บางขั้นตอนในการปลูกอวัยวะมนุษย์รุ่นจิ๋วนั้นง่ายกว่าขั้นตอนอื่นๆ
ในชุดคลุมสีขาวและถุงมือลาเท็กซ์สีน้ำเงิน Neda Vishlaghi 20รับ100 มองดูผ่านกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่จุดสีน้ำนมสีขาว 6 หยด แต่ละชิ้นมีขนาดประมาณเม็ดคูสคูส แช่ในน้ำซุปสีส้มอ่อนของจานเพาะเชื้อ ด้วยแหนบในมือข้างหนึ่งและอีกมือหนึ่งมีกรรไกรผ่าตัด เธอตัดกอเล็กๆ หนึ่งช่ออย่างช่ำชอง
เมื่อพัฒนาสมองมนุษย์ บางครั้งคุณจำเป็นต้องตัดแต่งกิ่ง
บล็อบคือเศษเนื้อเยื่อคล้ายสมองอายุ 8 สัปดาห์ แม้ว่าพวกมันจะไม่ถูกเข้าใจผิดว่าเป็นสมองขนาด Lilliputian แต่คุณสมบัติที่ละเอียดบางอย่างของพวกมันมีความคล้ายคลึงอย่างน่าทึ่งกับเปลือกสมองของมนุษย์ซึ่งเป็นที่เก็บความทรงจำของเรา การตัดสินใจ และพลังทางปัญญาระดับสูงอื่นๆ
Vishlaghi ได้สร้าง “minibrains” เหล่านี้ขึ้นที่ศูนย์เวชศาสตร์ฟื้นฟูและการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิด Eli and Edythe ที่ UCLA ซึ่งเธอเป็นผู้ช่วยวิจัย ขั้นแรก เธอแช่เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ของมนุษย์จำนวนหนึ่ง ซึ่งสามารถแปรสภาพเป็นเซลล์ชนิดใดก็ได้ในร่างกาย โดยใช้สารเคมีผสมพิเศษ
เซลล์ที่ลอยได้อิสระจะทวีคูณและรวมตัวกันเป็นก้อนเล็กๆ ของเนื้อเยื่อประสาท หล่อเลี้ยงด้วยส่วนผสมที่สนับสนุนการเจริญเติบโตในปริมาณที่กำหนดเวลาอย่างพิถีพิถัน กระจุกเซลล์ถูกถ่ายโอนไปยังจานเพาะเชื้อของน้ำซุปที่เจือด้วย Matrigel ซึ่งเป็นเมทริกซ์ของโปรตีนคล้ายเจลาติน
ในวันที่ 56 หยดจะแสดงกลุ่มเงาของ “ดอกกุหลาบ” ของระบบประสาท ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เพื่อสแกนด้วยเลเซอร์ ชิ้นที่บางเฉียบของดอกกุหลาบเหล่านั้นเผยให้เห็นชั้นที่หลวมๆ ของสเต็มเซลล์ประสาทและเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาทที่แบ่งได้หลายชั้น โครงสร้างเป็นชั้นๆ นี้ดูคล้ายกับสถาปัตยกรรมของสมองทารกในครรภ์ของมนุษย์เมื่ออายุครรภ์ 14 สัปดาห์
ห้องปฏิบัติการต่างๆ ทั่วโลกเช่นนี้ นำโดยนักชีววิทยาด้านพัฒนาการและนักประสาทวิทยาของ UCLA เบนเน็ตต์ โนวิช ได้ปลูกฝังกลุ่มสมองที่ฉลาดเหล่านี้จำนวนหลายพันเพื่อการวิจัย เมื่อไม่ถึง 5 ปีที่แล้ว ทีมนักชีววิทยาในออสเตรียและสหราชอาณาจักร และอีกทีมหนึ่งในญี่ปุ่นทำให้โลกทึ่งเมื่อพวกเขาประกาศว่าพวกเขาทำชิ้นส่วนของเปลือกสมองสามมิติของมนุษย์ในจานเป็นพื้นฐาน ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา นักวิจัยก็กระตือรือร้นที่จะคิดค้นเทคนิคต่างๆ ในการผลิตแบบจำลองสมองจิ๋วเหล่านี้ เช่น พ่อครัวที่ปรุงสูตรที่พวกเขาชื่นชอบอย่างหมกมุ่น
“มันเหมือนกับการทำเค้ก: คุณมีหลายวิธีที่จะทำได้” โนวิช ซึ่งชอบใช้วิธีแบบญี่ปุ่นที่มีการปรับแต่งเล็กน้อยกล่าว “มีกลอุบายเล็ก ๆ น้อย ๆ ทุกประเภทที่ผู้คนคิดขึ้นเพื่อเอาชนะความท้าทายทั่วไปบางอย่าง”
ตัวอย่างเช่น เนื่องจากก้อนเลือดในสมองขาดเลือดไปเลี้ยง
