ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ

 

ครรภ์ประดิษฐ์

ชีวิตสังเคราะห์

 

“อะไรที่ผมประกอบสร้างมันขึ้นมาใหม่ไม่ได้ ผมยังไม่เข้าใจ (What I cannot create, I do not understand)” วลีเด็ดบนกระดานดำของริชาร์ด ไฟน์แมน (Richard Feynman) นักฟิสิกส์ควอนตัม รางวัลโนเบล ยังคงสร้างแรงบันดาลใจให้กับนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ๆ มาจนถึงทุกวันนี้

และที่สำคัญ ไม่ใช่แค่นักฟิสิกส์ แต่เป็นวิทย์ในทุกแขนง อาจจะรวมสาขาวิชาอื่นด้วย

สำหรับนักชีววิทยาพัฒนาการ (Developmental Biologists) นี่คือความท้าทายอย่างยิ่งยวด ทั้งในทางเทคนิค และในเชิงจริยธรรม เพราะถ้าคุณอยากเข้าใจพัฒนาการของมนุษย์ให้แจ่มแจ้ง คุณจะต้องประกอบสร้าง “มนุษย์” ขึ้นมาใหม่แบบบอตทอม-อัพ (bottom-up)

ซึ่งหมายความว่าจะต้องย้อนกลับไปเริ่มประกอบร่างสร้างตัวคนขึ้นมาใหม่จากสเต็มเซลล์ ซึ่งต้องบอกเลยว่างานช้าง

แม้ปัจจุบันจะมีเทคโนโลยีการสร้างเนื้อสัตว์จากเซลล์ ประกอบร่างเซลล์จากการเพาะเลี้ยงในหลอดทดลองมาเป็นสเต๊กและนักเก็ตขายแล้วในภัตตาคารในหลายประเทศ อย่างเช่น สิงคโปร์ และสหรัฐอเมริกา แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าเราจะเข้าใจกลไกระดับเซลล์ในการสร้างเนื้อเยื่อได้ดีพอจะเพาะเลี้ยงและสั่งเซลล์ให้ประกอบร่างเป็นอะไรก็ได้ตามใจชอบ

ที่จริงมีความพยายามอย่างมากที่จะเพาะเลี้ยงเซลล์ออกมาในโครงร่างสามมิติด้วยความหวังที่จะสร้างอวัยวะขึ้นมาใหม่จากเซลล์ แต่ในเวลานี้ผลออกมาอย่างดีก็ได้แค่อวัยวะเวอร์ชั่นจิ๋ว ที่เรียกว่า “ออร์แกนอยด์ (organoid)” ที่แม้จะมีองค์ประกอบโดยรวมใกล้เคียงกับอวัยวะจริง แต่ยังห่างไกล หากอยากเอามาใช้เป็นอะไหล่อวัยวะ

หมายความว่าเทคโนโลยีกระตุ้นสเต็มเซลล์ให้พัฒนาไปเป็นตัวอ่อนที่สมบูรณ์นั้น ที่ต้องผ่านกระบวนการสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ที่ซับซ้อน อาจจะไม่ง่ายอย่างที่คิด ความผิดปกตินั้นเกิดขึ้นได้ตลอดเวลา

“แบบจำลองตัวอ่อนเป็นเครื่องมือสารพัดประโยชน์ที่จะช่วยเปิดทางสู่พัฒนาการของมนุษย์ในระยะที่เราเข้าไม่ถึงในทุกวันนี้ ในตอนที่พัฒนาการของอวัยวะต่างๆ กำลังเริ่มที่จะก่อกำเนิดขึ้นมา” ไอรีน อักซอย (Irene Aksoy) นักอณูชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยลีออง (University of Lyon) กล่าว

เธอเชื่อว่าถ้าเราเข้าใจกลไกแห่งการพัฒนาการของตัวอ่อนได้อย่างลึกซึ้ง ปัญหานี้ก็น่าจะพอแก้ไขได้

สำหรับไอรีน การสร้างแบบจำลองตัวอ่อนในสัตว์น่าจะเป็นหนึ่งในคำตอบที่ใช่ และนั่นคือสาเหตุที่ทำให้แบบจำลองตัวอ่อนจากสัตว์มากมายถูกสร้างขึ้นมา ช่วยให้นักวิจัยสามารถติดตามและศึกษากลไกการพัฒนาของตัวอ่อนอย่างละเอียด ก่อนที่จะเริ่มทำการทดลองสร้างตัวอ่อนมนุษย์

