สร้าง "ไต" ด้วย 3D-printing เพื่อเป็นอวัยวะปลูกถ่ายแก่ผู้ป่วยไตวายเรื้อรัง

ปัจจุบันในประเทศไทยมีผู้ป่วยโรคไตเรื้อรังมากกว่า 8 ล้านราย โดยมีผู้ป่วยที่เป็นไตวายเรื้อรังระยะสุดท้ายมากกว่า 1 แสนราย ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าไตวายเรื้อรังระยะสุดท้ายนี้ทางรักษาที่ดีที่สุด คือ การปลูกถ่ายไต เพื่อนำไตสุขภาพดีมาแทนที่ไตที่ไม่สามารถทำงานได้อีกแล้ว หากแต่ผู้ป่วยส่วนใหญ่ไม่สามารถเข้าถึงการรักษาด้วยวิธีนี้ได้อย่างทั่วถึง

เนื่องด้วยข้อจำกัดหลายประการ ทั้งค่าใช้จ่ายในการปลูกถ่ายไต, ความพร้อมของโรงพยาบาล และอวัยวะที่รับบริจาคมีไม่เพียงพอ ส่งผลให้ผู้ป่วยโรคไตเรื้อรังระยะสุดท้ายจำเป็นต้องเข้ารับการรักษาด้วยวิธีการฟอกไต ซึ่งเป็นการรักษาในรูปแบบประคับประคองไม่ให้ของเสียคั่งในร่างกาย และรอจนกว่าจะมีโอกาสได้เข้ารับการปลูกถ่ายไต 

อย่างไรก็ตาม มีผู้ป่วยจำนวนไม่น้อยที่ต้องเสียชีวิตไปในระหว่างรอการปลูกถ่ายไต นี่จึงกลายเป็นประเด็นสำคัญที่ท้าทายวงการแพทย์ในการพัฒนาเทคโนโลยีที่จะเข้ามาช่วยให้ผู้ป่วยได้รับการรักษาที่ดีที่สุดเทียบเท่าการปลูกถ่ายไต และคำตอบของเรื่องนี้ คือ เทคโนโลยีการพิมพ์ชีวภาพสามมิติ หรือ 3D bioprinting

เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ คือ การจำลองโมเดลสามมิติในคอมพิวเตอร์ จากนั้นจึงสั่งพิมพ์ผ่านเครื่องพิมพ์สามมิติด้วยวัสดุพอลิเมอร์ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสะดวกในการออกแบบสิ่งของต่าง ๆ โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการหล่อขึ้นรูปหรือแกะสลักใด ๆ ทั้งสิ้น นักวิทยาศาสตร์จึงนำเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิตินี้มาปรับใช้ในการสร้าง "อวัยวะ" โดยเปลี่ยนหมึกพิมพ์จากเดิมที่ใช้พอลิเมอร์ เป็น "เซลล์สิ่งมีชีวิต" แทนนั่นเอง

Trestle Biotherapeutics บริษัทสตาร์ตอัปสัญชาติอเมริกัน ได้นำกระบวนการพิมพ์ชีวภาพสามมิติมาใช้ในการสร้าง "ไต" ที่มีศักยภาพในการทำงานใกล้เคียงกับไตของมนุษย์ โดยนำสิทธิบัตรการทดลองของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดที่เคยสร้างเนื้อเยื่อไตด้วยเครื่องพิมพ์ชีวภาพสามมิติได้สำเร็จ มาต่อยอดให้กลายเป็นอวัยวะจริง ๆ และสามารถปลูกถ่ายให้กับผู้ป่วยได้

ในการสร้างไตด้วยเครื่องพิมพ์ชีวภาพสามมิตินั้น นักวิทยาศาสตร์จะใช้สเต็มเซลล์เป็น "หมึกพิมพ์" ซึ่งสเต็มเซลล์เหล่านี้จะเจริญไปเป็นเนื้อเยื่อไตได้ในที่สุด ทั้งนี้ ไตที่ถูกสร้างขึ้นยังมีข้อจำกัดในเรื่องระบบไหลเวียนเลือดภายใน เนื่องจากไตคืออวัยวะที่ทำหน้ากรองเลือดและของเสียต่าง ๆ อีกทั้งยังมีหลอดเลือดน้อยใหญ่กระจายอยู่มากมาย หากหลอดเลือดภายในไตเจริญไม่ดีก็จะส่งผลให้พวกมันไม่สามารถกรองเลือดและของเสียได้ เมื่อปลูกถ่ายเข้าไปในผู้ป่วยก็ไม่ต่างจากการนำไตที่ใช้การไม่ได้ใส่กลับเข้าไปนั่นเอง

ด้วยเหตุนี้จึงมีการพัฒนากระบวนการที่เรียกว่า Sacrificial writing in functional tissue (SWIFT) คือ กระบวนการกระตุ้นการสร้างหลอดเลือดภายในไต โดยหลังจากที่นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างไตขนาดเล็กขึ้นจากสเต็มเซลล์ ในระหว่างขั้นตอนเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อให้เจริญเติบโตกลายเป็นไตที่สมบูรณ์ จะมีการใส่ของเหลวให้เกิดการไหลเวียนเข้าไปในไตอย่างต่อเนื่อง เพื่อกระตุ้นให้ไตเกิดการปรับตัวสร้างหลอดเลือดให้รองรับการไหลเวียนของของเหลวได้อย่างเพียงพอ

ผลลัพธ์ที่ได้พบว่าไตที่ได้รับการกระตุ้นด้วยกระบวนการ SWIFT มีการเจริญเติบโตของหลอดเลือดในหน่วยไตที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการเพาะเลี้ยงแบบธรรมดา ซึ่งในอนาคตนักวิทยาศาสตร์คาดว่าไตที่ถูกสร้างขึ้นด้วยการพิมพ์ชีวภาพจะมีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะนำไปใช้เป็นอวัยวะปลูกถ่ายให้แก่ผู้ป่วยโรคไตเรื้อรังได้ในที่สุด

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Interesting Engineering