ครั้งแรกของโลก! นักวิทยาศาสตร์ฟื้นฟูสมองหนูแช่แข็งจากสภาวะจำศีลได้สำเร็จ
สำนักข่าวต่างประเทศรายงานค้นพบครั้งสำคัญที่ดูเหมือนหลุดออกมาจากหนังไซ-ไฟ เมื่อคณะนักวิจัยในเยอรมนีประสบความสำเร็จในการแช่แข็งเนื้อเยื่อสมองด้วยอุณหภูมิต่ำสุดขีด และสามารถทำให้มันฟื้นคืนชีพกลับมาพร้อมสัญญาณชีพ ซึ่งรวมถึงกิจกรรมทางไฟฟ้าในสมองที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้และความจำด้วย
ความสำเร็จนี้ถูกระบุไว้ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences โดยชี้ให้เห็นความเป็นไปได้ในอนาคตว่า นักวิทยาศาสตร์อาจสามารถนำเนื้อเยื่อสมอง หรือแม้แต่อวัยวะทั้งชิ้น ไปแช่แข็งในระดับลึกและฟื้นฟูพวกมันขึ้นมาใหม่ได้ในภายหลัง โดยไม่ทำลายโครงสร้างที่ละเอียดอ่อนซึ่งทำให้พวกมันยังใช้การได้ ตามรายงานต้นฉบับจากที่ปรากฏในเว็บไซต์ Nature.com เมื่อวันที่ 11 มีนาคมที่ผ่านมา
ก่อนหน้านี้มีปัญหาที่ค้างคามานานเกี่ยวกับการฟื้นฟูอวัยวะแช่แข็ง เพราะเมื่อเนื้อเยื่อถูกแช่แข็งแบบวิธีดั้งเดิม น้ำภายในเซลล์จะกลายเป็นผลึกน้ำแข็งที่แหลมคม ซึ่งจะฉีกกระชากเยื่อหุ้มเซลล์และตัดขาดการเชื่อมต่อที่เล็กมากในระดับไมโครสโคปิกระหว่างเซลล์ประสาท ซึ่งในสมองนั้น การเชื่อมต่อเหล่านี้คือหัวใจสำคัญ มันคือโครงสร้างพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังความคิด ความจำ และสติสัมปชัญญะของมนุษย์
เพื่อเลี่ยงปัญหาจากผลึกน้ำแข็งดังกล่าว นักประสาทวิทยาที่มหาวิทยาลัยแอร์ลังเงิน-นูเรมเบิร์ก ได้หันไปใช้เทคนิคที่เรียกว่า การแช่แข็งแบบผลึกแก้ว (Vitrification) ซึ่งเป็นวิธีการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อเปลี่ยนของเหลวให้กลายเป็นสถานะคล้ายแก้วก่อนที่ผลึกน้ำแข็งจะทันก่อตัว
เมื่อใช้วิธีนี้ แทนที่น้ำในเซลล์จะแข็งตัวเป็นน้ำแข็งที่แหลมคม ตัวเนื้อเยื่อจะกลายเป็นสิ่งที่ใกล้เคียงกับ "โมเลกุลแก้ว" ซึ่งจะทำให้กิจกรรมทางเคมีหยุดชะงักในทันที
สำหรับการทดสอบนี้ นักวิจัยได้แช่แข็งแผ่นเนื้อเยื่อสมองหนูบางๆ ที่มีส่วน "ฮิปโปแคมปัส" (ส่วนสำคัญต่อการเรียนรู้และความจำ) โดยจุ่มลงในไนโตรเจนเหลวที่อุณหภูมิ -196 องศาเซลเซียส ตัวอย่างเหล่านี้ถูกเก็บไว้ในสภาวะแช่แข็งแบบผลึกแก้วนี้เป็นเวลาตั้งแต่ 10 นาทีไปจนถึงหนึ่งสัปดาห์
ช่วงเวลาสำคัญที่สุดคือตอนละลายน้ำแข็ง นักวิทยาศาสตร์ค่อย ๆ เพิ่มความร้อนให้เนื้อเยื่อแช่แข็งด้วยความเร็วสูงมาก พร้อมกับล้างสารละลายเคมีที่ใช้ต้านการแข็งตัวออกไป ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยความสมดุลที่ละเอียดอ่อนเพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์บวม แตก หรือระเบิด