ทว่า ถ้าย้อนไปมองงานวิจัยในการสร้างแบบจำลองตัวอ่อนนั้น ส่วนใหญ่ก็ยังดำเนินไปแบบลุ่มๆ ดอนๆ ไม่ได้มีอะไรน่าตื่นเต้นมากนัก

จนกระทั่งในช่วงปี 2017 นี้เอง

เพราะจุดพลิกผัน (break through) ของการเพาะเลี้ยงแบบจำลองตัวอ่อน คือ “ครรภ์ประดิษฐ์ (artificial womb)” ที่ผ่านการออกแบบมาอย่างดี มีการควบคุมความดัน และระดับของสารเคมีต่างๆ ที่กำหนดพัฒนาการของตัวอ่อนในครรภ์อย่างแม่นยำ

ในปี 2017 ที่ห้องแล็บทางการแพทย์ในฟิลาเดลเฟีย ลูกแกะตัวเขื่องในถุงน้ำขนาดใหญ่ที่ซีลปิดอย่างมิดชิดทำให้คนตื่นเต้น ตาของน้องปิดสนิท หัวและขาขยับน้อยๆ แสดงให้เห็นถึงการมีชีวิต ที่จริงแล้วลูกแกะน้อยตัวนี้ยังไม่ถึงกำหนดคลอด ยังเหลือเวลาอีกเป็นเดือนกว่าจะถึงเวลาที่น้องควรจะลืมตาขึ้นมาดูโลก

ถุงน้ำในภาพคือ ครรภ์ประดิษฐ์ ที่พัฒนาขึ้นมาโดยโรงพยาบาลเด็กแห่งฟิลาเดลเฟีย (Children’s Hospital of Philadelphia หรือ CHOP) ที่จำลองสภาวะแวดล้อมในครรภ์ได้แทบจะเหมือนจริง น้ำในถุงคือน้ำคร่ำสังเคราะห์ที่ปรุงกันขึ้นมาในแล็บ ส่วนสายระโยงระยางที่ต่ออยู่กับสายสะดือของแกะช่วยเติมออกซิเจนในเลือดที่ส่งกลับเข้าไปในร่างกายของตัวอ่อนในครรภ์

ตามทฤษฎี แกะน้อยที่หลับใหลอยู่นี้น่าจะไม่รู้ตัวเสียด้วยซ้ำว่าที่จริงแล้วไม่ได้อยู่ในครรภ์จริงๆ ของแม่ ทีมวิจัย CHOP เผยว่า พวกเขาสามารถรักษาชีวิตน้องแกะได้นานถึงเกือบเดือน ก่อนที่จะต้องยุติการทดลองเพราะเหตุผลในเรื่องระเบียบปฏิบัติ

จากผลการทดลอง ทีมวิจัยเชื่อมั่นว่าถ้าไม่ใช่เพราะต้องยุติการทดลองก่อนที่น้องจะคลอดออกมา พวกเขาเชื่อว่าระบบครรภ์ประดิษฐ์ของพวกเขาน่าจะสามารถพยุงชีพน้องต่อไปได้อีกยาว

เผลอๆ อาจจะถึงตอนที่น้องครบกำหนดคลอดออกมาดูโลกเลยก็เป็นได้

 

ทีมวิจัย CHOP ตั้งชื่อระบบของพวกเขาว่า “Extra-uterine Environment for Newborn Development” หรือ EXTEND

ระบบ EXTEND ไม่ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาทดแทนครรภ์จริงๆ แต่เพื่อเป็นระบบพยุงชีพสำหรับทารกที่คลอดก่อนกำหนด ซึ่งทางทีมเชื่อว่าระบบของพวกเขาจะเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่จะช่วยรักษาชีวิตทารกวัยต้นที่จำเป็นต้องคลอดออกมาก่อนถึงเวลาอันควรได้อย่างมหาศาล

เพื่อพัฒนาต่อยอดเทคโนโลยี EXTEND ให้สามารถนำมาใช้ได้จริงในมนุษย์ ในปี 2019 นักวิจัยบางส่วนจากทีมวิจัยก็เข้าร่วมกับบริษัทสตาร์ตอัพ วิทาราไบโอเมดิคัล (Vitara Biomedical) เพื่อตะลุยวิจัยและพัฒนาต่อเพื่อสร้างครรภ์ประดิษฐ์ที่เพอร์เฟ็กต์

