สไมลีเฟซ กับอะไหล่จอประสาทตา ในหลอดทดลอง/ทะลุกรอบ ป๋วย อุ่นใจ

ดร. ป๋วย อุ่นใจ

ทะลุกรอบ

ป๋วย อุ่นใจ

 

สไมลีเฟซ

กับอะไหล่จอประสาทตา

ในหลอดทดลอง

 

รู้จักภาพหน้ายิ้ม สไมลีเฟซ (smiley face) กันมั้ยครับ?

ภาพของก้อนเซลล์กลมๆ สีอมเหลือง กับลูกกะตาสีดำๆ เล็กๆ ในจานเพาะเลี้ยงที่เพิ่งจะตีพิมพ์ลงในวารสาร Cell Stem Cell ทำให้ผมนึกถึงหน้ายิ้ม สไมลีเฟซ

แต่ที่จริงแล้ว มันคืออวัยวะเวอร์ชั่นจิ๋ว สามมิติ ที่เรียกว่า “ออร์แกนอยด์ (organoid)”

ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถเพาะเลี้ยงเซลล์และกระตุ้นให้เปลี่ยนเป็นออร์แกนอยด์ได้หลายอวัยวะแล้ว มีทั้งปอดมินิ (minilung) กระเพาะมินิ (ministomach) สมองมินิ (minibrain) ไตมินิ (minikidney) หลอดอาหารมินิ (miniesophagus) และอีกสารพัด

ที่น่าประทับใจมากที่สุดเห็นจะเป็น “หัวใจมินิ (miniheart)” ที่เต้นตุ๊บๆ ได้ในขวดเพาะเลี้ยงราวกับมีชีวิต หรือต่อมน้ำตาจิ๋วที่หลั่งน้ำตาออกมาได้ เมื่อถูกกระตุ้นด้วยฮอร์โมนอะดรีนาลีน (adrenaline)

หรือแม้แต่ต่อมพิษของงูพิษชนิดต่างๆ ที่ในตอนนี้ก็ถูกสกัดมาเพาะเลี้ยงเป็นออร์แกนอยด์ที่นอกจากจะมีโครงสร้างและมีเซลล์ชนิดต่างๆ ที่ถอดแบบมาจากต่อมพิษของงูจนแทบจะเหมือนเปี๊ยบแล้ว ยังสามารถผลิตและหลั่งน้ำพิษที่มีองค์ประกอบใกล้เคียงพิษของจริงจากงูตัวเป็นๆ ได้อีกด้วย

ในเวลานี้ในห้องปฏิบัติการของฮานส์ เคลเวอร์ (Hans Clevers) ที่มหาวิทยาลัยยูเทรซต์ ต่อมพิษงูหลากหลายชนิดจำนวนมากมายกำลังถูกเก็บรักษาไว้เป็นอย่างดีเพื่อการสร้างออร์แกนอยด์ต่อมพิษ

ซึ่งเป็นไปได้ว่าในอนาคต การพัฒนาการสร้างออร์แกนอยด์ต่อมพิษอาจจะช่วยทำให้นักพัฒนาเซรุ่มต้านพิษงูรุ่นใหม่สามารถสร้างเซรุ่มต้านพิษงูเก็บเอาไว้ได้เลยในสต๊อกจากการเพาะเลี้ยงออร์แกนอยด์ในหลอดทดลอง โดยไม่จำเป็นต้องเลี้ยงงูหรือออกไปตระเวนเสี่ยงชีวิตหางูมาเพื่อรีดพิษไว้ทำเซรุ่ม

ออร์แกนอยด์ที่เพิ่งจะตีพิมพ์เผยแพร่ออกมาในเปเปอร์นี้ คือ ออร์แกนอยด์สมองแต่ที่พิเศษคือมีตาจิ๋วที่เรียกว่าออพติกคัพ (optic cup) ถูกพัฒนาขึ้นมาด้วยโดยสมองหนึ่งก้อนจะมีออพติกคัพผุดขึ้นมาสองดวง

เนื่องจากออพติกคัพ คือต้นกำเนิดของจอประสาทตา หรือว่า เรตินา (retina) ซึ่งเป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุดในการมองเห็น

ที่จริงแล้ว การเพาะเลี้ยงเซลล์ตา หรือพวกออพติกคัพในหลอดทดลองนั้น ไม่ใช่เรื่องใหม่ เพราะในอดีต ก็มีการพัฒนาการเพาะเลี้ยงออพติกคัพ และจอประสาทตาแบบออร์แกนอยด์ในห้องปฏิบัติการอยู่แล้ว

แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีคนที่สามารถกระตุ้นให้ออพติกคัพสามารถเกิดขึ้นมาได้เองร่วมกับการเพาะเลี้ยงออร์แกนอยด์สมอง

ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมากเพราะการเพาะเลี้ยงแบบนี้อาจจะช่วยให้ข้อมูลเบื้องลึกที่น่าสนใจเกี่ยวกับกลไกการพัฒนาสมองและดวงตา

 

“งานวิจัยของเรานั้นสามารถไฮไลต์ศักยภาพที่น่าทึ่งของออร์แกนอยด์สมองที่จะสร้างโครงสร้างรับความรู้สึกปฐมภูมิที่ตอบสนองต่อแสงและประกอบไปด้วยเซลล์ชนิดที่ใกล้เคียงกับที่พบในร่างกาย” เจย์ โกพาลากริชนัน (Jay Gopalakrishnan) ผู้เชี่ยวชาญด้านออร์แกนอยด์จากมหาวิทยาลัยดึสเซิลดอร์ฟ (University Hospital D?sseldorf) ในประเทศเยอรมนีกล่าว

แต่การเลี้ยงสมองให้งอกตานั้นก็อาจจะไม่ใช่เรื่องปกติ เพื่อการนี้ ทีมวิจัยของเจย์จึงได้พัฒนาวิธีการเพาะเลี้ยงเซลล์แบบใหม่ โดยเลือกใช้สภาวะที่เหมาะสมในการกระตุ้นสเต็มเซลล์ที่มาจากเซลล์เนื้อเยื่อที่โตเต็มวัย (adult stem cell) แล้วที่เรียกว่า iPS (induced pluripotent stem cell) ให้เปลี่ยนกลายเป็นออร์แกนอยด์สมอง

ซึ่งออร์แกนอยด์ดังกล่าวนั้นจะสามารถพัฒนาสร้างออพติกคัพขึ้นมาได้ในราวๆ สามสิบวัน และจะเริ่มเจริญจนเห็นเป็นโครงสร้างได้เด่นชัดภายใน 50 วัน ซึ่งไล่เลี่ยกับระยะเวลาที่ตัวอ่อนมนุษย์ใช้ในการพัฒนาโครงสร้างจอประสาทตา ซึ่งอาจตีความได้ว่ากระบวนการเกิดออพติกคัพที่พบในหลอดทดลองนี้น่าจะใกล้เคียงกันกับกระบวนการการสร้างจอประสาทตาที่พบได้ในตัวอ่อนมนุษย์ในครรภ์มารดา

แม้ว่าการเพาะเลี้ยงอวัยวะในหลอดทดลอง จะฟังดูเหมือนหลุดออกมาจากหนังสยองขวัญ แต่ในมุมมองของเจย์ ออร์แกนอยด์สมองและจอตานี้มีคุณค่ามหาศาล เพราะมันจะเป็นตัวแทนที่ดีในการศึกษาพัฒนาการของตามนุษย์และกลไกการเชื่อมต่อกันระหว่างตากับสมอง

นอกจากนี้ ยังน่าจะสามารถนำมาใช้เป็นแบบจำลองเพื่อศึกษาชีววิทยาของโรคที่เกิดจากความบกพร่องของจอประสาทตาที่มีมาแต่กำเนิด หรือแม้แต่ใช้ในการสร้างเซลล์เรตินาสำหรับเพื่อการทดสอบยาเฉพาะตัวบุคคล และการปลูกถ่ายอวัยวะ

 

แต่นี่ไม่ใช่ one hit wonder แบบทดลองทีเดียวได้ออร์แกนอยด์มีสมองมีลูกตามาก้อนหนึ่งแล้วจบ จริงๆ แล้ว ทีมวิจัยของเจย์ได้ทำการทดลองสร้างออร์แกนอยด์สมองออกมากว่าสามร้อยก้อน และราวๆ 72 เปอร์เซ็นต์ของออร์แกนอยด์ของเขา หรือราวๆ สองร้อยสามสิบก้อนก็เริ่มผุดลูกตาขึ้นมาในหลอดทดลอง

ซึ่งหมายความว่าการทดลองนี้สามารถทำซ้ำได้เรื่อยๆ ไม่ยาก และถ้าใช้โปรโตคอลในการทำแบบเดียวกันกับที่เจย์และทีมใช้อยู่ ผลที่ได้ก็น่าจะเป็นที่น่าพึงพอใจ เรียกว่าน่าจะมีโอกาสเจอออร์แกนอยด์สไมลีเฟซที่มีหนึ่งสมองกับสองลูกตาได้เกือบตลอด

