หัวใจดวงใหม่ ของคุณ กำลังเต้นอยู่ ในตัวหมู

เวลาผ่านไป 4 สัปดาห์แล้วหลังทำการฝังตัวอ่อนหมู และบรรยากาศภายในห้องทดลองอเมริกัน ก็เต็มไปด้วยความตื่นเต้น นักวิทยาศาสตร์ใกล้จะทำการทดลองอันยิ่งใหญ่นี้เสร็จสิ้น ในที่สุดตัวอ่อนหมูที่บอบบางก็ถูกย้ายออกจากตัวของแม่อุ้มบุญมาวางไว้ใต้กล้องจุลทรรศน์ นักวิทยาศาสตร์ที่เต็มไปด้วยความหวังมองหาเพียงสิ่งเดียวเท่านั้นภายในตัวอ่อนขนาดเล็กจิ๋วนี้ นั่นคือเซลล์ของมนุษย์

ฮวน คาร์ลอส เบลมอนเต นักชีววิทยา และทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันซอล์ก ในลาโฮยา รัฐแคลิฟอร์เนีย เป็นคนกลุ่มแรกที่สร้างสิ่งมีชีวิตจาก การผสมข้ามเผ่าพันธุ์ระหว่างหมูและมนุษย์ เซลล์ ต้นกำเนิดมนุษย์ถูกฉีดเข้าไปในตัวอ่อนของหมูก่อนที่ตัวอ่อนนั้นจะถูกฝังเข้าไปในครรภ์ของหมูที่โตเต็มวัย 4 สัปดาห์ให้หลัง เซลล์ของมนุษย์ได้กลายเป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งของตัวอ่อนหมูที่กำลังเติบโต นักวิทยาศาสตร์ตั้งเป้าที่จะนำเทคโนโลยีด้านพันธุกรรมที่ซับซ้อน มาใช้ร่วมกับวิธีการนี้เพื่อสร้างอวัยวะมนุษย์ ภายในตัวหมูและลดการขาดแคลนอวัยวะบริจาค

ถูกบีบให้ทำการทดลองพิสดาร

การขาดแคลนอวัยวะบริจาคอยู่ในขั้นวิกฤตทั่วโลก จำนวนคนที่รอรับบริจาคอวัยวะเพิ่มขึ้นเป็น 6 เท่า ภายในสิบกว่าปีที่ผ่านมาและมีผู้ป่วยประมาณร้อยละ 60 ที่เสียชีวิตในระหว่างรอคอยอวัยวะใหม่จากผู้บริจาค นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลากว่าทศววรษแก้ปัญหานี้ ในช่วงทศวรรษ 1960 ผู้ป่วยที่สิ้นหวัง 13 คน ได้รับการปลูกถ่ายไตที่มาจากชิมแปนซี และแม้ว่ามีผู้ป่วยเพียงแค่คนเดียวที่มีชีวิตรอด ต่อมาอีกไม่กี่เดือน การทดลองนี้ได้ให้ความหวังว่าวันหนึ่งวิธีการนี้จะประสบความสำเร็จ หลังจากนั้นอวัยวะต่างๆ ที่มาจากลิงและหมูได้ถูกปลูกถ่ายให้มนุษย์แต่แทบไม่สำเร็จ ความท้าทายหลักคือระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ โดยปกติระบบภูมิคุ้มกันจะป้องกันเราจากการติดเชื้อโรคต่างๆ และโจมตีวัตถุแปลกปลอมที่อยู่ในร่างกายด้วย ดังนั้นอวัยวะที่มาจากบุคคลอื่น หรือสัตว์ก็จะถูกโจมตีอย่างรุนแรงด้วยเพราะเซลล์ภูมิคุ้มกันแยกความต่างแม้เพียงน้อยนิดระหว่างโปรตีนของตัวเราและโปรตีนบนพื้นผิวอวัยวะที่ถูกปลูกถ่ายได้ และเซลล์ภูมิคุ้มกันจะยอมรับโปรตีนที่คุ้นชินเท่านั้น เราจึงต้องหาวิธีใหม่แทน

สิ่งมีชีวิตในตำนาน

นักวิทยาศาสตร์พบแรงบันดาลใจสำหรับความก้าวหน้าครั้งใหม่ในที่ที่ไม่คาดคิดคือจากสมัยกรีก โบราณ ชาวกรีกได้สร้างตำนานเกี่ยวกับไคมีรา (Chimera) หรือสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากการผสมข้ามสายพันธุ์ระหว่างสัตว์หลายชนิด ในช่วงทศวรรษ 1980 นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มต้นทำให้ตำนานกรีก เป็นจริงโดยการสร้าง ไคมีราจากหนู 2 สายพันธุ์ที่ แตกต่างกัน เซลล์ต้นกำเนิดจากหนูสายพันธุ์หนึ่ง ถูกฉีดเข้าไปในตัวอ่อนอีกสายพันธุ์ จากนั้นตัวอ่อนได้เติบโตขึ้นเป็นหนูที่มีลักษณะของทั้งสองสายพันธุ์ผสมกันอย่างไม่มีแบบแผน ไม่กี่ปีต่อมา ได้นำวิธีไปใช้ผสมพันธุ์ข้ามระหว่างแพะกับแกะ

