เซลล์เทียมเคลื่อนที่ได้ตัวแรกถูกสร้างขึ้น

เซลล์เทียมเซลล์แรกสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องอาศัยสิ่งมีชีวิต โดยใช้เพียงองค์ประกอบพื้นฐานสามอย่างและกฎเคมี การค้นพบนี้เปิดทิศทางใหม่ให้กับชีววิทยาสังเคราะห์และไขปริศนาการเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต

นอกเหนือจากคุณค่า ทางวิทยาศาสตร์ พื้นฐานแล้ว ความสำเร็จในการสร้างเซลล์เทียมที่เคลื่อนที่ได้เองยังเปิดโอกาสให้มีการประยุกต์ใช้ในด้านชีวการแพทย์และการก่อสร้างอีกมากมาย - ภาพ: AI

ในงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่ สถาบันเทคโนโลยีชีวภาพแห่งคาตาโลเนีย (IBEC) , มหาวิทยาลัยบาร์เซโลนา, มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน, มหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล, สถาบัน Biofisika และมูลนิธิวิทยาศาสตร์ Ikerbasque ระบุว่าเซลล์เทียมนี้เป็นหนึ่งในโครงสร้างที่เรียบง่ายที่สุดเท่าที่เคยมีมา ประกอบด้วยเพียงเยื่อไขมัน เอนไซม์ และรูพรุน ทว่ามันมีความสามารถในการปรับทิศทางและเคลื่อนที่โดยอาศัยปฏิกิริยาเคมี คล้ายกับที่อสุจิค้นหาไข่หรือเซลล์เม็ดเลือดขาวติดตามสัญญาณของการติดเชื้อ

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า chemotaxis หรือความสามารถในการเคลื่อนที่ตามความเข้มข้นของสารเคมี ซึ่งเป็นทักษะการเอาชีวิตรอดที่สำคัญใน โลก ของชีววิทยา สิ่งที่พิเศษของเซลล์เทียมนี้คือไม่จำเป็นต้องมีโครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น แฟลกเจลลาหรือตัวรับ

“เราสร้างการเคลื่อนที่ทั้งหมดนี้ขึ้นมาใหม่ด้วยองค์ประกอบเพียงสามอย่าง ได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์ เอนไซม์ และรูพรุนนิวเคลียส ไม่มีอะไรยุ่งยาก และแล้วกฎเกณฑ์ที่ซ่อนอยู่ของชีวิตก็ปรากฏขึ้น” ศาสตราจารย์จูเซปเป บัตตาเกลีย (IBEC) กล่าว

เซลล์เทียมประกอบด้วยไลโปโซม ซึ่งเป็นฟองไขมันที่เลียนแบบเยื่อหุ้มเซลล์จริง เมื่อวางไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีระดับความเข้มข้นของกลูโคสหรือยูเรียที่แตกต่างกัน เอนไซม์ภายในไลโปโซมจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลเหล่านี้ ทำให้เกิดความแตกต่างของความเข้มข้น

ความไม่สมดุลดังกล่าวก่อให้เกิดการไหลเวียนในระดับจุลภาคผ่านพื้นผิวเซลล์ ผลักเซลล์ไปทางด้านที่มีความเข้มข้นสูงกว่า รูพรุนของเยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่เป็น “ประตูระบายน้ำ” ที่ถูกควบคุม ทำให้เกิดความไม่สมมาตรที่จำเป็นต่อการสร้างแรงขับ คล้ายกับวิธีที่เรือขับเคลื่อนตัวเองด้วยกระแสน้ำ

ในการทดลอง ทีมวิจัยได้ตรวจสอบเซลล์เทียมมากกว่า 10,000 เซลล์ในช่องไมโครฟลูอิดิกส์ภายใต้สภาวะการไล่ระดับที่ควบคุมอย่างเข้มงวด ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเซลล์ที่มีรูพรุนในนิวเคลียสมากกว่าจะเคลื่อนที่ได้รวดเร็วกว่าในทิศทางของการเคลื่อนที่แบบเคมีแทกซิส ขณะที่เซลล์ที่ไม่มีรูพรุนจะเคลื่อนที่แบบพาสซีฟเท่านั้น ซึ่งอาจทำได้โดยการแพร่แบบธรรมดา

ในธรรมชาติ การเคลื่อนที่เป็นกลยุทธ์การเอาชีวิตรอดที่สำคัญที่ช่วยให้เซลล์สิ่งมีชีวิตสามารถค้นหาสารอาหาร หลีกเลี่ยงสารพิษ และประสานการเจริญเติบโต การจำลองปรากฏการณ์นี้ได้อย่างแม่นยำด้วยองค์ประกอบพื้นฐานเพียงสามอย่าง ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใกล้การถอดรหัสว่าชีวิตอาจเริ่มเคลื่อนที่อย่างไรในช่วงวิวัฒนาการแรกเริ่ม

นอกจากคุณค่าทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานแล้ว งานวิจัยนี้ยังเปิดโอกาสให้นำไปประยุกต์ใช้ในด้านชีวการแพทย์และการก่อสร้างได้อีกมากมาย ยกตัวอย่างเช่น เซลล์เทียมสามารถออกแบบให้ส่งยาไปยังตำแหน่งที่เกิดความเสียหายในร่างกาย ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในสภาพแวดล้อมจุลภาค หรือสร้างระบบที่สามารถจัดระบบตัวเองได้และสามารถตั้งโปรแกรมได้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง

เนื่องจากส่วนประกอบของเซลล์เหล่านี้มีอยู่ทั่วไปในทางชีววิทยา จึงสามารถขยายขนาดหรือดัดแปลงเพื่อสร้างไมโครโรบอตเลียนแบบชีวภาพแบบอ่อนที่ไม่ต้องใช้โครงโลหะหรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้

"ลองสังเกตดูเซลล์เทียมที่กำลังเคลื่อนไหวอย่างใกล้ชิด ความลับที่ซ่อนอยู่ภายในนั้นก็คือ เซลล์ส่งเสียงกระซิบและลำเลียงสารสำคัญต่างๆ อย่างไร แต่ชีววิทยาธรรมชาตินั้นซับซ้อนเกินไปและมีรายละเอียดมากเกินไป เราจึง 'โกง' เล็กน้อย แล้วทุกอย่างก็จะกลายเป็นจังหวะที่กระชับ สวยงาม ราวกับดนตรีเคมีบริสุทธิ์" ศาสตราจารย์บัตตาเกลียเปรียบเทียบ

มินห์ ไฮ

ที่มา: https://tuoitre.vn/lan-dau-tien-tao-ra-te-bao-nhan-tao-tu-di-chuyen-20250727080301666.htm