ทีมนักวิจัยจากสหรัฐฯ พัฒนาเซลล์เทียมจากสารเคมีทั้งหมด จนสามารถเติบโตและแบ่งตัวได้ ถือเป็นก้าวสำคัญของการศึกษาต้นกำเนิดชีวิตและการพัฒนาเทคโนโลยีการแพทย์ในอนาคต
ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมินนิโซตา สหรัฐอเมริกา ประกาศความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้านชีววิทยาศาสตร์สังเคราะห์ หลังสามารถสร้าง เซลล์สังเคราะห์ที่ประกอบขึ้นจากสารเคมีไม่มีชีวิตทั้งหมด และทำให้เซลล์ดังกล่าวสามารถเจริญเติบโต จำลองสารพันธุกรรม และแบ่งตัวได้สำเร็จเป็นครั้งแรก โดยทีมวิจัยนำโดย ดร. เคต อดามาลา นักชีววิทยาศาสตร์สังเคราะห์ประจำมหาวิทยาลัยมินนิโซตา
รายงานของ Quanta Magazine ระบุว่า เซลล์สังเคราะห์ที่มีชื่อว่า "สปัดเซลล์" (SpudCell) ถูกประกอบขึ้นจากโมเลกุลที่ทราบองค์ประกอบอย่างชัดเจนราว 150-200 ชนิด ก่อนบรรจุไว้ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ที่สร้างจากไขมันสังเคราะห์ ทีมวิจัยใช้สารพันธุกรรมสังเคราะห์ขนาดเล็กที่มียีนเพียง 36 ยีน ร่วมกับเอนไซม์หลายชนิด เพื่อให้เซลล์สามารถถอดรหัสข้อมูลทางพันธุกรรมและสร้างโปรตีนได้ โดยผลการศึกษาถูกเผยแพร่สู่สาธารณะผ่านเอกสารวิชาการออนไลน์เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม 2569
ด้าน CNN รายงานว่า สปัดเซลล์สามารถรับสารอาหารจากภายนอกได้ผ่านการหลอมรวมกับถุงไขมันขนาดเล็กที่บรรจุน้ำตาล ไขมัน และเอนไซม์ เมื่อได้รับสารอาหารแล้ว เซลล์จะค่อยๆ เจริญเติบโตและแบ่งตัวภายในเวลาประมาณ 12 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส แม้กระบวนการจะช้ากว่าแบคทีเรียตามธรรมชาติอย่าง อีโคไล มาก แต่การที่เซลล์ซึ่งสร้างขึ้นจากสารเคมีทั้งหมดสามารถดำเนินวงจรชีวิตพื้นฐานได้ครบ ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญของวงการชีววิทยาศาสตร์
ข้อมูลจากเว็บไซต์ Biotic.org ซึ่งเป็นองค์กรไม่แสวงหากำไรที่ทีมวิจัยก่อตั้งขึ้น ระบุว่า ทีมงานได้นำระบบจำลองสารพันธุกรรมจากงานวิจัยก่อนหน้ามาผสานเข้ากับกลไกของโปรตีนที่ช่วยให้เยื่อหุ้มเซลล์หดตัวและแบ่งออกเป็นเซลล์ลูก โดยไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างค้ำจุนภายในเซลล์เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติ
นักวิทยาศาสตร์ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานวิจัยหลายคนแสดงความเห็นต่อความสำเร็จครั้งนี้ โดย Quanta Magazine รายงานว่า ดร. แจ็ก ซอสแท็ก นักชีววิทยาจาก University of Chicago ระบุว่า ผลงานดังกล่าวเป็นก้าวสำคัญที่น่าประทับใจ เพราะสามารถรวมระบบชีวภาพหลายส่วนให้ทำงานร่วมกันจนเกิดคุณสมบัติที่ใกล้เคียงกับสิ่งมีชีวิต มากกว่างานสร้างเซลล์สังเคราะห์ในอดีต
อย่างไรก็ตาม Science.org รายงานว่า สปัดเซลล์ยังมีข้อจำกัดหลายประการ เนื่องจากยังต้องอาศัยไรโบโซมและสารอาหารจากภายนอกอย่างต่อเนื่อง ไม่สามารถสร้างองค์ประกอบสำคัญของตัวเองได้ทั้งหมด อีกทั้งยังไม่มีระบบกำจัดของเสียหรือระบบป้องกันตนเองเหมือนเซลล์ของสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติ
ทีมวิจัยยังทดสอบความสามารถในการเกิดการคัดเลือกตามธรรมชาติ โดยพบว่าในช่วงการแบ่งตัว 5 รุ่น เซลล์ที่เกิดการเปลี่ยนแปลงจนสามารถรับสารอาหารได้มีประสิทธิภาพมากกว่าจะมีโอกาสเพิ่มจำนวนมากกว่าเซลล์อื่น แม้ยังไม่ถือเป็นกระบวนการวิวัฒนาการแบบเต็มรูปแบบ เนื่องจากเอนไซม์ที่ใช้จำลองสารพันธุกรรมมีความแม่นยำสูง ทำให้การกลายพันธุ์เกิดขึ้นได้น้อย
