จาก “ไคมีรา” สู่ “หมูหัวใจคน”

Mar 20, 2017 
1


ดร. ป๋วย อุ่นใจ
(ภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล)


chimera1

นักวิทยาศาสตร์ผู้อยู่เบื้องหลังผลงานหมูหัวใจคน ดร. จุน วู (หน้า) และ ศ. ควน การ์ลอส อิซปีซัว เบลมอนเต (หลัง)
(ที่มา : Salk Institute)

จำนวนผู้ป่วยไตวายเรื้อรังที่ต้องอาศัยเครื่องไตเทียมฟอกไตในประเทศไทยคือ “๘ ล้านคน” แต่จะมีคนโชคดีที่ได้รับการปลูกถ่ายไตใหม่เพียงแค่ราว ๆ ๔๐๐ คนเท่านั้นในแต่ละปี ถ้ามองอัตราส่วน นั่นคือ ๑ : ๒๐,๐๐๐ ซึ่งถือเป็นตัวเลขที่น่าตระหนกทีเดียว และนี่หมายถึงโรคไตวายเรื้อรังอย่างเดียวเท่านั้น ไม่นับอวัยวะอื่น ๆ อย่างตับหรือหัวใจ

“อะไหล่อวัยวะ” จึงมิต่างไปจากลอตเตอรี่รางวัลใหญ่ที่ผู้ป่วยรอการปลูกถ่ายทุกคนต่างเฝ้าฝันถึง และเมื่อเดือนมกราคม ๒๕๖๐ ทีมวิจัยของ ศ. ควน การ์ลอส อิซปีซัว เบลมอนเต (Juan Carlos Izpisua Belmonte) จากสถาบันซอล์ก (Salk Institute) ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา ก็ได้ประกาศความสำเร็จในการสร้างสัตว์ข้ามพันธุ์ผสมที่เรียกว่า “ไคมีรา” (chimera) ชนิดใหม่ที่เป็นลูกผสม “ครึ่งสุกรครึ่งมนุษย์” (human-pig chimera) ซึ่งทั้งน่าตื่นเต้นและแอบน่าสยองขวัญไปในเวลาเดียวกัน แต่อย่าเพิ่งจินตนาการภาพคนหัวเป็นหมู พุงพลุ้ย อุ้ยอ้าย ละม้ายคล้าย “เทพสุกร ตือโป้ยก่าย” หรือน่าสะพรึงเหมือนอสุรกายในนวนิยายสยองขวัญ The Island of Dr. Moreau เพราะลูกผสมหมูไคมีรานั้นหน้าตาไม่ต่างจากหมูทั่วไปแม้แต่น้อย แต่สิ่งพิเศษที่มันมีต่างจากหมูตัวอื่น ๆ ก็คือในร่างกายของมันมีเซลล์ของคนแทรกซึมอยู่ในทุกอวัยวะรวมกับเซลล์ของมันเอง ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญก้าวแรกที่อาจนำไปสู่การพัฒนาให้หมูเป็นโรงงานผลิตอวัยวะมนุษย์ได้ในอนาคต

ที่จริงแล้วนักวิทยาศาสตร์สร้างไคมีราสำเร็จมานานนับสิบปีแล้วด้วยเทคนิคการดัดแปลงตัวอ่อนที่เรียกว่า blastocyst complementation ซึ่งก็คือการฉีดสเต็มเซลล์ของสัตว์ชนิดหนึ่งเข้าไปในเอ็มบริโอหรือตัวอ่อนในระยะบลาสโตซิสต์ (blastocyst) ของสัตว์อีกชนิดหนึ่ง เทคนิคนี้มักทำได้สำเร็จกับสัตว์ที่มีพันธุกรรมและระยะการพัฒนาตัวอ่อนใกล้เคียงกัน อย่างเช่น หนูเมาส์ (mouse) และหนูแรต (rat) ถ้ากระบวนการดัดแปลงตัวอ่อนสำเร็จ สเต็มเซลล์ของสัตว์ทั้งสองชนิดจะพัฒนาร่วมกันจนกลายเป็นเอ็มบริโอไคมีราที่มีเซลล์ของสัตว์ทั้งสองชนิดกระจายอยู่ในอวัยวะต่าง ๆ ด้วยกัน

