หน่วยงานบริหารทรัพยากรสุขภาพและการให้บริการของสหรัฐฯ (HRSA) ระบุว่า แต่ละวันในสหรัฐฯ มีคนที่รอการเปลี่ยนอวัยวะเสียชีวิต 17 คน และทุกๆ 10 นาทีจะมีคนรออวัยวะเพิ่มขึ้น 1 คน และกว่า 90% ของคนที่รอเปลี่ยนอวัยวะในปี 2021 ต้องการไต ขณะที่ทั่วโลกมีคนต้องการไตราว 1 ล้านคน
จะดีกว่านี้มั้ยหากแพทย์สามารถพิมพ์ไตออกมาโดยใช้เซลล์ของผู้ป่วยเองแทนที่จะใช้ไตจากผู้บริจาคที่เข้ากันได้กับผู้ป่วยโดยที่ร่างกายของผู้ป่วยไม่ปฏิเสธอวัยวะบริจาคนี้
เจนนิเฟอร์ ลูอิส ศาสตราจารย์จาก Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดบอกว่า มันอาจจะเกิดขึ้นได้เร็วสุดใน 10 ปี โดยอาศัยเทคโนโลยีการพิมพ์อวัยวะสามมิติด้วยวัสดุชีวภาพ (3D organ bioprinting) ซึ่งก็คือ การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติเพื่อประกอบเซลล์หลายประเภท สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์ และวัสดุชีวภาพเข้าด้วยกันเป็นชั้นๆ เพื่อผลิตอวัยวะเทียมชีวภาพที่เลียนแบบจากอวัยวะจริง
วิทยาการนี้ยังอยู่ในขั้นตอนของการพัฒนาโดยมีความต้องการอวัยวะต่างๆ ของมนุษย์เป็นแรงขับเคลื่อน
HRSA ระบุว่า ณ วันที่ 8 มีนาคมที่ผ่านมา เฉพาะในสหรัฐฯ มีผู้ป่วยรวมทั้งเด็กอยู่ในรายชื่อรอเปลี่ยนถ่ายอวัยวะ 106,800 คน ทว่าผู้บริจาคที่ยังมีชีวิตอยู่สามารถให้อวัยวะเฉลี่ยปีละราว 6,000 อวัยวะ และมีผู้บริจาคที่เสียชีวิตแล้วปีละราว 8,000 คนซึ่งแต่ละคนให้อวัยวะเฉลี่ย 3.5 อวัยวะ
สาเหตุที่ตัวเลขผู้รอรับอวัยวะและอวัยวะที่มีอยู่ต่างกันมากเช่นนี้มีหลายประการ เช่น ผู้ที่ได้รับเหตุการณ์ร้ายแรงทางสุขภาพ แต่อวัยวะของคนเหล่านั้นมีคุณภาพไม่สูงพอที่จะบริจาค หรือพวกเขาไม่ใช่ผู้บริจาคอวัยวะตั้งแต่แรก และความยากลำบากในการหาอวัยวะที่เข้ากันได้ดีจนร่างกายของผู้ป่วยไม่ปฏิเสธอวัยวะที่ปลูกถ่าย
แอนโธนี อะตาลา ผู้อำนวยการ Wake Forest Institute for Regenerative Medicine เผยว่า “และแม้ว่าผู้บริจาคที่ยังมีชีวิตอยู่จะเป็นหนึ่งตัวเลือก แต่การลงมือผ่าตัดให้กับคนที่ไม่จำเป็นต้องรับการผ่าตัดเป็นเรื่องเสี่ยงมาก ดังนั้นผู้บริจาคที่มีชีวิตอยู่และมีความสัมพันธ์กันทางสายเลือดกับผู้รับบริจาคจึงมักไม่ใช่วิธีที่เหมาะสม เพราะเท่ากับคุณกำลังเอาอวัยวะไปจากคนอื่นที่อาจต้องการอวัยวะนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราอายุยืนขึ้น”
พิมพ์อวัยวะ 101
ในการเริ่มต้นกระบวนการพิมพ์อวัยวะชีวภาพ แพทย์มักจะเริ่มด้วยเซลล์ของผู้ป่วยเอง โดยใช้เข็มแล็กๆ ตัดชิ้นเนื้อออกมาตรวจ หรือลงมือผ่าตัดที่รุกรานร่างกายน้อยที่สุดเพื่อนำเนื้อเยื่อชิ้นเล็กๆ (ไม่ถึงครึ่งหนึ่งของสแตมป์) ออกมา เพื่อทำให้เซลล์คลายตัวออกจากกันแล้วเลี้ยงให้เซลล์โตและขยายตัวนอกร่างกาย