แถลงการณ์ของมหาวิทยาลัยมินนิโซตา ระบุว่า ดร. เคต อดามาลา กล่าวว่า สปัดเซลล์ถือเป็นต้นแบบที่มีการกำหนดองค์ประกอบทุกชนิดไว้อย่างชัดเจน ทั้งชนิดของโมเลกุลและความเข้มข้นของสารแต่ละชนิด ทำให้นักวิจัยสามารถปรับแต่งเซลล์เพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะด้านได้ในอนาคต
ความพยายามสร้างเซลล์จากองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตมีประวัติยาวนาน โดยในปี 2553 เจ. เครก เวนเทอร์ เคยสร้างแบคทีเรียที่มีจีโนมสังเคราะห์ทั้งหมดสำเร็จ แต่ยังใช้เซลล์ที่มีชีวิตเป็นพื้นฐาน ขณะที่สปัดเซลล์แตกต่างออกไป เพราะทุกองค์ประกอบของเซลล์ถูกสร้างขึ้นจากสารเคมีทั้งหมด โดยไม่อาศัยเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเดิม
ด้าน The New York Times รายงานว่า เทคโนโลยีเซลล์สังเคราะห์ในอนาคตอาจถูกนำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตยา วัสดุชีวภาพ และสารเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยลดการพึ่งพากระบวนการผลิตที่ใช้ทรัพยากรจากเชื้อเพลิงฟอสซิล
แม้จะมีศักยภาพสูง แต่นักวิทยาศาสตร์บางส่วนยังแสดงความกังวลเกี่ยวกับประเด็นด้านจริยธรรมและความปลอดภัย เนื่องจากการพัฒนาระบบที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงสิ่งมีชีวิตมากขึ้น อาจนำไปสู่คำถามเกี่ยวกับแนวทางกำกับดูแลการวิจัยในอนาคต
ทีมของ ดร. เคต อดามาลา ยังประกาศเปิดเผยข้อมูลและรายละเอียดของโครงการผ่าน Biotic.org ในรูปแบบเปิด เพื่อให้นักวิจัยทั่วโลกสามารถนำไปศึกษาต่อยอดได้ โดยไม่จดสิทธิบัตรผลงานหลัก ซึ่งแตกต่างจากแนวทางของโครงการชีววิทยาศาสตร์สังเคราะห์บางแห่งที่มุ่งพัฒนาเชิงพาณิชย์
นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า การสร้างเซลล์สังเคราะห์จากองค์ประกอบพื้นฐานเช่นนี้ ยังช่วยให้สามารถศึกษาคำถามสำคัญเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิตได้ โดยเฉพาะการทำความเข้าใจว่าชีวิตเริ่มต้นขึ้นจากสารเคมีได้อย่างไร ผ่านการจำลองกระบวนการกำเนิดสิ่งมีชีวิตในห้องปฏิบัติการ
ข้อมูลจากงานวิจัยยังระบุว่า เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั่วไปประกอบด้วยโมเลกุลตั้งแต่หลายล้านจนถึงหลายพันล้านชนิด ขณะที่สปัดเซลล์ใช้โมเลกุลเพียงหลักร้อยชนิด แต่ยังสามารถแสดงคุณสมบัติพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตได้ ทั้งการเจริญเติบโต การจำลองสารพันธุกรรม และการแบ่งตัว
สำหรับ ดร. เคต อดามาลา เป็นนักชีววิทยาศาสตร์สังเคราะห์ผู้เชี่ยวชาญด้านการสร้างระบบเซลล์สังเคราะห์ เคยทำงานร่วมกับ ดร. แจ็ก ซอสแท็ก นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบล และปัจจุบันดำรงตำแหน่งอาจารย์ประจำภาควิชาพันธุศาสตร์ ชีววิทยาเซลล์ และชีววิทยาพัฒนาการ มหาวิทยาลัยมินนิโซตา
การพัฒนาสปัดเซลล์เกิดขึ้นในช่วงที่เทคโนโลยีการสังเคราะห์สารพันธุกรรมและการออกแบบระบบชีวภาพก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ส่งผลให้การประกอบเซลล์จากองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดกลายเป็นสิ่งที่สามารถทำได้จริง และถือเป็นอีกก้าวสำคัญของการวิจัยด้านชีววิทยาศาสตร์สังเคราะห์ในระดับโลก
อ้างอิง:
