ตัวอ่อนสังเคราะห์จะนำเข้าสู่ยุคของอวัยวะเทียมหรือไม่?   

นักวิทยาศาสตร์ได้จำลองกระบวนการทางธรรมชาติของการพัฒนาตัวอ่อนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในห้องปฏิบัติการจนถึงจุดพัฒนาของสมองและหัวใจ นักวิจัยได้สร้างตัวอ่อนของหนูสังเคราะห์ขึ้นนอกมดลูกโดยใช้สเต็มเซลล์ ซึ่งสรุปกระบวนการทางธรรมชาติของการพัฒนาในครรภ์จนถึงวันที่ 8.5 นี่เป็นก้าวสำคัญในชีววิทยาสังเคราะห์ ในอนาคต สิ่งนี้จะเป็นแนวทางในการศึกษาเกี่ยวกับตัวอ่อนสังเคราะห์ของมนุษย์ ซึ่งในทางกลับกัน ได้ เป็นผู้นำในการพัฒนาและผลิตสารสังเคราะห์ อวัยวะ สำหรับผู้ป่วยที่รอการปลูกถ่าย 

เอ็มบริโอมักจะเข้าใจว่าเป็นพัฒนาการขั้นกลางในปรากฏการณ์ธรรมชาติของการสืบพันธุ์ตามลำดับ ซึ่งเริ่มต้นโดยสเปิร์มพบกับไข่เพื่อสร้างไซโกต ซึ่งแบ่งตัวกลายเป็นไซโกต เอ็มบริโอตามมาด้วยการพัฒนาเป็นทารกในครรภ์และเกิดใหม่เมื่อครบกำหนดตั้งครรภ์  

ความก้าวหน้าของเซลล์ตัวอ่อน การถ่ายโอนนิวเคลียร์ เห็นตัวอย่างการข้ามขั้นตอนการปฏิสนธิของไข่โดยสเปิร์ม ในปี พ.ศ. 1984 เอ็มบริโอถูกสร้างขึ้นจากไข่ซึ่งนิวเคลียสเดี่ยวของมันถูกเอาออกและแทนที่ด้วยนิวเคลียสของเซลล์ตัวอ่อนของผู้บริจาค ซึ่งประสบความสำเร็จในการพัฒนาตัวแทนเพื่อให้กำเนิดลูกแกะโคลนตัวแรก ด้วยความสมบูรณ์แบบของ Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) แกะดอลลี่ถูกสร้างขึ้นในปี 1996 จากเซลล์ที่โตเต็มวัย นี่เป็นกรณีแรกของการโคลนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจากเซลล์ผู้ใหญ่ กรณีของ Dolly ยังเปิดโอกาสในการพัฒนาสเต็มเซลล์เฉพาะบุคคล ในทั้งสองกรณี สเปิร์มไม่ได้ใช้ แต่ไข่ (ที่มีนิวเคลียสที่ถูกแทนที่) ที่เติบโตกลายเป็นตัวอ่อน ด้วยเหตุนี้ ตัวอ่อนเหล่านี้จึงยังคงเป็นธรรมชาติ  

สามารถสร้างตัวอ่อนได้โดยไม่ต้องเกี่ยวข้องกับไข่หรือไม่? ถ้าเป็นเช่นนั้น ตัวอ่อนดังกล่าวจะถูกสังเคราะห์ในขอบเขตที่ไม่มีการใช้เซลล์สืบพันธุ์ (เซลล์เพศ) ทุกวันนี้ เอ็มบริโอดังกล่าว (หรือ 'คล้ายเอ็มบริโอ' หรือเอ็มบริโอ) ถูกสร้างขึ้นเป็นประจำโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (ESC) และเพาะเลี้ยง ในหลอดทดลอง ในห้องปฏิบัติการ  

ในบรรดาสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม หนูใช้เวลาค่อนข้างสั้น (19-21 วัน) ในการให้กำเนิด ซึ่งทำให้ตัวอ่อนของเมาส์เป็นรูปแบบการศึกษาที่สะดวก ของทั้งหมด ระยะเวลาก่อนปลูกถ่ายประมาณ 4-5 วัน ในขณะที่ส่วนที่เหลือ 15 วัน (ประมาณ 75% ของทั้งหมด) เป็นช่วงหลังการปลูกถ่าย สำหรับการพัฒนาหลังการปลูกถ่าย ตัวอ่อนจะต้องได้รับการฝังภายในมดลูก ซึ่งทำให้ไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับการสังเกตจากภายนอก การพึ่งพามดลูกของมารดาทำให้เกิดอุปสรรคในการตรวจสอบ    