ในปี ๒๕๕๓ ทีมวิจัยของ ศ. ฮิโระมิตซุ นะกะอุชิ (Hiromitsu Nakauchi) จากมหาวิทยาลัยโตเกียว และมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด (Stanford University) ได้ทดลองฉีดสเต็มเซลล์ของหนูแรตเข้าไปในเอ็มบริโอของหนูเมาส์กลายพันธุ์ที่สูญเสียความสามารถในการสร้างตับอ่อน พบว่าเซลล์ของหนูแรตสามารถเข้าไปช่วยสร้างตับอ่อนในหนูเมาส์ ทำให้ลูกหนูไคมีรา (rat-mouse chimera) ที่เกิดขึ้นมานั้นสร้างตับอ่อนได้เช่นเดียวกับหนูปรกติ ซึ่งตับอ่อนของลูกหนูไคมีราจะมีขนาดเท่ากับของหนูเมาส์ทั่ว ๆ ไป แม้จะเต็มไปด้วยเซลล์ของหนูแรต (ที่มีขนาดตัวใหญ่กว่า) ก็ตาม ตับอ่อนนี้ทำงานได้ดีในหนูเมาส์ แต่ก็เล็กเกินจะนำมาปลูกถ่ายให้หนูแรตที่ตัวใหญ่กว่าอย่างเห็นได้ชัด

นะกะอุชิจึงปรับกระบวนการใหม่ คราวนี้พวกเขาฉีดสเต็มเซลล์ของหนูเมาส์เข้าไปในบลาสโตซิสต์ของหนูแรตกลายพันธุ์ที่สร้างตับอ่อนไม่ได้ เพื่อให้หนูแรตไคมีราเอาเซลล์ของหนูเมาส์มาสร้างตับอ่อน ปรากฏว่าแม้ว่าตับอ่อนของหนูไคมีราชนิดที่ ๒ จะประกอบขึ้นจากเซลล์ของหนูเมาส์ แต่กลับมีขนาดตามขนาดตัวของหนูแรต จึงนำมาปลูกถ่ายให้หนูแรตตัวอื่น ๆ ที่ตับอ่อนผิดปรกติและป่วยเป็นโรคเบาหวานได้ ผลงานของเขาได้รับตีพิมพ์ในวารสาร Nature ในปี ๒๕๖๐ และได้รับความสนใจและการกล่าวขวัญถึงเป็นอย่างมากเพราะนอกจากจะช่วยรักษาภาวะเบาหวานในหนูแรตตัวอื่น ๆ ได้อย่างชะงัดแล้ว ตับอ่อนปลูกถ่ายนี้ยังสามารถคงอยู่ในร่างกายของหนูแรตที่รับอวัยวะไปได้นานนับปี

แม้ว่านะกะอุชิจะสามารถสร้างตับอ่อนในไคมีราเพื่อเป็นอวัยวะสำรองได้แล้ว แต่ทีมวิจัยของเบลมอนเตมองภาพยิ่งใหญ่และทะเยอทะยานกว่านั้น พวกเขาต้องการพัฒนาหมูที่เป็นสัตว์เศรษฐกิจให้กลายเป็นคลังอวัยวะสำรองสำหรับคน ไม่เพียงแค่ตับอ่อน แต่ทุกอวัยวะเลย เขาจึงมอบหมายให้ ดร. จุน วู นักวิจัยหลักในทีมวิจัยเริ่มทดลองเพื่อพิสูจน์ว่าเทคโนโลยี blastocyst complementation จะกระตุ้นการสร้างอวัยวะอื่น ๆ ที่ไม่ใช่ตับอ่อนได้ในสัตว์ทดลองหรือไม่