หนทางในการพัฒนาก็ยังคงไม่จบ

เพราะการเพาะเลี้ยงแม้จะให้ผลดีให้ออร์แกนอยด์ที่ต้องการได้จำนวนมาก แต่จะให้เลี้ยงแล้ว รอห้าสิบวันทุกรอบก็คงไม่สะดวกเท่าไรในการเตรียมตัวอย่างเพื่อการศึกษาและทดสอบยา

ภารกิจจึงยังไม่จบ เฟสต่อไปในแผนคือจะต้องเฟ้นหากรรมวิธีในการเก็บรักษาสมองจิ๋วและออพติกคัพเพื่อให้สามารถเก็บเอาไว้ใช้งานได้เป็นระยะเวลายาวนาน

ซึ่งไม่ใช่เรื่องง่ายเลยที่จะทำ เพราะโดยปกติแล้ว เซลล์หรือออร์แกนอยด์ในขวดเพาะเลี้ยงก็จะเจริญเติบโตใช้อาหารเลี้ยงเซลล์ไปเรื่อยๆ จนหมด

และถ้าไม่ดูแลใส่ใจ เปลี่ยนอาหารให้ ไม่นานเซลล์หรือออร์แกนอยด์ก็จะใช้อาหารเพาะเลี้ยงจนหมด และก็จะขาดแคลนอาหารจนค่อยๆ ตายลงไป

แต่บทบาทของนักวิทยาศาสตร์คือการแก้ปัญหา และถ้ามองในมุมนั้น อุปสรรคก็จะมีไว้เพียงเพื่อสร้างโอกาสเท่านั้น

ด้วยสมองและสติปัญญา เจย์และทีมวิจัยของเขาเชื่อมั่นว่าพวกเขาจะสามารถหาวิธีเก็บออร์แกนอยด์ทั้งสอง ทั้งสมองและออพติกคัพให้สามารถดึงกลับมาใช้ได้แบบสะดวกให้ได้ในเร็ววัน

 

ก็คงต้องติดตามดูต่อไปแล้วล่ะครับ ว่าเขาจะทำได้ดังที่หวังหรือเปล่า เพราะถ้าทำได้จริง นี่คงจะเป็นอีกหนึ่งก้าวสำคัญที่จะทำให้เราได้เข้าใกล้กับความรู้ความเข้าใจในเชิงชีววิทยาที่อยู่เบื้องหลังการหล่อหลอมปลุกปั้นเซลล์จากเพียงแค่หนึ่งเซลล์จนพัฒนาขึ้นมาจนเป็นอวัยวะที่ประกอบร่างสร้างเป็นมนุษย์ขึ้นมา

แม้ว่างานวิจัยด้านสเต็มเซลล์ และออร์แกนอยด์จะดูเหมือนเป็นงานวิจัยแนวๆ พื้นฐานหรือที่หลายคนมักจะเรียกว่างานวิจัยขึ้นหิ้ง แต่อย่าลืมว่าองค์ความรู้ที่ได้จากงานวิจัยขึ้นหิ้งกลับมีคุณูปการณ์อย่างสูงในการก้าวไปข้างหน้าของวงการวิทยาศาสตร์ อีกทั้งยังอาจช่วยสร้างกำลังคนทักษะสูงทางวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไปที่จะช่วยเป็นแรงผลักดันในการพัฒนานวัตกรรมในประเทศให้อยู่ในระดับที่สามารถแข่งขันกับนานาอารยประเทศได้อย่างยั่งยืน

ลองคิดดูง่ายๆ ว่าถ้าวงการเซรุ่มต้านพิษงูจะถูกดิสรัปต์ได้ จากการเพาะเลี้ยงออร์แกนอยด์ต่อมพิษ ก็คงจะจินตนาการได้ไม่ยากว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราสามารถเลี้ยงจอประสาทตาได้สำเร็จสมบูรณ์

อะไหล่จอตาสำหรับผู้ป่วยโรคจอประสาทตาเสื่อมอาจจะอยู่ไม่ไกลเกินฝัน!

ใต้ภาพ

ภาพออร์แกนอยด์สมอง ที่พัฒนาจอประสาทตาขึ้นมาด้วยในขวดเพาะเลี้ยง ภาพโดย Elke Gabriel

บทความก่อนหน้านี้State-Led Gentrification ในย่านเก่ากรุงเทพฯ (5)/พื้นที่ระหว่างบรรทัด ชาตรี ประกิตนนทการ
บทความถัดไปป่วยเบาหวานเสี่ยงตายจากโควิด 3 เท่า สธ.แนะคุมน้ำตาลให้ดี กินยาให้ครบ รีบฉีดวัคซีน