ความก้าวหน้า: ประสบความสำเร็จในการปลูกฝังสมองมนุษย์จิ๋ว

นักวิจัยชาวอเมริกันประสบความสำเร็จในการพัฒนา "สมองขนาดเล็ก" ที่มีพื้นที่การทำงานเต็มรูปแบบของสมองมนุษย์ ช่วยจำลองกิจกรรมของเซลล์ประสาทเกือบทั้งหมด

การพัฒนา "สมองจิ๋ว" ที่ประสบความสำเร็จถือเป็นก้าวสำคัญในวิศวกรรมชีวการแพทย์และประสาทวิทยาสมัยใหม่ - ภาพ: AI

ในวารสาร Advanced Science ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ (สหรัฐอเมริกา) ตีพิมพ์ผลงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Science ระบุว่ากลุ่มเซลล์ประสาทเหล่านี้มีกิจกรรมในระดับเดียวกับทารกในครรภ์อายุ 40 วัน ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ๆ ในการรักษาโรคทางระบบประสาท เช่น โรคพาร์กินสันและอัลไซเมอร์

“สมองเทียม” ใกล้เป็นจริงแล้ว

กลุ่มเซลล์เหล่านี้เรียกว่าออร์แกนอยด์สมองมนุษย์ เพาะเลี้ยงจากเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนต์ (pluripotent stem cells) ซึ่งมีความสามารถในการแยกตัวออกเป็นส่วนต่างๆ ของสมอง เซลล์เหล่านี้ไม่ได้มีสติสัมปชัญญะ แต่สามารถทำหน้าที่พื้นฐาน เช่น ความจำและการเรียนรู้

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยี 3 มิติ ออร์แกนอยด์เหล่านี้ไม่เพียงแต่สามารถแสดงกิจกรรมทางไฟฟ้าชีวภาพได้เท่านั้น แต่ยังสามารถควบคุมหุ่นยนต์ธรรมดาๆ หรือแม้แต่ "เล่น" วิดีโอเกมพื้นฐาน เช่น เกม Pong ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกมองว่าเป็นสิ่งมหัศจรรย์ในสาขาประสาทชีววิทยาอีกด้วย

อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบัน ออร์แกนอยด์ส่วนใหญ่ที่สร้างขึ้นนั้นจำลองเฉพาะบริเวณสมองบางส่วน เช่น เปลือกสมอง สมองส่วนกลาง หรือสมองน้อย แต่ยังไม่ได้จำลองการทำงานของบริเวณสมองที่ประสานกันเหมือนในความเป็นจริง หากเราต้องการศึกษาความผิดปกติทางพัฒนาการทางระบบประสาทหรือทางจิตเวช วิทยาศาสตร์ จำเป็นต้องมีแบบจำลองที่แสดงถึงการทำงานของสมองมนุษย์ทั้งหมด

นักวิจัยแอนนี่ คาทูเรีย กล่าวว่า เราไม่สามารถขอให้บุคคลใดบุคคลหนึ่งให้เราตรวจสมองของพวกเขาเพื่อศึกษาโรคออทิซึมได้ แต่แบบจำลองออร์แกนอยด์ของสมองทั้งสมองอาจช่วยให้เราติดตามกระบวนการของโรคได้โดยตรง ซึ่งจะช่วยทดสอบประสิทธิภาพของการรักษาและแม้กระทั่งปรับแผนการรักษาให้เหมาะกับแต่ละบุคคล

หลังจากการทดลองหลายปี ทีมของ Kathuria กลายเป็นหนึ่งในทีมแรกของ โลก ที่พัฒนาออร์แกนอยด์สมองหลายภูมิภาค (MRBOs) ขั้นแรก พวกเขาเพาะเลี้ยงเซลล์ประสาทจากส่วนต่างๆ ของสมองมนุษย์ รวมถึงหลอดเลือดที่อยู่ด้านล่าง ในจานเพาะเลี้ยงแยกกัน จากนั้นเชื่อมต่อบริเวณเหล่านี้ด้วยโปรตีน “ไบโอ-ซูเปอร์กลู” ซึ่งช่วยให้เนื้อเยื่อเชื่อมต่อกันและมีปฏิสัมพันธ์กัน

