นักวิทยาศาสตร์พัฒนาสมองลูกผสม 'มนุษย์-หนู' สำเร็จ ความก้าวหน้าครั้งสำคัญ

นักประสาทวิทยาในสหรัฐฯ ประสบความสำเร็จในการดัดแปลงหนูให้มีเซลล์มนุษย์ที่ทำงานได้จริงอยู่ในสมองของตัวเอง

นักวิจัยหวังว่าวิธีการรักษาที่มีศักยภาพสำหรับโรคทางจิตเวชและพัฒนาการทางระบบประสาทที่พบเฉพาะในมนุษย์ จะสามารถนำมาทดสอบกับหนูทดลองในห้องแล็บได้แล้ว

แม้หนูที่มีสมองส่วนหนึ่งเป็นมนุษย์อาจฟังดูเหมือนการทดลองแบบคาฟคาเอสก์ (Kafkaesque) แต่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่านี่ไม่ใช่ "หนูที่คิดเหมือนมนุษย์"

สัตว์เหล่านี้ถูกดัดแปลงพันธุกรรมและผ่าตัดปรับแต่ง ให้เนื้อเยื่อสมองบางส่วนเป็นของมนุษย์

นักวิทยาศาสตร์ระบุว่างานวิจัยนี้ ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature ดำเนินการภายใต้การตรวจสอบด้านจริยธรรมโดยอิสระ

จากภาพสแกนของหนูที่ถูกปลูกถ่าย นักวิจัยสามารถเห็นการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์สมองมนุษย์กับส่วนอื่นของสมองหนูได้

เป้าหมายของความก้าวหน้าที่ซับซ้อนด้านจริยธรรมครั้งนี้คือการทำความเข้าใจชีววิทยาของโรคทางสมองที่ยังไม่มีวิธีรักษาที่มีประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น

บางภาวะไม่สามารถศึกษาในหนูได้เลย เพียงเพราะสัตว์ฟันแทะไม่เกิดโรคทางสมองบางชนิดที่มนุษย์เป็น

ศาสตราจารย์เซอร์จิว ปาชกา (Sergiu Pașca) หัวหน้าทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด (Stanford University) อธิบายในงานแถลงข่าวว่า วงการจิตเวชมี "อัตราความสำเร็จในการทดลองทางคลินิกที่ต่ำที่สุดแห่งหนึ่ง"

"แม้แต่ยาที่ผ่านเข้าสู่การทดลองทางคลินิก ที่ดูเหมือนจะได้ผลดีในแบบจำลองสัตว์ กลับล้มเหลวอย่างสิ้นเชิงในคลินิก" เขากล่าวในงานแถลงข่าว "นั่นบอกเราว่าเรายังขาดข้อมูลอีกมากเกี่ยวกับชีววิทยาของมนุษย์ และการเก็บข้อมูลนั้นจะเป็นสิ่งสำคัญมาก"

ทีมวิจัยจากสแตนฟอร์ดระบุว่า สำหรับภาวะซับซ้อนบางอย่าง รวมถึงโรคลมชัก ออทิซึม และสมองพิการ วิธีการนี้มีศักยภาพที่จะ "เปลี่ยนแปลงวงการได้"

ปาชกากล่าวว่า "ตอนนี้เรามีแบบจำลองใหม่ที่ทำให้เราสามารถจับภาพลักษณะการทำงานของสมองมนุษย์ได้ในแบบที่ไม่เคยทำได้มาก่อน"

ความหวังคือวิธีนี้จะเปิดทางใหม่ในการศึกษาชีววิทยาของโรคทางสมองบางชนิดในมนุษย์

หนูที่ปราศจาก "สมองสีเทา"

สมองมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์นับพันล้านเซลล์ เชื่อมโยงกันเป็นวงจรนับล้าน ทำให้ยากที่จะเข้าใจพัฒนาการและสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับเซลล์เมื่อมีความผิดปกติ

แม้งานวิจัยนี้จะไม่ใช่ครั้งแรกที่มีการปลูกถ่ายเซลล์ประสาทมนุษย์เข้าไปในสัตว์ฟันแทะทดลอง แต่ทีมนักวิทยาศาสตร์กลุ่มนี้ยกระดับแนวทางดังกล่าวไปอีกขั้น

ขั้นแรก พวกเขาดัดแปลงพันธุกรรมหนูให้แทบไม่มีเปลือกสมอง (cerebral cortex) ของตัวเองเลย ซึ่งเป็นชั้นนอกของสมองที่บางครั้งเรียกว่า "สมองสีเทา" ทำหน้าที่ด้านการคิดขั้นสูง ความจำ และการรับความรู้สึก

จากนั้นนักวิจัยใช้เซลล์ผิวหนังที่เก็บจากมนุษย์และ "โปรแกรมใหม่" ให้เจริญเติบโตเป็นเนื้อเยื่อคล้ายสมอง

โครงสร้างเหล่านี้เรียกว่าออร์แกนอยด์ (organoids) ซึ่งไม่ใช่สมองทั้งก้อนที่เติบโตในจานเพาะเลี้ยง แต่เป็นกลุ่มเซลล์ที่มีชีวิตเชื่อมโยงกัน

