ทีมนักวิจัยได้สร้างขาหน้าของหนูขึ้นในห้องแลป

นับว่าเป็นก้าวสำคัญของวงการชีววิศวกรรมในเรื่องของการปลูกถ่ายอวัยวะ เมื่อทีมนักวิจัยได้สร้างเนื้อเยื่อขาหน้าของหนูขึ้นมาในห้องแลป ระบบหลอดเลือดและกล้ามเนื้อต่างๆ ทำงานได้สมบูรณ์ หลังจากพวกเขาปลูกถ่ายอวัยวะดังกล่าวไปยังหนูทดลอง พบว่าหลอดเลือดทำงานได้ตามปกติ มีเลือดหมุนเวียนสมบูรณ์ แม้กระทั่งกล้ามเนื้อก็ได้ยึดติดกับข้อเท่าและข้อต่อต่างๆ ในอุ้งเท่าเป็นอย่างดี

สำหรับคนที่สูญเสียขาไป การปลูกถ่ายอวัยวะคือความหวังเดียวของพวกเขาที่จะได้ขากลับคืนมา แต่นั่นหมายถึงพวกเขาต้องได้รับยาระงับภูมิคุ้มกัน เพื่อกันไม่ให้ร่างกายของเขาต่อต้านอวัยวะใหม่ นั่นคือเหตุผลที่นักวิจัยทั้งหลาย ต่างมุ่งเป้าไปที่การปลูกถ่ายอวัยวะจากสเต็มเซลล์ของผู้ป่วย แต่สิ่งที่ขาดหายไปก็คือโครงสร้างค้ำจุนเนื้อเยื่อเพื่อรองรับการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ และทำให้เนื้อเยื่อมีรูปร่างตามที่เราต้องการ

ดั้งนั้น ทีมวิจัยซึ่งนำโดย Harald Ott แพทย์ประจำโรงพยาบาล Massachusetts General ได้ตัดเนื้อเยื่อขาหน้าของหนูทดลองออกไป จากนั้นจึงแทนที่ส่วนที่หายไปด้วยเซลล์ต้นกำเนิด เทคนิคนี้เรียกว่าการ Decellularization เคยถูกนำมาใช้ก่อนหน้านี้ในการสร้างอวัยวะ Bioartificial ขึ้นมา เช่น ตับ ไต หัวใจ และปอดในสัตว์ แต่ว่าการสร้างขาหนูขึ้นมานี้ เป็นการสร้างที่แตกต่างออกไป

“โครงสร้างตามธรรมชาติของขามนุษย์เราที่ซับซ้อน คือสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่งในการจะสร้างขาใหม่ขึ้นมา” Ott อธิบายในข่าว “ขานั้นประกอบไปด้วย กล้ามเนื้อ กระดูก กระดูกอ่อน หลอดเลือด เส้นเอ็น เอ็นขนาดใหญ่ และเส้นประสาท ในการจะสร้างแต่ละอย่างที่กล่าวมานั้น ต้องอาศัยโครงสร้างค้ำจุนเฉพาะ ที่เรียกว่า The Matrix”

พวกเขาได้ใช้น้ำยาในการทำให้เซลล์หลุดออกจากขาหน้าของหนูที่ตายแล้ว เพื่อพวกเขาจะแน่ใจได้ว่าเส้นเลือดหลักและโครงข่ายเส้นประสาทจะยังคงอยู่ พวกเขาใช้เวลาเป็นสัปดาห์ในการนำเซลล์ออกจากขาของหนู ในขณะที่เส้นเลือดและเซลล์ต้นกำเนิดยังคงอยู่ เมื่อเซลล์ทั้งหลายหมดไปจากขาหน้าของหนูแล้ว พวกเขาแขวนมันไว้ในเครื่องปฎิกรณ์ชีวภาพ (Bioreactor) โดยเครื่องนี้จะคอยให้สารอาหารและใช้ไฟฟ้ากระตุ้น เพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ (ดังภาพข้างล่าง)

 

เซลล์เส้นเลือดถูกฉีดเข้าไปในเส้นเลือดใหญ่เพื่อสร้างเส้นเลือดดำและเส้นเลือดแดง ในขณะที่เซลล์กล้ามเนื้อถูกฉีดเขาไปโดยตรงในเมทริกซ์เพื่อให้กล้ามเนื้อมีรูปร่างตามที่กำหนด (ดังรูปด้านล่าง) 2 ถึง 3 สัปดาห์ต่อมา เมื่อขาของหนูถูกทำนอกจากเครื่องแฏิกรณ์ชีวภาพ พวกเขาสังเกตเห็นว่าเซลล์หลอดเลือด และเซลล์กล้ามเนื้อถูกสร้างขึ้นมาตามเมทริกซ์ที่กำหนดไว้

เพื่อพิสูจน์ว่าขาใหม่นั้นใช้การได้ พวกเข้าได้ใช้ไฟฟ้ากระตุ้มกล้ามเนื้อ เพื่อให้มันหดตัวและพบว่ามันมีความแข็งแรง 80% เมื่อเทียบกับหนูแรกเกิด หลังจากขานี้ถูกปลูกถ่ายไปยังหนูผู้รับแล้ว เลือกจะถูกเติมเข้าไปในระบบเลือดเพื่อหมุนเวียน เมื่อทดลองทำการกระตุ้นเล็กน้อย พบว่ากล้ามเนื้อส่วนที่ปลูกถ่ายขึ้นใหม่นั้นมีการหดเกร็งเหมือนกล้ามเนื้อปกติ ทั้งในส่วนของข้อเท้าและนิ้วเท้า

คลิปด้านล่างนี้แสดงการเจริญเติบโตแบบ Time Lapse ของเซลล์เนื้อเยื่อในขาหนู

อ้างอิง :
– Researchers Grow Rat Forelimb in the Lab
– MGH team develops transplantable bioengineered forelimb in an animal model