมยังสามารถเปลี่ยนสเต็มเซลล์ให้กลายไปเป็นพวกอวัยวะจิ๋วที่เรียกว่าออร์แกนอยด์ได้อีกด้วย

“สิ่งที่ท้าทายจริงๆ สำหรับสเต็มเซลล์คือต้องทำความเข้าใจให้ได้ว่าพวกมันรู้ได้อย่างไรว่าควรจะทำอะไรต่อ แล้วพวกมันรู้ได้อย่างไรว่าจะต้องเคลื่อนพลไปรวมตัวกันที่ไหนแล้วสร้างเป็นอวัยวะอะไรในบริเวณที่จำเพาะในตัวอ่อน”

 

ต่อยอดจากเปเปอร์ Nature ที่เขาทำกับตัวอ่อนหนู เจคอปทดลองแบบเดียวกันกับสเต็มเซลล์ ครรภ์ประดิษฐ์ของเขายังคงให้ผลการทดลองที่น่าตื่นเต้น แม้ว่าสเต็มเซลล์ส่วนใหญ่ราวๆ 85 เปอร์เซ็นต์จะไม่รอด แต่ก็ยังมีบางเซลล์ที่หลงเหลือและสามารถพัฒนาต่อจนกลายเป็นตัวอ่อนในระยะต่อๆ มาได้สำเร็จ

เจคอปเรียกตัวอ่อนที่สร้างจากสเต็มเซลล์พวกนี้ว่าตัวอ่อนสังเคราะห์ (synthetic embryo) และตีพิมพ์ความก้าวหน้าครั้งนี้วารสาร Cell เมื่อต้นเดือนสิงหาคม 2022 ที่ผ่านมา

แต่ตัวอ่อนสังเคราะห์ ในมุมของเจคอป ยังไม่ถือว่าเป็นตัวอ่อนจริงๆ เพราะแม้จะเอาไปฝากครรภ์ ก็ไม่อาจจะอยู่รอดได้จนถึงคลอด แต่มาถึงขั้นนี้ได้ ก็ทำให้นักชีววิทยาจริยธรรมเริ่มหนาวๆ ร้อนๆ จนอาจต้องเรียกประชุมคุยกันเรื่องนี้แล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเจคอปเริ่มเปิดเผยให้เห็นแผนการที่จะทำการทดลองกับเซลล์มนุษย์ แถมยังผุดรีนิววัลไบโอขึ้นมาอีก

“ตอนนี้อาจจะเป็นเวลาที่ดีที่จะพิจารณากันเรื่องกรอบของจริยธรรมและกฎหมายที่จะจัดการงานวิจัย อัพเดตและควบคุมการเอาตัวอ่อนสังเคราะห์ของมนุษย์ไปใช้” เจมส์ บริสโค (James Briscoe) นักวิจัยจากสถาบันฟรานซิส คริกในลอนดอนกล่าว “แม้ว่าเราอาจจะยังไม่ได้เห็นตัวอ่อนมนุษย์สังเคราะห์ที่จะเติบโตขึ้นมาจากการเพาะเลี้ยงสเต็มเซลล์อย่างเดียวแน่ในเร็วๆ นี้ก็ตาม”

“อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมนี้จะผลักทั้งวงการให้เดินไปข้างหน้า” พอล ทีซาร์ (Paul Tesar) จากมหาวิทยาลัยเคสเวสเทิร์นรีเซิร์ฟ (Case Western Reserve University) ในสหรัฐอเมริกากล่าว

“เรากำลังข้ามอาณาจักรแห่งการเนรมิตตัวอ่อนและอาจจะเป็นสิ่งมีชีวิตเลยก็ได้จากอากาศ นี่คือจุดพลิกผันครั้งใหญ่ของวงการ”

 

ในมุมมองของเจคอป เปลี่ยนหัวต่อตัวใหม่ หรือเก็บเกี่ยวอวัยวะสำคัญๆ อย่างหัวใจ ตับ ปอดมาใช้ ก็ยังอาจจะไกลเกินฝัน แต่ถ้ามองว่าจะเลี้ยงเอาเซลล์เม็ดเลือดหรือเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันที่สามารถนำไปปลูกถ่ายเพื่อช่วยทำให้ร่างกายของเหล่าผู้อาวุโสในสังคมผู้สูงอายุมีภูมิต้านทานโรคมากขึ้น รู้สึกกระฉับกระเฉงย้อนวัยได้มากขึ้น แค่นั้นก็น่าจะทำได้ และที่จริง ถ้าทำได้แค่นั้น ผลตอบรับก็น่าจะน่าสนใจแล้ว นี่ไม่นับว่าเทคโนโลยีนี้อาจจะเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่จะช่วยสานฝันให้กับกลุ่มผู้มีบุตรยากและกลุ่มคนหลากหลายทางเพศได้ด้วย

ใครจะเดาได้ว่างานวิจัยชีววิทยาพัฒนาการแบบฮาร์ดคอร์อย่างงานขอเจคอป ที่ถือว่าเป็นวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ที่หลายๆ คนมองว่าเป็นงานวิจัยขึ้นหิ้งจะกลับกลายมาเป็นเทคโนโลยีที่อาจจะพลิกโฉมการรักษาโรคต่างๆ ของร่างกายไปแบบหน้ามือเป็นหลังมือได้เช่นนี้

บางที หากมีวิสัยทัศน์ที่ดี การลงทุนในวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ก็อาจให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่า (และยั่งยืน) กว่าที่คิด…

ใต้ภาพ

ภาพตัวอ่อนหนูที่เจริญอยู่ในครรภ์ประดิษฐ์เป็นเวลาหกวันก่อนที่จะไปฝังตัวในครรภ์ของหนูจริงและถูกผ่าออกมาศึกษาแบบแผนการแสดงออกของโปรตีนจากอวัยวะต่างๆ ในวันที่สิบเอ็ด (ภาพโดย Hanna Laboratory, Weizmann Institute of Science)

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022