นักวิทย์สหรัฐฯ สร้างเซลล์ใหม่จากศูนย์สำเร็จครั้งแรกของโลก

ทีมนักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาเปิดเผยว่า พวกเขาสามารถสร้างเซลล์ใหม่ขึ้นมาจากศูนย์ได้สำเร็จเป็นครั้งแรก เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม 2569 โดยเซลล์ดังกล่าวสามารถหาอาหาร เติบโต และจำลองตัวเองได้เหมือนกับเซลล์ตามธรรมชาติ นับเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านชีววิทยาศาสตร์สังเคราะห์ ซึ่งอาจนำไปสู่ยุคสมัยของสิ่งมีชีวิตที่สามารถผลิตตามสั่งได้

ดร.เคต อดามารา และทีมงานสร้าง 'สปัดเซลล์'

ดร.เคต อดามารา นักชีววิทยาศาสตร์สังเคราะห์และศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยมินนิโซตา พร้อมด้วยทีมงานของเธอ ประกอบเซลล์นี้ขึ้นทีละชิ้นจากส่วนประกอบทางเคมีที่ไม่มีชีวิต แม้ว่าสิ่งนี้จะเป็นเพียงเซลล์ต้นแบบที่ยังมีข้อจำกัดและเปราะบาง แต่มันก็สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจถึงต้นกำเนิดของชีวิตได้ดียิ่งขึ้น และในอนาคตอาจสามารถตั้งโปรแกรมเพื่อช่วยบรรเทาปัญหาทางชีวภาพที่ใหญ่ที่สุดบางประการของโลกได้

เซลล์ที่ประกอบขึ้นใหม่นี้ซึ่ง ดร.อดามาราตั้งชื่อให้ว่า 'สปัดเซลล์' (SpudCell) ไม่มีลักษณะเฉพาะเจาะจง—ไม่ใช่ทั้งพืชและสัตว์—แต่มีความคล้ายคลึงกับแบคทีเรียเซลล์เดียวมากที่สุด

—

ส่วนผสมและโครงสร้างที่กำหนดได้อย่างสมบูรณ์

'ฉันรู้รายชื่อส่วนผสมทั้งหมดของเซลล์นี้ ฉันรู้แน่ชัดว่ามีสารเคมีอะไร มีโมเลกุลอะไร ในความเข้มข้นเท่าใด' ดร.อดามารา กล่าว 'มันถูกกำหนดโครงสร้างไว้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าเราสามารถเข้าไปวิศวกรรม (ดัดแปลง) มันได้'

ทั้งนี้ เซลล์คือสิ่งปลูกสร้างพื้นฐานของชีวิต แต่พวกมันห่างไกลจากคำว่าเรียบง่ายมาก ร่างกายของมนุษย์มีเซลล์อยู่ถึง 37 ล้านล้านเซลล์ ซึ่งเป็นจำนวนที่มากกว่าดวงดาวบนท้องฟ้าเสียอีก และนักวิทยาศาสตร์ก็ยังคงไม่ทราบแน่ชัดว่าเซลล์แต่ละประเภททำงานอย่างไร หรือมีสิ่งใดบรรจุอยู่ภายในบ้างอย่างครบถ้วน

จากวิศวกรรมชีวภาพสู่เซลล์สังเคราะห์

แต่เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์ใช้วิศวกรรมชีวภาพกับเซลล์ตามธรรมชาติเพื่อแก้ปัญหาของมนุษย์ ตัวอย่างที่โด่งดังคือการนำยีนอินซูลินของมนุษย์ไปใส่ในเซลล์แบคทีเรียอีโคไล (E. coli) เพื่อผลิตอินซูลินและนำมาใช้รักษาโรคเบาหวาน

นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าเซลล์สังเคราะห์คือพรมแดนขั้นต่อไป โดยพวกมันอาจนำไปสู่การพัฒนาวิธีรักษาโรคมะเร็งรูปแบบใหม่ รวมถึงวิธีใหม่ ๆ ในการกักเก็บคาร์บอนหรือการผลิตสารเคมี

ความเห็นจากผู้เชี่ยวชาญภายนอก

ยูวาล เอลานี รองศาสตราจารย์ด้านเทคโนโลยีชีวเคมีจากอิมพีเรียล คอลเลจ ลอนดอน ซึ่งไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับงานวิจัยชิ้นนี้ กล่าวว่า เซลล์สังเคราะห์ที่อดามาราและเพื่อนร่วมงานของเธอสร้างขึ้นนั้น ยัง 'ไม่ใช่ชีวิตที่ถูกสร้างขึ้นในห้องแล็บ' แต่ถือเป็น 'หลักไมล์ที่แท้จริงบนเส้นทางไปสู่สิ่งนั้น'