ซึ่งถ้าให้ทำนาย ในเร็วๆ นี้เราน่าจะได้เห็นผลที่น่าสนใจจากระบบนี้ในมนุษย์ เพราะทางทีมดูจะมั่นใจมากว่าเทคโนโลยีของพวกเขานั้นสุกงอมพร้อมใช้ และที่น่าตื่นเต้นที่สุดก็คือ ในเวลานี้วิทาราได้ยื่นขออนุมัติเพื่อทดลองใช้ EXTEND กับมนุษย์แล้วในระดับคลินิก

 

หลังจากที่เปิดตัวออกมาในปี 2017 ภาพลูกแกะน้อยในถุงน้ำคร่ำจำลองของระบบ EXTEND ก็ได้กลายเป็นหนึ่งในภาพจำของระบบครรภ์ประดิษฐ์ แต่ EXTEND ไม่ใช่ต้นแบบครรภ์ประดิษฐ์เวอร์ชั่นเดียวที่ประสบความสำเร็จ

ครรภ์ประดิษฐ์อีกเวอร์ชั่นที่ดูประสบความสำเร็จเป็นอย่างมากและถูกกล่าวขวัญถึงในวงกว้างถูกพัฒนาขึ้นมาโดยนักวิจัย จาคอบ แฮนนา (Jacob Hanna) นักอณูชีววิทยาชื่อดังจากสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์ไวซ์แมนน์ (Weizmann Institute of Science) ในอิสราเอล หนึ่งในผู้ร่วมก่อตั้งสตาร์ตอัพ Renewal Bio

แม้ผลออกมาจะอลังการ แต่หน้าตาของครรภ์ประดิษฐ์เวอร์ชั่นนี้แตกต่างไปจากถุงน้ำคร่ำจำลองเวอร์ชั่น CHOP แบบหน้ามือเป็นหลังมือ

ครรภ์ประดิษฐ์ของทีมอิสราเอลนั้นเป็นแค่ขวดแก้วธรรมดาที่ติดอยู่บนแกนหมุน (roller) ที่ต่อกับมอร์เตอร์หน้าตาธรรมดาๆ ไม่มีอะไรซับซ้อน

ในเวลาที่เครื่องทำงาน แกนหมุนก็จะคอยหมุนพลิกขวดไปมาดูเหมือนไม่มีอะไร แต่ทุกองศาของการหมุนนั้นได้ถูกคำนวณมาแล้วอย่างดีเพื่อให้มั่นใจได้ว่าตัวอ่อนข้างในที่กลิ้งไปกลิ้งมาอยู่ในขวดนั้นจะได้สัมผัสกับสารอาหาร อากาศ สารเคมี และสารสื่อสัญญาณต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาการในแต่ละระยะของตัวอ่อนได้อย่างพอเหมาะพอเจาะ

ในปี 2021หลังจากที่พิสูจน์ได้แล้วว่าครรภ์ประดิษฐ์เวอร์ชั่นขวดหมุนนี้สามารถบ่มเพาะตัวอ่อนหนูระยะที่มีเซลล์อยู่แค่ไม่ถึงสองสามร้อยเซลล์ ไปจนถึงระยะที่สามารถสร้างอวัยวะต่างๆ ได้จริงในร่างกาย ครรภ์ประดิษฐ์เวอร์ชั่นนี้ก็เริ่มโด่งดัง

จาคอบและทีมเร่งรุดเดินหน้าวิจัยต่อทันทีในปี 2022 เพื่อพิสูจน์ศักยภาพของครรภ์ประดิษฐ์ของเขา

แต่คราวนี้แทนที่จะเป็นตัวอ่อนหนูที่มาจากการปฏิสนธิ เขาและทีมตัดสินใจเปลี่ยนแผน เขาตกลงร่วมงานกับแมกดาเลนา เซอร์นิกคา-โกเอตซ์ (Magdalena Zernicka-Goetz) นักวิจัยชีววิทยาพัฒนาการจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (Cambridge University) เพื่อทดลองกับสเต็มเซลล์

และไม่นาน ทีมของเขาก็สามารถพัฒนาตัวอ่อนขึ้นมาได้สำเร็จจริงๆ จากสเต็มเซลล์

 

“แบบจำลองตัวอ่อนหนูของเรามีครบถ้วนทุกองค์ประกอบที่จำเป็นต้องใช้เพื่อสร้างร่างกาย ไม่ใช่แค่เพียงสมองที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเท่านั้นแต่ยังมีหัวใจที่เต้นอยู่ข้างในด้วย” แมกดาเลนากล่าว “นี่คือความฝันของทั้งวงการ และเราก็โฟกัสอยู่กับงานนี้มานานกว่าทศวรรษ ในที่สุดเราก็ทำได้สำเร็จ ไม่น่าเชื่อเลยว่าเราจะมาได้ไกลขนาดนี้”