ส่งผลให้บริเวณต่างๆ ในสมองเริ่มสร้างกิจกรรมทางไฟฟ้าที่สอดประสานกัน ก่อให้เกิดเครือข่ายที่เชื่อมโยงกัน ที่น่าสังเกตคือ ทีมวิจัยยังได้บันทึกการปรากฏของชั้นกั้นเลือด-สมอง ซึ่งเป็นชั้นของเซลล์ที่ล้อมรอบสมอง ช่วยควบคุมสารต่างๆ ที่สามารถเข้าสู่สมองได้

โอกาสใหม่ในการรักษาโรคทางระบบประสาท

แม้จะมีขนาดเล็กกว่าสมองมนุษย์จริงมาก แต่ MRBO แต่ละตัวมีเซลล์ประสาทเพียง 6-7 ล้านเซลล์ เมื่อเทียบกับเซลล์ในผู้ใหญ่ที่มีมากถึงหลายหมื่นล้านเซลล์ อย่างไรก็ตาม ด้วยเซลล์ประมาณ 80% ที่เป็นลักษณะเฉพาะของพัฒนาการในทารกในครรภ์ระยะแรก แบบจำลองเหล่านี้จึงมอบโอกาสในการวิเคราะห์ที่ไม่เคยมีมาก่อน

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ ระบุว่า MRBO อาจถูกนำมาใช้เพื่อทดสอบยาในมนุษย์แทนการทดลองในสัตว์ ปัจจุบัน ยา 85-90% ล้มเหลวในการทดลองทางคลินิกระยะที่ 1 และอัตราดังกล่าวสูงถึง 96% สำหรับยาที่ใช้รักษาโรคทางระบบประสาท ส่วนใหญ่เป็นเพราะการศึกษาก่อนการทดลองทางคลินิกนั้นอาศัยหนูหรือสัตว์ทดลองเป็นหลัก

การเปลี่ยนมาใช้การทดสอบ MRBO จะช่วยเร่งความคืบหน้าและปรับปรุงอัตราความสำเร็จได้

“โรคอัลไซเมอร์ ออทิซึม และโรคจิตเภท ล้วนส่งผลกระทบต่อสมองทั้งหมด ไม่ใช่แค่ส่วนใดส่วนหนึ่ง หากเราเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นในระยะแรกของการพัฒนาสมอง เราอาจค้นพบเป้าหมายการรักษาใหม่ๆ ได้เลย” แอนนี่ คาทูเรีย นักวิจัยกล่าว

ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่างานวิจัยนี้เป็นก้าวสำคัญในสาขาวิศวกรรมชีวการแพทย์และประสาทวิทยาสมัยใหม่ จากแบบจำลองออร์แกนอยด์ที่ซับซ้อน นักวิทยาศาสตร์สามารถก้าวไปสู่ขั้นตอนการวินิจฉัยและการรักษาเฉพาะบุคคล ซึ่งผู้ป่วยแต่ละรายจะมีแบบจำลองสมองของตนเองที่สร้างขึ้นเพื่อทดสอบผลของยาได้อย่างแม่นยำ

นอกจากนี้ ศักยภาพในอนาคตยังรวมถึงอินเทอร์เฟซสมอง-คอมพิวเตอร์ และแม้แต่ทิศทางใหม่สำหรับปัญญาประดิษฐ์ที่อิงจากออร์แกนอยด์ทางชีววิทยา

กลับสู่หัวข้อ

มินห์ ไฮ

ที่มา: https://tuoitre.vn/dot-pha-nuoi-cay-thanh-cong-nao-nguoi-thu-nho-20250729171444933.htm