วูใช้เทคนิคการปรับแต่งจีโนมเพื่อกำจัดสารพันธุกรรมที่จำเป็นต่อการสร้างอวัยวะต่าง ๆ ของหนูเมาส์ เช่น ตับอ่อน ตา หัวใจ ไปทีละอย่าง เพื่อสร้างลูกหนูที่ผิดปรกติ ก่อนเปลี่ยนมันเป็นหนูไคมีราโดยการฉีดเซลล์หนูแรตปรกติเข้าไป ปรากฏว่าไม่ว่าจะเป็นอวัยวะใด สเต็มเซลล์ของหนูแรตจะเข้าไปพัฒนาอวัยวะที่หนูเมาส์สร้างไม่ได้ ทำให้หนูไคมีราเกือบทุกตัวมีอวัยวะครบปรกติ ซึ่งถือเป็นบทพิสูจน์ว่าเทคโนโลยีนี้อาจใช้สร้างอวัยวะจากเซลล์มนุษย์เพื่อลดปัญหาการต่อต้านอวัยวะหลังการปลูกถ่ายได้

และด้วยเทคโนโลยี iPSC (induced pluripotent stem cell) นักวิทยาศาสตร์สามารถกระตุ้น และรีโปรแกรมเซลล์ต่าง ๆ ให้ย้อนกลับไปเป็นสเต็มเซลล์ที่มีคุณสมบัติพร้อมจะพัฒนาเป็นเซลล์อะไรก็ได้อีกครั้งในหลอดทดลอง นั่นหมายความว่านักวิทยาศาสตร์ไม่จำเป็นต้องเก็บรักษาสเต็มเซลล์ของผู้ป่วยตั้งแต่เขายังเป็นตัวอ่อน แต่สามารถสร้างสเต็มเซลล์ขึ้นมาจากเซลล์ร่างกายผู้ป่วย (เช่นเซลล์ผิวหนัง) เพื่อใช้ในกระบวนการสร้างอวัยวะใหม่ได้ทันที และไม่น่าจะเกิดปัญหาการต่อต้านอวัยวะด้วย

chimera2

การปลูกถ่ายเซลล์ iPSC ของมนุษย์เข้าสู่ตัวอ่อนระยะบลาสโตซิสต์ (blastocyst) ของสุกร
(ที่มา : Juan Carlos Izpisua Belmonte, Salk Institute)

chimera3

อวัยวะของไคมีรามีเซลล์ของสุกรและมนุษย์อยู่ร่วมกัน
(ที่มา : Juan Carlos Izpisua Belmonte, Salk Institute)

chimera4

ไคมีราที่ผสานระหว่างสุกรและมนุษย์
(ที่มา : Juan Carlos Izpisua Belmonte, Salk Institute)

เนื่องจากหมูมีอวัยวะหลายอย่างที่มีขนาดใกล้เคียงกับของมนุษย์ วูและเบลมอนเตจึงเลือกใช้หมูเป็นสัตว์ทดลอง แต่การสร้างไคมีราหมู-คนนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทาย เพราะถ้ามองในเชิงชีววิทยา หมูกับคนมีความแตกต่างกันอย่างมหาศาลทั้งในด้านพันธุกรรมและกลไกพัฒนาการของตัวอ่อนในครรภ์ ปัญหาแรกคือหมูใช้เวลาตั้งครรภ์เพียง ๔ เดือน ขณะที่คนใช้เวลานานถึง ๙ เดือน การฉีดสเต็มเซลล์เข้าไปเฉย ๆ จึงไม่ประสบผล (เพราะสเต็มเซลล์ของหมูพัฒนาเปลี่ยนไปเป็นอวัยวะได้ไวกว่าคน) เพื่อสร้างไคมีราครึ่งคนครึ่งหมูขึ้นมา เบลมอนเตและวูจึงจำเป็นต้องทดลองปรับวิธีการทุกรูปแบบเพื่อเฟ้นหาทั้งระยะของสเต็มเซลล์และสภาวะการฉีดบลาสโตซิสต์ที่เหมาะสม เบลมอนเตเปิดเผยว่ากว่าจะประสบผลสำเร็จ วูใช้เวลาวิจัยเรื่องเดียวนี้ไปกว่า ๔ ปี เขาต้องฉีดบลาสโตซิสต์หมูแบบมาราธอนราว ๆ ๑,๕๐๐ ตัวกว่าจะประสบผล บอกได้คำเดียวว่าไม่ใช่เรื่อง “หมู ๆ” แต่เป็นงาน “ช้าง” ขนานแท้