เมื่อนำตัวอย่างชิ้นส่วนสมองที่ฟื้นคืนชีพมาส่องใต้กล้องจุลทรรศน์ ทีมงานก็ได้เห็นสิ่งที่น่าทึ่ง นั่นคือโครงสร้างขนาดจิ๋วที่เชื่อมต่อเซลล์ประสาท หรือ "ไซแนปส์" (Synapses) ยังคงอยู่ในสภาพสมบูรณ์ ไมโตคอนเดรียซึ่งเปรียบได้ดังเครื่องปั่นไฟขนาดจิ๋วของเซลล์ยังคงทำงานอยู่ และเมื่อนักวิจัยกระตุ้นเซลล์ประสาทด้วยกระแสไฟฟ้าเล็กน้อย ก็พบการตอบสนอง
จริงๆ แล้ว วงจรสมองยังแสดงให้เห็นถึง LTP (Long-term Potentiation) ซึ่งเป็นกระบวนการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทแข็งแรงขึ้นผ่านไซแนปส์ด้วยการกระตุ้นซ้ำๆ และเป็นรากฐานของการเรียนรู้และความจำ ผลลัพธ์นี้บ่งชี้ว่าโครงสร้างการทำงานของสมองบางส่วนสามารถฟื้นตัวจากการแช่แข็งแบบลึกได้
งานวิจัยครั้งนี้ชี้ว่า หากการทำงานของสมองเป็นผลมาจากโครงสร้างทางกายภาพที่จับต้องได้ การรักษาโครงสร้างนั้นไว้ให้สมบูรณ์ในขณะแช่แข็งก็น่าจะช่วยให้กู้คืนระบบกลับมาได้ แม้จะมีการหยุดทำงานไปโดยสิ้นเชิงแล้ว ซึ่งความท้าทายหลักในการทดลองตามสมมติฐานนี้กับสมองหนูแบบ "ทั้งลูก" คือกลไกตัวกั้นระหว่างเลือดและสมองที่คอยสกัดกั้นสารเคมีภายนอก ทำให้ทีมวิจัยต้องใช้วิธีหมุนเวียนสารป้องกันผ่านหลอดเลือดซ้ำ ๆ เพื่อให้สารกระจายตัวทั่วถึงและป้องกันความเสียหายของเนื้อเยื่อจากการบวมหรือขาดน้ำ
อย่างไรก็ตาม งานวิจัยนี้ยังอยู่ในระยะเริ่มต้นและมีข้อจำกัดที่เนื้อเยื่อฟื้นคืนชีพอยู่ได้เพียงไม่กี่ชั่วโมง ทั้งยังไม่ได้ทดลองกับสัตว์ทั้งตัวหรือพิสูจน์เรื่องความทรงจำที่ตกค้าง แม้ผู้เชี่ยวชาญจะมองว่านี่คือการเปลี่ยนแนวคิดในนิยายวิทยาศาสตร์ให้เข้าใกล้ความจริงมากขึ้น แต่การนำไปใช้กับอวัยวะขนาดใหญ่หรือร่างกายมนุษย์ทั้งร่างยังคงเป็นเรื่องที่เกินขีดความสามารถในปัจจุบันและยังต้องอาศัยเวลาอีกนาน
หากนักวิทยาศาสตร์สามารถหยุดการทำงานของเนื้อเยื่อสมองได้อย่างปลอดภัย ไม่ทำให้สมองเสียหาย ในอนาคต แพทย์อาจสามารถชะลอหรือหยุดความเสียหายเมื่อร่างกายได้รับบาดเจ็บรุนแรง หรือความเสียหายจากโรคหลอดเลือดสมอง หรือโรคบางชนิด เพื่อยื้อเวลารอการรักษา นอกจากนี้ ยังอาจเปิดประตูสู่การจัดเก็บอวัยวะเพื่อการปลูกถ่ายในระยะยาว ซึ่งอาจช่วยบรรเทาการขาดแคลนอวัยวะที่เป็นปัญหามานานแล้วได้
ที่มา : nypost.com
เครดิตภาพ : GETTY IMAGES