พวกเขาจึงต้องดูดซับออกซิเจนและสารอาหารจากน้ำซุปที่เพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อให้เพียงพอเพื่อให้มีสุขภาพแข็งแรง เพื่อช่วย ห้องปฏิบัติการบางแห่งจะหมุนเวียนน้ำซุปไปรอบๆ กลุ่มเนื้อเยื่อ นักวิจัยของ UCLA เลือกที่จะเติบโตในระดับออกซิเจนที่สูงขึ้น และสับก้อนที่จุด 35 วัน เมื่อพวกมันกว้างถึงสามมิลลิเมตร และหลังจากนั้นทุกๆ สองสัปดาห์หลังจากนั้น ฟังดูรุนแรง แต่การผ่านั้นทำให้เซลล์ภายใน ซึ่งบางส่วนเริ่มตาย — การได้รับออกซิเจนและสารอาหารที่จำเป็นมาก เศษที่แบ่งเหล่านั้นจะเติบโตแยกกันต่อไป แต่การตัดสามารถทำได้หลายครั้งเท่านั้นก่อนที่โครงสร้างดอกกุหลาบที่ขยายตัวภายในจะเสียหาย
จากการทดลองทั้งหมด นักวิจัยได้คิดค้นนวัตกรรมมากมาย รวมถึงความคืบหน้าเล็กๆ น้อยๆ ที่รายงานในปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ได้ประดิษฐ์ส่วนเล็กๆ ของสมองหลายส่วนตั้งแต่ไฮโปทาลามัสซึ่งควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย ความกระหายน้ำ และความหิวโหย ไปจนถึงปมประสาทที่ควบคุมการเคลื่อนไหว ตรวจพบกระแสไฟฟ้าในเซลล์ประสาทซึ่งสะท้อนวงจรสมองที่ทำงานอยู่ และเมื่อเร็ว ๆ นี้กลุ่มวิจัยได้เริ่มเชื่อมโยงส่วนต่างๆ ของภูมิภาคเฉพาะอย่าง Legos นักวิทยาศาสตร์ยังสังเกตเห็นกระบวนการพัฒนาในช่วงแรกๆ ที่เกิดขึ้นภายในก้อนสมองของมนุษย์
ผลตอบแทนจากสเต็มเซลล์ งานนี้เป็นส่วนหนึ่งของโบนันซ่าทางวิทยาศาสตร์ที่กว้างขึ้นซึ่งมาจากการเกลี้ยกล่อมเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์เพื่อประกอบตัวเองเป็นลูกของเนื้อเยื่ออวัยวะที่รู้จักกันในชื่อออร์กานอยด์ซึ่งมักจะไม่ใหญ่ไปกว่าถั่วเลนทิล แม้ว่าออร์กานอยด์จะไม่เติบโตเพียงพอที่จะจำลองอวัยวะทั้งหมดของมนุษย์ แต่รุ่นจิ๋วเหล่านี้สามารถเลียนแบบโครงสร้างพื้นฐานของเซลล์ 3 มิติของทุกสิ่งตั้งแต่ความกล้าของเราไปจนถึงปอด นั่นคือสิ่งที่คุณไม่สามารถได้รับจากการศึกษาหนู ซึ่งมีชีววิทยาที่แตกต่างจากมนุษย์
แบบจำลองอวัยวะขนาดเล็กให้ประโยชน์มหาศาลในการทำความเข้าใจชีววิทยามนุษย์ขั้นพื้นฐาน การล้อเลียนกระบวนการของโรคของมนุษย์ และนำเสนอพื้นที่ทดสอบที่แม่นยำสำหรับการค้นหาหรือการตรวจสอบการบำบัดด้วยยา และด้วยการสร้างออร์กานอยด์ส่วนบุคคลจากเซลล์ที่โปรแกรมใหม่ของผู้ป่วย นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาโรคในแบบที่เป็นรายบุคคล หรือแม้แต่ใช้โครงสร้างออร์กานอยด์เพื่อทดแทนเนื้อเยื่อที่เสียหายบางอย่าง เช่น ในตับหรือไขสันหลัง
“Organoids ให้ระดับที่ไม่เคยมีมาก่อนในการเข้าถึงการทำงานภายในของสมองมนุษย์” โนวิชกล่าวโดยสังเกตว่าสมองของเราส่วนใหญ่ไม่มีขอบเขตที่จะเจาะและตัดเพื่อการวิจัย หากนักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาแบบจำลองที่แม่นยำของวงจรประสาทที่ทำงานในส่วนย่อยของสมองเหล่านี้ได้ เขาและคนอื่นๆ กล่าวว่า ในที่สุดนักวิจัยก็อาจสามารถรับมือกับสภาวะทางระบบประสาทที่มีลักษณะเฉพาะของมนุษย์ได้ ความผิดปกติดังกล่าว ซึ่งรวมถึงโรคลมบ้าหมู และผู้เชี่ยวชาญตั้งทฤษฎี โรคจิตเภท และออทิสติก ( SN Online: 7/17/15 ) อาจเกิดขึ้นได้เมื่อเครือข่ายการสื่อสารของสมองพัฒนาผิดปกติ 20รับ100
