การเพาะเลี้ยงเซลล์ไขกระดูก

การเพาะเลี้ยงเซลล์มนุษย์ในห้องแล็ปนั้นไม่ใช่เรื่องยาก แต่การจะทำให้เซลล์เหล่านั้นเติบโตมาเป็นอะไรสักอย่างที่อยู่ในร่างกายเรานั้นเป็นอะไรที่ยากกว่ามาก สำหรับ“วิศวกรเนื้อเยื่อ” การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเซลล์มนุษย์ให้เป็นเซลล์ผิวหนังหรือเซลล์กระเพาะปัสสาวะนั้นไม่ใช่เรื่องยาก เมื่อเร็วๆนี้พวกเขาก็เพิ่งจะเพาะเลี้ยงเนื่อเยื่อหลอดลมสำหรับเปลี่ยนให้กับคนไข้ที่เกิดการบล็อกของหลอดลม

อย่างไรก็ตาม ก็ยังมีอวัยวะอีกหลายอย่างที่มีความสลับซับซ้อนมากกว่า ไขกระดูกก็เป็นหนึ่งในเซลล์ที่วิศวกรเหล่านี้ยังคงเอาชนะไม่ได้

ดูเผินๆแล้ว ไขกระดูก เนื่อเยื่อนุ่มๆด้านในของกระดูกนั้นดูไม่น่าจะเป็นเซลล์ที่มีความยุ่งยากซับซ้อนในแง่ของโครงสร้าง แต่ในความเป็นจริงแล้วมันไม่เป็นอย่างนั้น อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ไม่มีผลต่อความซับซ้อนในการปลูกถ่ายไขกระดูก เมื่อใดที่มีการเคลื่อนย้ายเซลล์ไขกระดูกจากกระดูกหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เซลล์จะสามารถปรับสภาพได้อย่างรวดเร็ว แต่ความซับซ้อนในโครงสร้างของเซลล์ไขกระดูก ทำให้มันยากมากที่จะทำการวิจัยเกี่ยวกับมัน

ไขกระดูกมีหน้าที่สำคัญมากในแง่ของระบบภูมิคุ้มกันและการสร้างเซลล์ใหม่ Stem Cells ที่ได้จากไขกระดูกสามารถผลิตเม็ดเลือดที่มาสารป้องกันการติดเชื้อและยังช่วยในการซ่อมแซมอวัยวะที่สึกหรออีกด้วย แต่ว่ายารักษาโรคมะเร็งและยาบ้องกันไวรัสบางชนิดจะเป็นพิษต่อไขกระดูก ดังนั้นผู้ป่วยที่ใช้ยาดังกล่าวจะมีโอกาสติดเชื้ออื่นๆได้ง่ายขึ้นรวมทั้งจะอายุมากก่อนวัยด้วย

ได้มีการทำการทดลองเกี่ยวกับความเป็นพิษของยาบางชนิดกับไขกระดูกในหนูทดลองแต่ไม่ประสบความสำเร็จ Nicholas Kotov ศาตราจารย์มหาวิทยาลัยมิชิแกน ศูนย์ Ann Arbor และทีมจึงพยายามที่จะเพาะเลี้ยงเซลล์ไขกระดูกของมนุษย์

