เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่การวิจัยทางชีววิทยาอาศัยสายเว็บตรงเซลล์ที่เติบโตในแผ่นเรียบในจานเพาะเชื้อ แต่แผ่นงานเหล่านั้นขาดความซับซ้อนของโครงสร้างของเนื้อเยื่อที่มีชีวิต จากนั้นงานบุกเบิกที่เปิดเผยความมหัศจรรย์ของสเต็มเซลล์ที่ทำเองได้ก็เกิดขึ้น ซึ่งทำให้น้ำซุปลอยได้อิสระเนื้อเยื่อที่มีลักษณะเหมือนอวัยวะสามารถสร้างขึ้นจากเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ที่ดึงออกจากตัวอ่อนหรือสร้างขึ้นโดย
การนำผิวหนังหรือเซลล์เม็ดเลือดสำหรับผู้ใหญ่ของบุคคลนั้น
และกระตุ้นทางเคมีให้กลับคืนสู่สภาพเหมือนตัวอ่อน เริ่มต้นในช่วงกลางปี 2000 ทีมของ Yoshiki Sasai ที่ศูนย์ RIKEN เพื่อพัฒนาการทางชีววิทยาในโกเบ ประเทศญี่ปุ่น ได้สาธิตวิธีสร้างโครงสร้างที่เหมือนสมองโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน เริ่มจากหนูแล้วจึงของมนุษย์
ในส่วนตัดขวางของอวัยวะในสมองอายุ 8 สัปดาห์ (แถวบนสุด) ชั้นเซลล์ที่ถักหลวมจะคล้ายกับแถบที่แน่นกว่าในเนื้อเยื่อสมองของทารกในครรภ์มนุษย์อายุ 14 สัปดาห์ (แถวล่าง) คอลัมน์สุดท้ายแสดงโซนของเซลล์ต้นกำเนิดประสาท (สีแดง) และเซลล์ประสาทชั้นนอก (สีเขียว)
M. WATANABE ET AL/CELL REPORTS 2017
ในการศึกษาที่ก้าวล้ำในปี 2013 ในProceedings of the National Academy of Sciencesนักวิจัยได้ใช้สารเคมีชี้นำเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของมนุษย์เพื่อสร้างบริเวณเฉพาะของคอร์เทกซ์ของมนุษย์ (น่าเสียดายที่ Sasai ฆ่าตัวตายในปีหน้า หลังจากการศึกษาสเต็มเซลล์สองครั้งที่เขาเขียนร่วมถูกเพิกถอนท่ามกลางข้อกล่าวหาการประพฤติผิดทางวิทยาศาสตร์ต่อเพื่อนร่วมงานวิจัย [ SN: 12/27/14, p. 25 ] ก่อนที่เขาจะเสียชีวิต Sasai ได้รับการเคลียร์ การมีส่วนร่วมโดยตรงใด ๆ การศึกษาที่น่าอดสูไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยสารอินทรีย์)
ไม่กี่เดือนก่อนรายงานของทีม Sasai ปี 2013 Madeline Lancaster
และ Juergen Knoblich จาก Institute of Molecular Biotechnology ในกรุงเวียนนาและเพื่อนร่วมงานของสหราชอาณาจักรได้สาธิตแนวทางหลักในการสร้างอวัยวะในสมองที่เป็นอิสระมากขึ้น ( SN: 9/21/13, p. 5 ) . สูตรที่อธิบายในธรรมชาติช่วยให้เซลล์ต้นกำเนิดที่มีพหุโพเทนต์ของมนุษย์พยายามรวมตัวกันเป็นสมองส่วนเล็กๆ โดยประมาณ โดยสร้างโครงสร้างสมองแบบใดก็ตามที่สเต็มเซลล์เลือก
ในขณะเดียวกัน นักชีววิทยาจากที่อื่นๆ ก็ได้สร้างสารอินทรีย์ประเภทอื่นๆ โดยเริ่มจากสเต็มเซลล์ของผู้ใหญ่แทน เซลล์ซ่อมแซมความเสียหายที่หายากเหล่านี้พบได้ในอวัยวะจำนวนมาก (รวมถึงสมอง) แต่เซลล์สามารถแปลงร่างเป็นเซลล์ได้เพียงช่วงจำกัดเท่านั้น ในปี 2009 Hans Clevers แห่งสถาบัน Hubrecht ในเมือง Utrecht ประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้ประกาศว่าห้องทดลองของเขาได้สร้างลำไส้ขนาดจิ๋วขึ้นมาโดย ไม่คาดคิด ขณะเพาะเลี้ยงสเต็มเซลล์สำหรับผู้ใหญ่ที่ทีมค้นพบในเนื้อเยื่อลำไส้ของหนู เติบโตในหยดของ Matrigel ที่มีปัจจัยกระตุ้นการเจริญเติบโตสามอย่าง เซลล์เหล่านี้รวมตัวกันเป็นทรงกลมเล็กๆ ที่มีการฉายภาพเล็กๆ ที่คล้ายกับวิลลี่นิ้วที่ดูดซับสารอาหารในลำไส้