'การสร้างเซลล์ขึ้นมาจากศูนย์หมายความว่า คุณจะไม่ถูกผูกมัดอยู่กับข้อจำกัดและภาระทางวิวัฒนาการของชีววิทยาตามธรรมชาติอีกต่อไป มันเปิดโอกาสความเป็นไปได้ในการออกแบบระบบและตั้งโปรแกรมให้พวกมันทำในสิ่งที่เซลล์สิ่งมีชีวิตทั่วไปอาจจะทำไม่ได้ง่าย ๆ หรือไม่สามารถทำได้เลย' เอลานีกล่าว

'ในมุมมองของผม นี่คือความก้าวหน้าอย่างแท้จริงในความพยายามอันยาวนานที่จะตอบคำถามที่ว่า สารเคมีจะสามารถถูกจัดระเบียบให้ดำเนินไปได้อย่างน่าอัศจรรย์ จนกระทั่งเราสามารถเริ่มเรียกมันว่า "ชีวิต" ได้หรือไม่'

ความแตกต่างจากเซลล์ต้นกำเนิด

อนึ่ง สาขาวิชาชีววิทยาศาสตร์สังเคราะห์เป็นคนละส่วนกับการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิด (stem cell) ซึ่งเป็นศาสตร์ที่นักวิทยาศาสตร์จะนำเซลล์ที่มีอยู่เดิมและได้มาจากทรัพยากรทางชีวภาพ มาทำการตั้งโปรแกรมใหม่และดัดแปลงการทำงานของพวกมัน

อดามาราและเพื่อนร่วมงานของเธอได้เปิดเผยเอกสารทางวิทยาศาสตร์ที่แสดงรายละเอียดการทำงานของสปัดเซลล์ต่อสาธารณะในวันพุธที่ผ่านมา (1 กรกฎาคม 2569) แม้ว่างานวิจัยชิ้นนี้จะยังไม่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการที่ผ่านการประเมินโดยผู้ทรงคุณวุฒิก็ตาม (peer-reviewed journal) แต่อดามารากล่าวว่าจะมีการยื่นเรื่องเพื่อขอตีพิมพ์ภายในสัปดาห์นี้

คุณสมบัติของสปัดเซลล์

ตามการเปิดเผยของ ดร.อดามารา สปัดเซลล์ประกอบด้วยโมเลกุลประมาณ 150 ถึง 200 โมเลกุล โดยมันสามารถหาอาหาร เติบโต และจำลองตัวเองได้ประมาณ 5 รุ่น ซึ่งถือว่ามีความซับซ้อนน้อยกว่าเซลล์ทางชีวภาพทั่วไปที่มีโมเลกุลอยู่เป็นล้านหรืออาจถึงขั้นหลายพันล้านโมเลกุลเป็นอย่างมาก

'สิ่งมีชีวิตที่อ่อนแอและเปราะบางอย่างยิ่ง ซึ่งในตอนนี้แทบจะไม่ได้ทำอะไรเลยนอกจากการกินและแบ่งตัวเป็นเซลล์ลูกในบางครั้ง' โดยในแต่ละรุ่นจำเป็นต้องได้รับอาหาร และใช้เวลาประมาณ 12 ชั่วโมงในการจำลองตัวเองที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว แบคทีเรียอีโคไลจะแบ่งตัวในทุก ๆ 30 นาที

นอกจากนั้น จีโนม (ข้อมูลพันธุกรรม) ของเซลล์สังเคราะห์นี้ก็มีขนาดเล็กกว่าเซลล์ตามธรรมชาติอย่างมาก โดยมีคู่เบสเพียง 90,000 คู่ ในขณะที่จีโนมของแบคทีเรียอีโคไลมีคู่เบสถึง 4.6 ล้านคู่ และแม้ว่ามันจะสามารถจำลองตัวเองได้เหมือนกับเซลล์ตามธรรมชาติ แต่เซลล์สังเคราะห์นี้กลับใช้กลไกที่แตกต่างออกไป

กลไกการแบ่งตัวที่แตกต่าง

เซลล์ตามธรรมชาติจะใช้โครงร่างตาข่ายของเซลล์ (cytoskeleton) ซึ่งเป็นโครงสร้างค้ำจุนที่สปัดเซลล์ไม่มี ในทางกลับกัน เซลล์สังเคราะห์นี้จะผลิตโปรตีนขึ้นมาเพื่อเข้าไปเบียดเสียดกันหนาแน่นอยู่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ จนแรงดันนั้นบังคับให้มันต้องแยกออกจากกัน

สปัดเซลล์ยังไม่สามารถสร้างไรโบโซม (ribosomes) ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสำคัญของเซลล์ตามธรรมชาติในการสร้างโปรตีนได้ด้วยตัวเอง มันจึงต้องอาศัยไรโบโซมของแบคทีเรียอีโคไลที่ได้รับเติมเข้าไปผ่านการให้อาหารแทน

อนาคตของเซลล์สังเคราะห์

'นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น' อดามารากล่าว 'มันคือโครงร่างพื้นฐานที่เราหวังว่าจะนำไปต่อยอดได้ และนั่นเป็นสิ่งสำคัญ เพราะในตอนนี้เราเริ่มมีแนวคิดที่สมเหตุสมผลแล้วว่าจะต่อยอดจากมันอย่างไร'