การเลี้ยงเซลล์ให้เติบโตนี้จะเกิดขึ้นในเครื่องฟักหรือเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพปลอดเชื้อ ที่เป็นภาชนะสเตนเลสซึ่งจะช่วยให้เซลล์ได้รับสารอาหารที่เรียกว่า มีเดีย โดยแพทย์จะให้อาหารเซลล์ตลอด 24 ชั่วโมง เนื่องจากเซลล์จะมีระบบเมตาบอลิซึมของตัวเอง เซลล์แต่ละชนิดก็จะมีมีเดียที่แตกต่างกัน ส่วนเครื่องฟักหรือเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพทำหน้าที่เหมือนเตาอบที่จำลองอุณหภูมิภายในและการกระจายออกซิเจนของร่างกายมนุษย์
หลังจากนั้นแพทย์จะนำมาผสมกับเจลที่เป็นเหมือนกาว โดยอวัยวะทุกชิ้นร่างกายมนุษย์จะมีเซลล์และกาวที่เชื่อมเซลล์เข้าด้วยกัน กาวนี้เรียกว่า สารเคลือบเซลล์ (extracellular matrix) หรือ น้ำหมึกชีวภาพ (bioink) ที่เกิดจากการผสมกันระหว่างเซลล์ที่ยังมีชีวิต ไฮโดรเจลที่เต็มไปด้วยโมเลกุลของน้ำ และมีเดียและสารกระตุ้นการเติบโตที่ช่วยให้เซลล์ขยายตัวและแบ่งตัว
ไฮโดรเจลทำหน้าที่คล้ายสารเคลือบเซลล์ของมนุษย์ซึ่งประกอบด้วยสารต่างๆ รวมทั้งโปรตีน คอลลาเจน และกรดไฮยาลูรอนิค
วัสดุชีวภาพส่วนใหญ่ที่นำมาใช้จะต้องไม่เป็นพิษ ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ เพื่อหลีกเลี่ยงการต่อต้านของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย โดยคอลลาเจนและเจลตินเป็นวัสดุที่นิยมนำมาใช้มากที่สุดในการพิมพ์เนื้อเยื่อหรืออวัยวะ
ขั้นตอนการพิมพ์
จากจุดนี้ แพทย์จะใส่น้ำหมึกชีวภาพลงไปในเครื่องพิมพ์ ซึ่งขึ้นอยู่กับว่าต้องการพิมพ์เซลล์กี่ประเภท โดยใช้หัวพิมพ์และหัวฉีดเพื่อรีดหมึกและสร้างวัสดุขึ้นทีละชั้น การสร้างเนื้อเยื่อที่มีคุณสมบัติเฉพาะบุคคลนั้นเริ่มจากการตั้งโปรแกรมเครื่องพิมพ์ด้วยข้อมูลภาพของผู้ป่วยจากการเอ็กซ์เรย์หรือการสแกน
ส่วนจะใช้เวลาในการพิมพ์เท่าไรนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมทั้งอวัยวะหรือเนื้อเยื่อที่ต้องการพิมพ์ ความละเอียด และจำนวนหัวพิมพ์ที่จำเป็นต้องใช้ แต่ส่วนใหญ่จะใช้เวลาราวสองสามชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ระยะเวลาตั้งแต่การตัดเนื้อเยื่อไปตรวจจนถึงการปลูกถ่ายอวัยวะใช้เวลาราว 4-6 สัปดาห์
ความท้าทายหลักคือ การทำให้อวัยวะทำงานได้อย่างที่มันควรจะเป็น
ลูอิสเผยว่า “เหมือนกับการที่คุณจะเก็บอวัยวะจากผู้บริจาค คุณต้องนำอวัยวะนั้นเข้าเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพทันทีและเริ่มทำให้มันชุ่มฉ่ำด้วยการให้ของเหลวอย่างเลือดหรือสารทดแทนเลือดโดยการหมุนเวียนของเหลวนี้ผ่านหลอดเลือดหรือช่องทางอื่น มิฉะนั้นเซลล์จะตาย