ปี 2017 มีความสำคัญในประวัติศาสตร์ของการเพาะเลี้ยงตัวอ่อนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ความพยายามในการสร้างเอ็มบริโอของหนูสังเคราะห์ได้เกิดภาวะอ้วนขึ้นเมื่อนักวิจัยแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าสเต็มเซลล์จากตัวอ่อนมีความสามารถในการประกอบตัวเองและจัดระเบียบตัวเอง ในหลอดทดลอง ทำให้เกิดโครงสร้างคล้ายเอ็มบริโอที่มีลักษณะคล้ายตัวอ่อนตามธรรมชาติอย่างสำคัญ^1,2. แต่มีข้อจำกัดเกิดขึ้นจาก มดลูก ปัญหาและอุปสรรค. เป็นเรื่องปกติในการเพาะเลี้ยงตัวอ่อนก่อนการฝังตัว ในหลอดทดลอง แต่แพลตฟอร์มที่มีประสิทธิภาพใดๆ สำหรับการเพาะเลี้ยงตัวอ่อนของเมาส์หลังการฝังตัว (ตั้งแต่ระยะกระบอกไข่จนถึงการสร้างอวัยวะขั้นสูง) ไม่สามารถใช้งานได้ ความก้าวหน้าในการแก้ไขปัญหานี้เกิดขึ้นเมื่อปีที่แล้วในปี 2021 เมื่อทีมวิจัยได้นำเสนอแพลตฟอร์มวัฒนธรรมที่มีประสิทธิภาพสำหรับการพัฒนาตัวอ่อนของเมาส์หลังการปลูกฝังนอกมดลูกของมารดา พบว่าตัวอ่อนที่เติบโตบนแท่นนี้โดยเก่าในครรภ์สามารถสรุป i . ได้อย่างแม่นยำยังไม่มีมดลูก พัฒนาการ³. การพัฒนานี้เอาชนะอุปสรรคของมดลูกและช่วยให้นักวิจัยสามารถเข้าใจมอร์โฟเจเนซิสหลังการปลูกถ่ายได้ดีขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงช่วยให้โครงการเอ็มบริโอสังเคราะห์มีความก้าวหน้า 

ขณะนี้ กลุ่มวิจัยสองกลุ่มรายงานว่าตัวอ่อนของหนูสังเคราะห์เติบโตเป็นเวลา 8.5 วัน ซึ่งยาวนานที่สุดจนถึงขณะนี้ นี่นานพอที่จะแยกแยะได้ อวัยวะ (เช่นหัวใจเต้น, ท่อในลำไส้, รอยพับของระบบประสาท ฯลฯ ) จึงมีการพัฒนา ความก้าวหน้าล่าสุดนี้น่าทึ่งอย่างแท้จริง  

ตามที่รายงานใน Cell เมื่อวันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2022 ทีมวิจัยได้สร้างตัวอ่อนสังเคราะห์ของเมาส์โดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (ESC) ที่ไร้เดียงสานอกมดลูกของมารดาเท่านั้น พวกเขารวมเซลล์ต้นกำเนิดและประมวลผลโดยใช้แพลตฟอร์มวัฒนธรรมที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้เป็นเวลานาน อดีตมดลูก การเจริญเติบโตเพื่อให้ได้เอ็มบริโอสังเคราะห์ทั้งตัวหลังการย่อยอาหารที่มีทั้งตัวอ่อนและตัวอ่อนภายนอก เอ็มบริโอสังเคราะห์บรรลุหลักเป้าหมายอย่างน่าพอใจสำหรับระยะ 8.5 วันของเอ็มบริโอของเมาส์ การศึกษานี้เน้นย้ำถึงความสามารถของเซลล์ pluripotent ไร้เดียงสาในการรวมตัวและจัดระเบียบตัวเอง และจำลองตัวอ่อนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมดนอกเหนือจากการย่อยอาหาร⁴. 