เมื่อออร์แกนอยด์เหล่านี้ถูกปลูกถ่ายเข้าไปในสมองหนู เซลล์ต่างๆ แบ่งตัวและจัดระเบียบตัวเองเข้ากับวงจรสมองที่มีอยู่เดิมของสัตว์ เชื่อมต่อกับส่วนที่เหลือของสมองและไขสันหลังของหนู

เปลือกสมองของหนูที่ถูกปลูกถ่ายยังไม่สมบูรณ์แบบ เปลือกสมองปกติจะก่อตัวเป็นชั้นที่มีโครงสร้างเป็นระเบียบ และตามที่ ดร.อิลารี อัลโลดิ (Dr Ilary Allodi) นักประสาทวิทยา กล่าวไว้ ภาพสแกนของสมองมนุษย์-หนูเหล่านี้ดู "ค่อนข้างยุ่งเหยิง"

แต่หลังผ่านไปไม่กี่เดือน เซลล์มนุษย์เริ่มมีลักษณะและทำงานเหมือนชั้นนอกของสมองหนู

หลังการผ่าตัดราวหกเดือน นักวิทยาศาสตร์ให้หนูเข้ารับการทดสอบพฤติกรรมพื้นฐาน โดยสังเกตขณะเคลื่อนไหวในพื้นที่ทดลองขนาดเล็กบนโต๊ะ

ปาชกากล่าวว่าหนูเหล่านี้ "แสดงพฤติกรรมส่วนใหญ่เหมือนหนู [ปกติ]"

"พวกมันไม่มีความสามารถที่เพิ่มขึ้นแต่อย่างใด" เขากล่าวเสริม

ดร.ซาราห์ ชาน (Dr Sarah Chan) นักจริยธรรมชีวภาพจากมหาวิทยาลัยเอดินบะระ (University of Edinburgh) ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานวิจัยนี้ บอกกับบีบีซี นิวส์ว่า "ไม่มีสัญญาณบ่งชี้ว่าสิ่งที่ถูกสร้างขึ้นในงานนี้คือหนูที่คิดเหมือนมนุษย์ หรือสมองมนุษย์ในร่างหนู"

แต่เธอกล่าวว่างานวิจัยนี้ "กระตุ้นให้เราคิดว่ามันหมายความว่าอย่างไรเมื่อเราเริ่มเปลี่ยนแปลงความรู้ความเข้าใจของสัตว์"

"เราจะรู้ได้อย่างไรว่าการเป็นหนูตัวหนึ่งในกลุ่มนี้เป็นอย่างไร และเราจะนำสิ่งนั้นมาพิจารณาในวิธีที่เราปฏิบัติต่อสัตว์ทดลองได้อย่างไร" เธอกล่าวเสริม

"โปรแกรมมนุษย์ในสภาพแวดล้อมหนู"

ดร.อิลารี อัลโลดิ นักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูวส์ (St Andrews University) ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานวิจัยนี้เช่นกัน ระบุว่างานที่นักวิทยาศาสตร์กลุ่มนี้ทำ "น่าประทับใจมาก"

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อัลโลดิชี้ให้เห็นว่าเซลล์บางชนิดที่พบเฉพาะในสมองมนุษย์และไพรเมตอื่นๆ ไม่พบในสมองหนู กลับเกิดขึ้นเองในหนูที่ถูกปลูกถ่าย

"คุณกำลังรักษาโปรแกรมมนุษย์ไว้ภายในสภาพแวดล้อมหนู เหมือนหนูเป็นตู้ฟักไข่" เธอบอกกับบีบีซี นิวส์

นักวิจัยระบุว่าหนูเหล่านี้ ซึ่งถูกเพาะพันธุ์และเลี้ยงดูภายใต้แนวทางจริยธรรมและสวัสดิภาพสัตว์ที่เข้มงวด น่าจะถูกนำไปใช้ในห้องแล็บจำนวนไม่มากสำหรับการศึกษาโรคทางสมองเฉพาะทางบางชนิดเท่านั้น

ศาสตราจารย์เจมส์ เอนจ์ (Prof James Ainge) นักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูวส์เช่นกัน ชี้ว่าแม้ความก้าวหน้าครั้งนี้จะน่าทึ่งในทางเทคนิค แต่หนูเหล่านี้อาจ "มีประโยชน์ในขอบเขตจำกัด"

เขาระบุว่าส่วนหนึ่งเป็นเพราะ "ประเด็นด้านจริยธรรมของการเลี้ยงเนื้อเยื่อสมองมนุษย์ที่มีชีวิตในหนู และความหมายที่มีต่อประสบการณ์ของสัตว์ตัวนั้น"

นักประสาทวิทยาที่ศึกษาสมองมนุษย์ อัลโลดิชี้ให้เห็น ล้วนเผชิญข้อจำกัดเดียวกัน "เราพยายามทำความเข้าใจโรคของมนุษย์ แต่สิ่งที่เรามีคือหนู เซลล์ที่มีชีวิตบนจานเพาะเลี้ยง และเครือข่ายประสาทในคอมพิวเตอร์

"ดังนั้นนี่จึงเป็นแนวทางใหม่"

BBC

tag:#สมอง #วิทยาศาสตร์ #Stanford #Neuroscience #จริยธรรมชีวภาพ #การแพทย์ #หนูทดลอง #งานวิจัย #Science #FarangThai