นอกจากนี้ บางครั้งยังต้องทำให้เนื้อเยื่อเติบโตเต็มที่ก่อนในเครื่องปฏิกรณ์ และต้องแก้ปัญหาเรื่องการต่อท่อต่างๆ และความท้าทายให้ได้ก่อนเพื่อให้แน่ใจว่าอวัยวะที่พิมพ์ออกมาจะทำงานได้เหมือนที่อวัยวะของมนุษย์ทำงานในร่างกาย และนี่คือปัญหาที่ยังแก้ไม่ได้
และเมื่ออวัยวะชีวภาพถูกปลูกถ่ายให้ผู้ป่วยแล้ว มันจะค่อยๆ ย่อยสลายเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งเป็นเรื่องที่ถูกต้อง เพราะมันถูกออกแบบให้เป็นเช่นนั้นอยู่แล้ว หลายคนอาจเกิดคำถามว่าแล้วจะเกิดอะไรขึ้นกับเนื้อเยื่อ มันจะแยกจากกันมั้ย คำตอบคือ ไม่
เมื่อกาวเหล่านั้นสลายไปและเซลล์เริ่มรู้สึกว่าตัวเชื่อมเริ่มไม่มั่นคงแล้ว เซลล์จะเริ่มทำสิ่งที่พวกมันทำเมื่ออยู่ในร่างกายมนุษย์ นั่นคือสร้างตัวเชื่อมและกาวขึ้นมาเอง
ราคาที่เอื้อมถึง: ความท้าทายที่ยังคงอยู่
อะตาลาและลูอิสค่อนข้างระมัดระวังในการคาดการของพวกเขาเกี่ยวกับระยะเวลาที่อวัยวะที่พิมพ์ด้วยชีวภาพซึ่งทำงานได้อย่างสมบูรณ์จะสามารถปลูกถ่ายในมนุษย์ได้ โดยบอกเพียงว่าอาจจะ 10 ปีขึ้นไป
และเมื่ออวัยวะชีวภาพเหล่านี้พร้อมใช้งานแล้ว ประเด็นเรื่องราคาก็เป็นอีกความท้าทายหนึ่ง
อะตาลาบอกว่า ทุกคนจะเข้าถึงอย่างแน่นอน “ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับอวัยวะล้มเหลวสูงมาก การฟอกไตให้ผู้ป่วยหนึ่งคนต้องใช้เงินราว 250,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อปี ดังนั้นการสร้างอวัยวะที่สามารถปลูกถ่ายให้ผู้ป่วยจึงถูกกว่ามาก”
ข้อมูลการวิจัยของสมาคมโรคไตแห่งอเมริการะบุว่า ค่าใช้จ่ายเฉลี่ยในการปลูกถ่ายไตอยู่ที่ 442,500 ดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 ขณะที่เครื่องพิมพ์สามมิติราคาไม่กี่พันดอลลาร์สหรัฐ หรืออาจจะ 100,000 ดอลลาร์สหรัฐ ขึ้นอยู่กับความซับซ้อน แต่ถึงอย่างนั้นก็ยังมีครื่องพิมพ์ราคาถูก ส่วนที่มีค่าใช้จ่ายสูงสำหรับการพิมพ์อวัยวะชีวภาพคือการเก็บรักษาเซลล์สำหรับผู้ป่วย การเลี้ยงเซลล์ และการจัดการกับวัสดุชีวภาพให้ปลอดภัย
ลูอิสเผยว่า ต้นทุนหลักบางประการของการปลูกถ่ายอวัยวะในปัจจุบัน ได้แก่ “การเก็บอวัยวะจากผู้บริจาค ค่าใช้จ่ายในการขนส่ง และแน่นอน การผ่าตัดที่ผู้รับอวัยวะต้องได้รับ การดูแลและติดตามผลทั้งหมด และค่าใช้จ่ายบางย่างเหล่านี้ยังคงอยู่แม้ว่าจะใช้อวัยวะชีวภาพก็ตาม”
ภาพ: https://en.wikipedia.org/wiki/Organ_printing#/media/File:Soft_Total_Artificial_Heart.jpg
- 258 views
