ย่อส่วนร่างกายลงในชิป นวัตกรรมเพื่อวิจัยยารักษาโรคมะเร็ง

ขั้นตอนในการพัฒนายารักษาโรค จะต้องทดสอบการออกฤทธิ์ของยาในร่างกายมนุษย์ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ชัดเจนจึงจำเป็นต้องนำยาไปใช้ในคนจริง ๆ ซึ่งบางครั้งอาจทำให้เกิดผลข้างเคียงที่ไม่คาดคิด และอาจเป็นอันตรายต่อผู้ป่วยได้

ที่มาของภาพ TissUse

 

นักวิจัยจากสหรัฐอเมริกาจึงพัฒนา "อวัยวะในชิป" (Organ-on-a-chip system) ซึ่งเป็นการย่อเนื้อเยื่อจากอวัยวะสำคัญในร่างกายมนุษย์มาไว้ในชิปขนาดเล็ก อวัยวะที่ถูกนำมาไว้ในชิป ได้แก่ หัวใจ, ตับ, กระดูก และผิวหนัง โดยอวัยวะเหล่านี้ถูกเชื่อมโยงกันด้วยระบบไหลเวียนเลือดและระบบภูมิคุ้มกัน เสมือนว่าชิปนี้ คือ ร่างกายมนุษย์ที่ถูกย่อส่วนลงมานั่นเอง

อวัยวะในชิปมีข้อได้เปรียบในการวิจัยยา ประการสำคัญที่สุด คือ มันสามารถแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ของการออกฤทธิ์ของยา ที่จะเกิดขึ้นกับอวัยวะสำคัญในร่างกายได้อย่างเป็นระบบตามกลไกของมนุษย์จริง ๆ ในขณะที่การวิจัยยาทั่วไป อาจเลือกใช้เนื้อเยื่อจากอวัยวะใดอวัยวะหนึ่ง เพื่อศึกษาพิษจากยาเท่านั้น ซึ่งไม่สามารถสะท้อนถึงการออกฤทธิ์ทั่วร่างกายได้ทั้งหมด

ที่มาของภาพ Columbia University

 

นอกจากนี้ ในร่างกายของแต่ละคนจะมีการตอบสนองต่อยาแตกต่างกัน นักวิจัยสามารถสร้างชิปขึ้นมาหลาย ๆ ชุด เพื่อศึกษาการออกฤทธิ์และผลข้างเคียงจากยาได้หลากหลาย ซึ่งปลอดภัยกว่าการนำยามาใช้กับผู้ป่วยจริง 

บางท่านอาจจะสงสัยว่า นักวิจัยนำเนื้อเยื่อจากอวัยวะของมนุษย์โดยมาใส่ไว้ในชิปใช่หรือไม่? สำหรับเนื้อเยื่อจากอวัยวะที่อยู่ในชิปนี้ เกิดจากการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดหรือ "สเต็มเซลล์" (Stem cell) โดยนำเสต็มเซลล์มากระตุ้นด้วยสารชักนำ เพื่อให้เจริญเติบโตไปเป็นเนื้อเยื่อที่ต้องการ จึงไม่จำเป็นต้องใช้เนื้อเยื่อจากอวัยวะจริงของมนุษย์ อีกทั้งยังสามารถปรับแต่งคุณสมบัติของเนื้อเยื่อให้แตกต่างกันไป เช่น โปรตีนบนผิวเซลล์ นักวิจัยจึงสามารถทดสอบผลการออกฤทธิ์ของยาในสภาพแวดล้อมของเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันได้ด้วย

ที่มาของภาพ Columbia University

 

เป้าหมายแรกของการประยุกต์ใช้อวัยวะในชิป คือ การวิจัยยารักษาโรคมะเร็ง เนื่องจากยาเคมีบำบัดรักษามะเร็งมักออกฤทธิ์ได้ทั่วทั้งร่างกาย ชิปดังกล่าวจะช่วยแสดงให้เห็นถึงผลข้างเคียงที่อาจเกิดขึ้นกับอวัยวะสำคัญในร่างกายของมนุษย์ได้ 

เพื่อพิสูจน์ให้เห็นศักยภาพของอวัยวะในชิป นักวิจัยนำยาเคมีบำบัด Doxorubicin ซึ่งเป็นพิษต่อกล้ามเนื้อหัวใจหากได้รับในปริมาณมาก เมื่อนำยาดังกล่าวใส่ลงในชิป ปรากฏว่าเซลล์ในส่วนของเนื้อเยื่อหัวใจเริ่มเกิดความผิดปกติและตายลงในที่สุด (เมื่อได้รับยาถึงปริมาณที่เป็นพิษตามที่ระบุไว้ในเอกสารกำกับยา) นี่แสดงให้เห็นว่าอวัยวะในชิปจะสามารถนำไปใช้ในการวิจัยผลข้างเคียงจากยาเคมีบำบัดชนิดใหม่ ๆ ที่คิดค้นขึ้นมาได้

ที่มาของภาพ Deutschlandfunk Kultur

 

ในอนาคตเชื่อว่าอวัยวะในชิปยังมีบทบาทอีกมากมายในวงการแพทย์ เพราะสามารถจำลองสภาวะแวดล้อมที่เกิดขึ้นในร่างกายของมนุษย์ได้ อีกทั้งยังเพิ่มเนื้อเยื่อของอวัยวะอื่น ๆ เช่น ลำไส้, กระเพาะอาหาร หรือปอด เป็นต้น จึงช่วยลดต้นทุนในการวิจัย, ลดระยะเวลาในการทดลอง และได้ผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำก่อนนำยาหรือวัคซีนต่าง ๆ ไปใช้กับมนุษย์

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Interesting Engineering