เมื่อศาสตราจารย์ Kotov และทีมเริ่มต้นทำงานวิจัยชิ้นนี้ครั้งแรก พวกเขาทราบว่าเซลล์ไขกระดูกจะเติบโตตามธรรมชาติได้ในรูพรุนภายในกระดูก ภายในรูพรุนเหล่านี้จะเต็มไปด้วยเนื้อเยื่อข้อต่อ เซลล์กระดูกและ เซลล์ไขมัน ซึ่งทำหน้าที่ช่วยเหลือการเจริญเติบโตของ stem cells นอกจากนี้พวกเขายังทราบอีกว่า เซลล์เหล่านี่ยังมีการส่งสัญญาณเคมีถึงกันและกันและยังส่งให้กับ stem cell ที่เข้ามาสัมผัส ด้วยเหตุนี้ ทีมวิจัยจึงคาดว่าด้วยความสัมพันธ์ลักษณะนี้ ความพยายามการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อไขกระดูกในจานเพาะเลี้ยงเชื้อที่ใช้กันทั่วไปซึ่งมีลักษณะเป็นสองมิติจึงไม่ประสบความสำเร็จเพราะไขกระดูกจะเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมสามมิติเช่นเดียวกับโครงสร้างภายในกระดูกนั่นเองเพื่อที่จะตรวจสอบข้อสันนิษฐานนี้ ศาสตราจารย์ Kotov และทีมได้พยายามเลียนแบบโครงสร้างด้านในของกระดูกโดยใช้วัสดุที่เรียกว่า hydromel ซึ่งมีองค์ประกอบใกล้เคียงกับคอนแทคเลนส์ชนิดบาง โดยการจะทำให้เกิดรูพรุนได้นั้น จะต้องมีการเพิ่มอนุภาคกลมๆของ polystyrene ขนาด 50-300 ไมครอน ลงในhydromel ในรูปของเหลว เมื่อ hydromel แข็งตัว อนุภาคของ polystyrene จะถูกละลายออกโดยใช้สารละลาย tetrahydrofurane ทำให้เกิดรูพรุนภายใน ขนาดของรูพรุนที่ได้จากวิธีนี้ใกล้เคียงกับกระดูกธรรมชาติมากที่สุด

เพื่อให้วัสดุนี้มีความใกล้เคียงมากขึ้นไปอีก ทีมวิจัยได้ชุบผิวด้านในของรูพรุนเหล่านี้ด้วยวัสดุที่คล้ายกับด้านในของเปลือกหอยมุก เนื่องจากเซลล์ไขกระดูกไม่ชอบที่จะเกาะกับวัสดุที่มีรูพรุนอย่าง hydromels การเคลือบครั้งนี้ทำให้ทีมได้วัสดุที่แข็งเท่าๆกับกระดูกแต่ก็สามารถที่จะหลอกให้เซลล์ไขกระดูกเกาะเพื่อที่จะเพิ่มจำนวนเซลล์ได้

เมื่อโครงสร้างกระดูกจำลองประสบความสำเร็จ ทีมวิจัยได้นำเซลล์ไขกระดูกจากผู้บริจาคเริ่มเพาะเลี้ยงภายในโครงสร้างนี้ ทีมได้กล่าวในวารสารวิชาการ Biomaterials ว่าเซลล์ที่ถูกปลูกถ่ายนั้น เจริญเติบโตได้เหมือนกับอยู่ในไขกระดูกจริงๆ เซลล์เหล่านั้นเจริญเติบโตและแบ่งตัวอย่างปกติ นอกจากนี้ ทีมยังได้นำไวรัสไข้หวัดใหญ่เข้าไปในเซลล์ใหม่เหล่านี้ เซลล์เหล่านี้สามารถผลิตสารต่อต้านไวรัสได้เหมือนกับเซลล์ไขกระดูกในร่างกายจริง

ถึงตอนนี้ แม้ว่าทางทีมจะยังไม่ได้ทำการทดลองกับยาต่อต้านมะเร็งหรือยาต่อต้านไวรัสว่ามันจะมีผลกับไขกระดูกหรือไม่ การทดลองนี้ก็คาดว่าจะเกิดขึ้นในเร็วๆนี้ การค้นพบวัสดุนี้ได้เปิดประตูให้นักวิจัยสามารถศึกษาการตอบสนองของเซลล์ไขกระดูกต่อเชื้อโรคอีกหลายประเภทได้อีกด้วย

อ้างอิง:"Bone in a Bottle." The Economist 5 Mar. 2009. The Economist. 5 Mar. 2009. 6 Apr. 2009 http://www.economist.com/science/tq/displaystory.cfm?story_id=13174518.

กลับไปหน้าแรก