นักวิทย์ฯ จากอเมริกาสร้าง ‘สมองจิ๋ว’ ได้สำเร็จ! พร้อมระบบเส้นเลือดเลี้ยงตัวเองเหมือนมนุษย์

ความพยายามที่จะจำลองความซับซ้อนของ ‘สมองมนุษย์’ คือหนึ่งในความท้าทายสูงสุด ล่าสุดของวิทยาศาสตร์การแพทย์ แต่ววันนี้ทั่วโลกต้องจับตามอง เมื่อทีมนักวิจัยจาก University of California, San Francisco (UCSF) ประสบความสำเร็จในการสร้าง ‘Brain Organoids’ หรือสมองจิ๋ว ที่มีความสมจริงที่สุดเท่าที่เคยมีมา ด้วยการทลายกำแพงเทคโนโลยีเดิมๆ คือการสร้างระบบเส้นเลือดที่สามารถแทรกซึมและหล่อเลี้ยงเซลล์สมองได้จริง

เมื่อสมองจิ๋วต้องการ ‘ท่อน้ำเลี้ยง’

ที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ใช้ออร์แกนอยด์สมอง (Lab-grown clusters of human brain cells) เป็นโมเดลสำคัญในการศึกษาโรคทางระบบประสาท ไม่ว่าจะเป็น ออทิซึม, โรคจิตเภท หรือแม้แต่ภาวะสมองเสื่อม ซึ่งออร์แกนอยด์เหล่านี้มักมีโครงสร้างคล้ายคลึงกับสมองของทารกในครรภ์

ทว่า ปัญหาคลาสสิกที่นักวิจัยทั่วโลกต้องเจอคือทางตันของการพัฒนา ออร์แกนอยด์ส่วนใหญ่มักจะหยุดการเจริญเติบโตหลังจากเพาะเลี้ยงได้ไม่กี่เดือน สาเหตุหลักคือการขาดระบบหมุนเวียนเลือดที่จะทำหน้าที่ขนส่งออกซิเจนและสารอาหารเข้าไปหล่อเลี้ยงเซลล์ที่อยู่บริเวณแกนกลางทำให้เซลล์เหล่านั้นตายลงในที่สุด

เพื่อเอาชนะข้อจำกัดดังกล่าว ทีมวิจัยจาก UCSF ได้เลือกใช้วิธีการที่ชาญฉลาด โดยการแยกเพาะเลี้ยงออร์แกนอยด์ออกเป็น 2 ชุด ได้แก่ ออร์แกนอยด์เปลือกสมอง (Cortical organoids) ที่มาจากสเต็มเซลล์มนุษย์ และออร์แกนอยด์ที่สร้างจากเซลล์หลอดเลือด

เมื่อทั้งสองส่วนพร้อม พวกเขาได้ทำการเชื่อมต่อมันเข้าด้วยกัน โดยวางออร์แกนอยด์หลอดเลือดประกบไว้ที่ปลายแต่ละด้านของสมองจิ๋ว สิ่งมหัศจรรย์เกิดขึ้นภายในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์ เมื่อเครือข่ายเส้นเลือดเริ่มงอกเงยและแทรกซึมเข้าไปกระจายตัวอยู่ทั่วทุกอณูของเนื้อเยื่อสมองอย่างสม่ำเสมอ

กำเนิด ‘Blood-Brain Barrier’ ในหลอดทดลอง

ความสำเร็จครั้งนี้ไม่ได้หยุดอยู่แค่การทำให้เส้นเลือดงอกเข้าไปได้ แต่จากการตรวจสอบด้วยเทคโนโลยี Imaging ขั้นสูง พบว่าเส้นเลือดที่เกิดขึ้นมีการก่อตัวเป็นท่อกลวง หรือ ลูเมน (Lumens) ซึ่งเป็นฟีเจอร์สำคัญของหลอดเลือดจริงที่ความพยายามในงานวิจัยก่อนหน้านี้ไม่สามารถเลียนแบบได้

ยิ่งไปกว่านั้น เส้นเลือดเหล่านี้ยังแสดงออกถึงกิจกรรมทางพันธุกรรม และคุณสมบัติทางกายภาพที่ถอดแบบมาจากสมองมนุษย์ในระยะพัฒนาการ จุดที่น่าทึ่งที่สุดคือการตรวจพบคุณสมบัติของตัวกั้นระหว่างเลือดกับสมอง (Blood-brain barrier) ระบบรักษาความปลอดภัยตามธรรมชาติของร่างกายที่ทำหน้าที่คัดกรองสารต่างๆ ก่อนอนุญาตให้ผ่านเข้าสู่เนื้อเยื่อสมอง ซึ่งนี่คือจิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญที่จะทำให้การทดลองยามีความแม่นยำสูงขึ้นอย่างมหาศาล

ก้าวต่อไปสู่อนาคตที่ ‘สมบูรณ์แบบ’

แม้ว่า Madeline Lancaster จาก University of Cambridge ผู้ซึ่งเป็นบิดาแห่งการพัฒนาออร์แกนอยด์สมองคนแรก จะออกมาให้ความเห็นว่า เรายังคงมีหนทางอีกยาวไกลกว่าจะไปถึงจุดที่สร้างหลอดเลือดที่ ‘ทำงานได้สมบูรณ์แบบ’ (Truly functional) เหมือนในร่างกายมนุษย์จริงๆ แต่เธอก็ยอมรับว่าการค้นพบครั้งนี้คือก้าวที่ยิ่งใหญ่ที่จะเปลี่ยนโฉมหน้างานวิจัยทางประสาทวิทยาไปตลอดกาล

การมีโมเดลสมองที่มีระบบเลือดเลี้ยงตัวเองได้ ไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุของออร์แกนอยด์เพื่อให้เราศึกษาพัฒนาการของสมองได้นานขึ้น แต่ยังเป็นความหวังใหม่ในการค้นหาวิธีรักษาโรคทางสมองที่ซับซ้อนและเคยเป็นเรื่องมืดมนในอดีต

ที่มา: The Week