“เป้าหมายของเราคือการสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะที่มีพันธุกรรมตรงกับมนุษย์ เพื่อใช้เป็นอะไหล่ทดแทนอวัยวะ และในระหว่างทางเราได้เรียนรู้เรื่องพัฒนาการของตัวอ่อนและวิวัฒนาการไปด้วยเป็นผลพลอยได้ แน่นอนว่าหนทางแห่งความสำเร็จยังอีกยาวไกล แต่นี่ถือเป็นก้าวแรกก้าวใหญ่ที่สำคัญ ผมมั่นใจว่าเรากำลังเดินไปถูกทาง” เบลมอนเตกล่าวอย่างมั่นใจ

ผลงานชิ้นโบแดงของเบลมอนเตนี้ถือเป็นข่าวใหญ่ในวงการแพทย์และวิศวกรรมเนื้อเยื่อ เพราะเทคโนโลยีนี้อาจพลิกโฉมหน้าการรักษาโรคในอนาคตไปเลยก็เป็นได้ เวลานี้อัตราส่วนของเซลล์ในหมูไคมีรานั้นยังราว ๆ หนึ่งเซลล์คนต่อแสนเซลล์หมู ก็ยังถือว่าไม่น่าหนักใจเท่าไรเพราะยังถือได้ว่าไคมีรานี้เป็นหมู อวัยวะก็ยังถือเป็นอวัยวะของหมู ไม่ใช่คน แต่ประเด็นทางจริยธรรมที่หลายคนเริ่มกังวล คือ เมื่อเทคโนโลยีนี้พัฒนาถึงที่สุดอาจมีหมูไคมีราที่มีเซลล์คนมากกว่าเซลล์หมู และถ้าเป็นจริง คำถามที่จะเกิดขึ้นก็คือไคมีราตัวนี้ควรถูกตีความว่าเป็นคนหรือเป็นหมูกันแน่ในเชิงกฎหมาย ซึ่งเวลานี้ยังไม่มีคำตอบ

แม้ภาพสยองขวัญจากนวนิยายดังของ เอช.จี. เวลล์ส (H.G. Wells) The Island of Dr. Moreau อาจยังสะท้อนในหัวใจของคนหลายคนให้ประหวั่นพรั่นพรึงจนอาจมองว่าทีมวิจัยนี้ทำงานเหมือนนักวิทย์บ้าคลั่งไม่ต่างกับ ดร. แฟรงเกนสไตน์ แต่สิ่งหนึ่งที่ไม่ควรมองข้ามคือ ถ้าเทคโนโลยีนี้สำเร็จก็อาจมีคุณอนันต์ต่อมวลมนุษยชาติ ลองจินตนาการว่า ถ้าหากมนุษย์มีอะไหล่สำรองรอให้เปลี่ยนเมื่ออวัยวะเสื่อม บางทีชีวิตอมตะก็อาจอยู่ไม่ไกล

แต่ที่แน่ ๆ ในเวลานี้ “คนครึ่งสัตว์” (human animal hybrids) ได้รับการจารึกเป็นหลักไมล์สำคัญในประวัติศาสตร์ของวงการวิศวกรรมเนื้อเยื่อไปแล้ว คงต้องรอดูต่อไปว่าเทคโนโลยีนี้จะก้าวไปได้ไวและไกลขนาดไหน

ใครจะรู้ล่ะครับ ไม่แน่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ความฝันที่จะมีร้านอะไหล่อวัยวะสั่งประกอบเพื่อปลูกถ่ายให้ผู้ป่วยที่ต้องการอาจเป็นจริงขึ้นมาก็ได้




ผู้ดูแล และลงข้อมูลประจำเวบไซต์ sarakadee.com







You might also like



Related Post

More Story
กิจกรรม วาดคลองกับคอลัมน์วาดเมือง กับ กาแฟดำไม่เผ็ด วันเสาร์ที่ 18 มีนาคม 2560 ร่วมเรียนกับนักวาดภาพประกอบมืออาชีพ เจ้าของคอลัมน์...