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน Nature เมื่อวันที่ 25 สิงหาคม พ.ศ. 2022 นักวิจัยได้ใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนภายนอกและเพื่อเพิ่มศักยภาพในการพัฒนาเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (ESC) พวกเขาประกอบตัวอ่อนสังเคราะห์ในหลอดทดลองโดยใช้ ESC ของเมาส์ TSC และเซลล์ iXEN ซึ่งสรุปการพัฒนาของตัวอ่อนทั้งตัวตามธรรมชาติของหนูในมดลูกจนถึงวันที่ 8.5 ตัวอ่อนสังเคราะห์นี้ได้กำหนดบริเวณ forebrain และ midbrain โครงสร้างคล้ายหัวใจที่เต้น ลำต้นประกอบด้วยท่อประสาท ตาหางที่มีต้นกำเนิดของ neuromesodermal ท่อลำไส้ และเซลล์สืบพันธุ์ดั้งเดิม สิ่งทั้งหมดอยู่ในถุงนอกตัวอ่อน⁵. ดังนั้นในการศึกษานี้ การสร้างอวัยวะในร่างกายจึงก้าวหน้าและโดดเด่นมากขึ้นเมื่อเทียบกับการศึกษาที่รายงานในเซลล์เมื่อวันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2022 บางทีการใช้เซลล์ต้นกำเนิดนอกตัวอ่อนสองประเภทช่วยเพิ่มศักยภาพในการพัฒนาเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนในการศึกษานี้ ที่น่าสนใจคือมีการใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (ESC) ที่ไร้เดียงสาเท่านั้นในการศึกษาก่อนหน้านี้  

ความสำเร็จเหล่านี้มีความโดดเด่นอย่างแท้จริง เนื่องจากเป็นจุดที่ไกลที่สุดในการศึกษาเกี่ยวกับตัวอ่อนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสังเคราะห์ ความสามารถในการสร้างสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นเป้าหมายหลักของชีววิทยาสังเคราะห์ การสร้างกระบวนการทางธรรมชาติของการพัฒนาตัวอ่อนหลังการปลูกถ่ายขึ้นใหม่ในห้องปฏิบัติการสามารถเอาชนะอุปสรรคของมดลูกและทำให้นักวิจัยสามารถศึกษาช่วงแรกสุดของชีวิตที่ปกติซ่อนอยู่ในมดลูกได้  

อย่างไรก็ตาม ประเด็นด้านจริยธรรม ความสำเร็จในการศึกษาตัวอ่อนสังเคราะห์ของหนูจะเป็นแนวทางในการศึกษาเกี่ยวกับตัวอ่อนสังเคราะห์ของมนุษย์ในอนาคตอันใกล้ ซึ่งอาจนำไปสู่การพัฒนาและการผลิตอวัยวะสังเคราะห์สำหรับผู้ป่วยที่รอการปลูกถ่าย  

*** 

อ้างอิง:  

1. แฮร์ริสัน เอสอี อัล et 2017. การประกอบเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนและภายนอกตัวอ่อนเพื่อเลียนแบบการกำเนิดของตัวอ่อนในหลอดทดลอง ศาสตร์. 2 มี.ค. 2017 ปีที่ 356 ฉบับที่ 6334 DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. Warmflash A. 2017. เอ็มบริโอสังเคราะห์: Windows สู่การพัฒนาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม. เซลล์ สเต็มเซลล์. เล่มที่ 20 ฉบับที่ 5 4 พฤษภาคม 2017 หน้า 581-582 ดอย: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. อากีเลรา-กัสเตรจอน, เอ., เอตอัล พ.ศ. 2021 การกำเนิดของตัวอ่อนของหนูในครรภ์ตั้งแต่ก่อนอาหารจนถึงการสร้างอวัยวะตอนปลาย ธรรมชาติ 593, 119–124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. ทาราซี เอส. และอื่น ๆ 2022. เอ็มบริโอสังเคราะห์หลังการย่อยอาหารสร้างอดีตมดลูกจาก ESC ที่ไร้เดียงสาของเมาส์ เซลล์. เผยแพร่เมื่อ : 01 สิงหาคม 2022 ดอย:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. อมาดี, G., อัล et พ.ศ. 2022 ตัวอ่อนสังเคราะห์สามารถย่อยอาหารได้อย่างสมบูรณ์จนถึงการสร้างเซลล์ประสาทและการสร้างอวัยวะ Published: 25 สิงหาคม 2022. ธรรมชาติ. ดอย: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

***