ในไม่ช้านักวิทยาศาสตร์ก็ประดิษฐ์เครื่องโทรสารเล็กๆ ของกระเพาะอาหาร ตับ ไต ปอด และอื่นๆ ของมนุษย์ ( SN: 12/28/13, p. 20 ) Clevers ซึ่งเป็นประธานของ International Society for Stem Cell Research กล่าวว่า “เรากำลังค้นพบความมีชีวิตชีวาของสิ่งที่สเต็มเซลล์ทำจริงๆ “เราให้ [เซลล์] กดดันเล็กน้อย และพวกเขาทำทุกอย่างที่ทำได้ดี”
เคล็ดลับคือการรู้ว่าต้องใช้ส่วนผสมใดในการทำอวัยวะต่างๆ สำหรับเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent นั่นหมายถึงการเปิดเผยพวกมันด้วยปัจจัยการเจริญเติบโตหรือสารยับยั้งที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสมในเวลาประมาณหนึ่งเดือน James Wells จากศูนย์สเต็มเซลล์และยา Organoid ที่ศูนย์การแพทย์โรงพยาบาลเด็ก Cincinnati กล่าว คำแนะนำที่จำเป็นบางส่วนเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันดีจากการวิจัยหลายทศวรรษเกี่ยวกับการพัฒนาตัวอ่อนในปลา ไก่ และหนู; โดยทั่วไปแล้ว ตัวชี้นำทางเคมีเดียวกันนี้ใช้ได้กับสัตว์ทุกตัวที่มีไขสันหลัง รวมถึงคนด้วย
ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ จะมองเห็นดอกกุหลาบของเซลล์ประสาทตามเส้นรอบวงของอวัยวะในสมองอายุ 8 สัปดาห์ ศูนย์กลางที่เซลล์ตายไปนั้นมืด
น. วิชลากี/UCLA
อย่างไรก็ตาม สำหรับส่วนต่างๆ ของร่างกาย ผู้ผลิตสารออร์แกนอยด์จะต้องศึกษาคำแนะนำเกี่ยวกับสูตรอาหารตั้งแต่เริ่มต้น การทำงานร่วมกับ Jorge Múnera และเพื่อนร่วมงานคนอื่นๆ เมื่อเร็ว ๆ นี้ Wells ได้สร้างแบบจำลองขนาดเล็กของลำไส้ใหญ่ของมนุษย์โดยใช้เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ที่ชักนำโดยมนุษย์ แต่ก่อนอื่น ทีมงานได้ทำการทดลองเป็นเวลาหลายเดือนเกี่ยวกับตัวอ่อนกบและหนูเพื่อระบุสัญญาณสำหรับการสร้างลำไส้ใหญ่ “ต้องใช้เวลาสักพักกว่าจะรู้ว่าซอสพิเศษคืออะไร” Wells กล่าว
นักวิทยาศาสตร์บางคนมีความฝันอันไกลโพ้นที่จะใช้วิธีออร์แกนอยด์เพื่อปลูกตับหรือไตขนาดเต็มในห้องปฏิบัติการเพื่อทำการปลูกถ่าย เป้าหมายที่บรรลุได้มากกว่านี้อาจเป็นการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อที่สร้างใหม่ ตัวอย่างเช่น การแทนที่เซลล์ตับที่กำลังจะตายในคนที่เป็นโรคตับในระยะเริ่มแรกด้วยเซลล์ต้นกำเนิดที่แข็งแรงจากอวัยวะตับที่ปรับแต่งเฉพาะบุคคล หรือในคนไข้ที่เอาส่วนหนึ่งของลำไส้เล็กออกแล้ว เนื้อเยื่อออร์แกนอยด์ในลำไส้เล็กสามารถฝังเข้าไปได้ และหลังจากที่ขยายใหญ่ขึ้นก็จะเชื่อมต่อกับลำไส้เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