“ตัวอ่อนพวกนี้ไม่มีรก และไม่มีสายสะดือที่จะเชื่อมกับแม่ ต่อให้เอาไปฝังตัวต่อก็ไม่รอด” จาคอบกล่าว สำหรับจาคอป แบบจำลองพวกนี้แม้จะมีการพัฒนาขึ้นมาของสมองอย่างเห็นได้ชัด แต่เขาไม่นับพวกมันเป็นสัตว์ทดลอง สำหรับเขา ตัวอ่อนสังเคราะห์ก็ไม่ได้ต่างอะไรจากอวัยวะจิ๋วที่เลี้ยงในหลอดทดลองที่เรียกว่า ออร์แกนอยด์

จาคอบและทีม Renewal Bio ไม่ได้พลาด เขาไม่ได้คิดอยากจะพัฒนาครรภ์ประดิษฐ์ออกมาเพื่อฟูมฟักพิทักษ์ตัวอ่อนอย่างที่วิทาราพยายามจะทำ แต่จุดมุ่งหมายของเขาคืออยากจะพัฒนาวิธีการบ่มเพาะตัวอ่อนให้เติบโตพอที่จะสร้างเซลล์หรืออวัยวะที่พวกเขาต้องการเก็บเกี่ยว เพื่อเอามาใช้เป็นแหล่งของเซลล์และอวัยวะอะไหล่เพื่อเอาไปทดแทนให้ผู้ป่วย

จาคอบเปรยว่า ตัวอ่อนพวกนี้ก็ไม่ต่างจากเครื่องพิมพ์อวัยวะแบบ 3D สำหรับเขา ซึ่งนักชีวจริยธรรมเริ่มร้อนอาสน์ และเริ่มเรียกร้องให้มีการพิจารณากันในแง่ของหลักปฏิบัติเกี่ยวกับแบบจำลองตัวอ่อน

 

ที่จริงแล้วผมเคยเขียนเรื่องของจาคอบลงในทะลุกรอบไปแล้วเมื่อปีก่อน ในตอนที่งานวิจัยของจาคอบและแมกดาเลนาเพิ่งเผยแพร่ออกมาใหม่ๆ แต่ที่ตัดสินใจกลับมาเขียนถึงอีกครั้งเพราะว่าเมื่อวันที่ 15 กันยายนที่ผ่านมา จาคอบได้เผยแพร่ร่างผลงานวิจัยชิ้นใหม่ของเขาออกมาในฐานข้อมูลพรีปริ้นต์ BioRxiv

แต่คราวนี้สเต็มเซลล์ที่เขาเอามาเลี้ยงไม่ใช่เซลล์หนู แต่เป็นเซลล์ “คน”!

ซึ่งถ้ามองในมุมชีวจริยธรรม การทดลองของทีมจาคอบแหกกรอบไม่ได้น้อยไปกว่าตอนที่เหอ เจียงกุ่ย สร้างทารกคริสเพอร์ ลูลู่ และนานะ (Lulu & Nana) ขึ้นมาเลย

คงบอกได้ยาก กระแสตีกลับจะแรงแค่ไหน แต่การที่จาคอบเลือกเปิดตัวด้วยผลงานวิจัย บางทีแรงกระแทกอาจจะเบากว่าการเปิดตัวด้วยดราม่าในยูทูบแบบตอนคริสเพอร์เบบี้

สำหรับประเทศไทย คงต้องมานั่งไตร่ตรองกันให้ดีแล้วว่าถ้ามีเทคโนโลยีแหกคอกที่อาจมีคุณประโยชน์อย่างมหาศาลต่อมวลมนุษย์ แต่โหนอยู่บนเส้นบางๆ ทางขนบและจริยธรรมแบบนี้เข้ามา เราควรจะตอบรับ หรือต่อต้าน …

ใต้ภาพ :

ภาพตัวอ่อนของแกะในครรภ์ประดิษฐ์ EXTEND ของทีม CHOP (Credit : E. A. Partridge et al./Nature Commun. (CC BY 4.0))

 

ภาพตัวอ่อนหนูที่บ่มเพาะขึ้นมาในขวดหมุน (Credit : Jacob Hanna)

 

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022