ย่างก้าวสำคัญของการทดลองไคมีราที่นำไปสู่ทิศทางที่ถูกต้องเกิดขึ้นในปี 2010 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นสร้างหนูถีบจักร ที่มีตับอ่อนของหนูบ้านได้สำเร็จ นักวิทยาศาสตร์ สามารถเลือกลักษณะการแสดงออกที่ต้องการจากสัตว์ทั้งคู่ได้แทนที่จะให้เกิดการแสดงออก ที่ไม่มีแบบแผน และกลายเป็นความหวังในการสร้างอวัยวะมนุษย์ภายในหมู

เครื่องมือปรับแต่งยีนลบหัวใจหมูทิ้ง

ฮวน คาร์ลอส เบลมอนเต และเพื่อนร่วมงาน เป็นกลุ่มแรกในโลกที่นำมนุษย์มาร่วมในงานวิจัย ไคมีรา โดยมีเป้าหมายปลูกอวัยวะสำหรับบริจาค ไว้ใน ตัวหมูโดยใช้เซลล์จากตัวผู้ป่วยเอง วิธีการนี้ทำให้อวัยวะเข้ากับผู้ป่วยเสมอโดยที่ผู้ป่วยไม่ต้องกังวลว่า ระบบภูมิคุ้มกันตัวเองจะปฏิเสธอวัยวะนั้น ทีมของ เบลมอนเตใช้เซลล์ผิวหนังมนุษย์และใช้สสารจำเพาะในการเขียนโปรแกรมเซลล์ผิวหนังขึ้นใหม่ให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งมีแนวโน้มในการพัฒนาต่อไปเป็นอวัยวะใดของมนุษย์ก็ได้

นักวิทยาศาสตร์ได้ฉีดเซลล์มนุษย์เข้าไปในตัวอ่อนหมูระยะเริ่มต้นและให้ตัวอ่อนเจริญเติบโต ต่อไปอีก 4 สัปดาห์ในตัวหมูแม่อุ้มบุญ หลังจากนำตัวอ่อนออกมา นักวิทยาศาสตร์สามารถจำแนกเซลล์ของมนุษย์ที่ถูกย้อมด้วยโปรตีนที่เรืองแสงสีเขียวได้ เซลล์สีเขียวนี้พบได้ทั่วทั้งตัวอ่อนและกลายเป็นส่วนหนึ่งของอวัยวะต่างๆ ดังนั้น การทดลองนี้ได้แสดงให้เห็นว่า เซลล์มนุษย์มีชีวิตอยู่ในตัวอ่อนของสัตว์จนพัฒนาไปเป็นอวัยวะได้

ขั้นตอนต่อไปของเบลมอนเต คือการสร้างตัวอ่อนหมูที่มีอวัยวะที่มีแต่เซลล์ของมนุษย์เกือบ ทั้งหมด เพื่อการนั้นนักวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการเดียวกับที่พวกเขาใช้สร้างอวัยวะของหนูบ้านไว้ในหนูถีบจักรได้สำเร็จ เคล็ดลับคือการยอมให้เซลล์ของหมูเองเป็น ผู้ผลิตอวัยวะขึ้นมา นักวิทยาศาสตร์สามารถลบยีน ในเซลล์ของหมูโดยใช้การค้นพบด้านเทคโนโลยีชีวภาพ ครั้งสำคัญของทศวรรษนี้ อย่าง CRISP-Cas9 ซึ่งเป็นเครื่องมือปรับแต่งยีน ประกอบด้วยสายลำดับ อาร์เอ็นเอที่สามารถจำแนกยีนที่จำเพาะ เช่น ยีนที่ มีความจำเป็นต่อการสร้างหัวใจ ต่อมาเครื่องมืออีกส่วนหนึ่งคือ เอนไซม์ Cas9 ทำให้มั่นใจว่ายีนนั้นได้ถูก ตัดทิ้งไป เมื่อหมูสร้างหัวใจด้วยตัวเองไม่ได้แล้ว ตัวอ่อนก็จะเกณฑ์เซลล์ของมนุษย์ให้มาทำหน้าที่แทน ถ้าวิธีการนี้สำเร็จ หมูก็จะสร้างหัวใจคนได้ เบลมอนเตและทีมได้เริ่มลงมือทดลองแล้ว

ฟาร์มอวัยวะขนาดใหญ่

นักวิทยาศาสตร์เน้นย้ำว่า อวัยวะมนุษย์ที่สร้างขึ้นในหมูยังเป็นเรื่องในอนาคต แต่เทคโนโลยีใหม่ อย่าง CRISPR-Cas9 ได้สร้างความก้าวหน้าเล็กๆ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์แก่ผู้ป่วยที่มีอวัยวะอ่อนแอ การปรับแต่งยีนในเซลล์ของหมูช่วยยับยั้งไม่ให้อวัยวะของหมูสร้างโปรตีนที่อาจกระตุ้นปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกัน ที่รุนแรงในผู้ป่วย วิธีเดียวกันนี้เองทำให้บริษัทไบโอเทค ชื่อ รีวิวิคอร์ (Rivivicor) ลงทุนกว่าล้านดอลลาร์ซื้อที่ดินผืนใหญ่ในรัฐนอร์ทแคโรไลนาสำหรับสร้างฟาร์มอวัยวะขนาดใหญ่ที่จะส่งมอบอวัยวะ 1,000 ชิ้น/ปีจากหมูที่ถูกปรับแต่งพันธุกรรมตรงไปถึงโรงพยาบาลและผู้ป่วยในประเทศสหรัฐอเมริกา