นักวิทย์สร้างภาพเซลล์มนุษย์ 37 ล้านล้านเซลล์สมบูรณ์ทั่วร่างกายได้เป็นครั้งแรกของโลก

“ในขณะที่มีการศึกษาโรคเกี่ยวกับพันธุกรรมมากกว่า 100,000 ประเภท ว่ากระทบต่อพันธุกรรมมนุษย์อย่างไร เรากลับไม่รู้ด้วยซ้ำว่าเซลล์ไหนของร่างกายกันแน่ที่ได้รับผลกระทบที่ว่านี้” นักวิจัยจากโครงการฮิวแมน เซลล์ แอตลาส (Human Cell Atlas: HCA) เล่าถึงที่มาของโครงการศึกษาใหม่ ในการฉายภาพโครงสร้างเซลล์ทั่วร่างกายมนุษย์กว่า 37 ล้านล้านเซลล์ ที่เกือบสมบูรณ์ที่สุดได้เป็นครั้งแรกของโลก

ทำไมต้องศึกษาทุกเซลล์ของร่างกายมนุษย์

พื้นฐานร่างกายของมนุษย์ประกอบขึ้นจากเซลล์คาดการณ์ระหว่าง 20 - 40 ล้านล้านเซลล์ แต่องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน มนุษย์กลับไม่สามารถเข้าใจได้ว่ากระบวนการทำงานของยาหรือโรค ส่งผลกระทบต่อเซลล์แต่ละเซลล์อย่างไร ทำได้เพียงจำกัดความเข้าใจในระดับอวัยวะ กล้ามเนื้อ หรือข้ามไปสู่ในระดับที่เล็กกว่าเซลล์อย่างเช่นโครโมโซม และรหัสพันธุกรรม (DNA) 

โครงการฮิวแมน เซลล์ แอตลาส (Human Cell Atlas: HCA) จึงเกิดขึ้นในปี 2016 เพื่อรวบรวมนักวิทยาศาสตร์และเครื่องมือจากทั่วโลก เพื่อสร้างภาพรวมของเซลล์ร่างกายมนุษย์ ในปัจจุบันโครงการ HCA ประกอบไปด้วยนักวิจัยในสาขาต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกว่า 3,600 ชีวิต จาก 102 ประเทศ และศึกษาในด้านโครงข่ายทางชีววิทยา (Biological network) ที่เกี่ยวข้องกับร่างกายมนุษย์ใน 18 ด้าน

และความสำเร็จของ HCA ล่าสุดก็คือการสร้างวิดีโอจำลองความยาว 30 วินาที ที่สามารถจำลองเซลล์ทุกรูปแบบของตัวอ่อน (fetus) มนุษย์ได้สำเร็จ เช่น ภาพส่วนกระดูกอ่อนส่วนกะโหลก ที่เป็นเซลล์รูปสีฟ้า ซึ่งจะเติบโตกลายเป็นกระดูกที่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและทิศทางในรูปเซลล์สีม่วง พร้อมฉายภาพตำแหน่งเซลล์ต่างๆ โดยละเอียด

นอกจากภาพจำลองแบบวิดีโอแล้ว ยังมีภาพนิ่งจำลองการเรียงตัวและรูปแบบเซลล์ภายในร่างกายมนุษย์ส่วนอื่น ๆ เช่น ผนังลำไส้เล็ก (Small intestine) เนื้อเยื่อปอด (Lung tissue) และส่วนประกอบเซลล์ตามกล้ามเนื้อ ข้อต่อส่วนต่าง ๆ ไปจนถึงภายในสมองมนุษย์ด้วยเช่นกัน

เป้าหมายการศึกษาทุกเซลล์ของร่างกายมนุษย์

เป้าหมายหลักของการจำลองและการศึกษาภายใต้โครงการ HCA คือการทำความเข้าใจว่าเซลล์แต่ละเซลล์ได้รับผลกระทบจากโรคต่าง ๆ ได้อย่างไร รวมถึงยาที่ร่างกายได้รับนั้นเข้าไปรักษาเซลล์แต่ละเซลล์ได้อย่างไรบ้าง ซึ่งนักวิจัยเชื่อว่า ทั้ง 2 การศึกษา จะสามารถพลิกโลกความเข้าใจในกระบวนการรักษาทางการแพทย์และยาได้ในอนาคต

ทั้งนี้ โครงการ HCA มีความคืบหน้าอย่างก้าวกระโดดจากการมาถึงของแมชชีน เลิร์นนิง (Machine Learning) หรือกระบวนการเรียนรู้ด้วยตัวเองของคอมพิวเตอร์และเอไอ (AI) ที่ช่วยให้ข้อมูลนับตั้งแต่ปี 2016 รุดหน้าเป็นรูปเป็นร่างได้ในที่สุด และผลงานดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการเนเชอร์ (Nature) เป็นที่เรียบร้อยแล้ว

ข้อมูล New Atlas, Nature

ภาพ Scimex