ส่วนต่าง ๆ ของร่างกายที่ปลูกในห้องแล็บ

การเจริญเติบโตของแขนขาที่หายไปนั้นไม่ใช่เรื่องใหญ่สำหรับสิ่งมีชีวิตที่มีชื่อเสียงในด้าน "พลังพิเศษ" ที่สามารถฟื้นฟูได้ เช่น ปลาดาวหรือซาลาแมนเดอร์

แต่แล้วมนุษย์ล่ะ?

เซลล์แต่ละเซลล์ในร่างกายของคุณจะถูกแทนที่อย่างต่อเนื่องเมื่อเซลล์เสื่อมสภาพ ตัวอย่างเช่น ผิวชั้นนอกของคุณหลุดลอกออกไปประมาณทุกสี่สัปดาห์-

อย่างไรก็ตาม การสร้างอวัยวะและส่วนต่างๆ ของร่างกายขึ้นมาใหม่นั้นอยู่นอกเหนือขอบเขตของชีววิทยาของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการปลูกแบบจำลองหลายชนิดในห้องปฏิบัติการ ซึ่งรวมถึงอวัยวะจิ๋วหรือสารอินทรีย์ที่ปลูกจากสเต็มเซลล์ และอวัยวะบนชิปแบบจำลองที่เซลล์จากเนื้อเยื่อเฉพาะถูกปลูกบนอุปกรณ์ขนาดเท่าบัตรเครดิตที่เลียนแบบสภาพทางสรีรวิทยาของอวัยวะในร่างกาย

วิธีการเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาอวัยวะของมนุษย์ในระหว่างด้านสุขภาพและโรคได้ในระดับความแม่นยำ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในแบบจำลองสัตว์ โดยหวังว่าจะช่วยเร่งดำเนินการได้-

นี่คือตัวอย่างบางส่วนล่าสุด

ท่อนำไข่

ในปี 2558นักวิทยาศาสตร์ใช้สเต็มเซลล์ในจานทดลองเพื่อปลูกชั้นเซลล์ในสุดของท่อนำไข่ของมนุษย์ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่เชื่อมรังไข่และมดลูก ในการประกอบคำแถลงนักวิจัยได้บรรยายถึงผลลัพธ์ของออร์การอยด์ว่ามีการแบ่งปันคุณสมบัติของท่อนำไข่ของจริงขนาดเต็ม เช่น รูปร่างลักษณะเฉพาะของมัน พวกเขายังสามารถระบุเส้นทางการส่งสัญญาณสองเส้นทางที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องของสารอินทรีย์ ซึ่งหมายความว่านักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาพวกมันได้นานขึ้น

สมอง

นักวิจัยได้พัฒนาสมองมนุษย์เวอร์ชัน 3 มิติหรือ "สมองส่วนจิ๋ว" ขนาดเล็กที่ซับซ้อนมากขึ้นในห้องแล็บ นักวิทยาศาสตร์ได้ปลูกโมเดลจิ๋วของ,มินิเบรนที่มีและโมเดลที่ปลูกโดยเฉพาะจาก- สารอินทรีย์ในสมองยังถูกปลูกในอวกาศเพื่อศึกษาการเร่งความชราและการพัฒนาของโรคทางระบบประสาท เช่น-

หัวใจ

ในปี 2024 นักวิทยาศาสตร์ใช้สเต็มเซลล์ในการเจริญเติบโต- หัวใจจำลองเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าเมล็ดข้าว มีหลอดเลือดและเซลล์ทุกประเภทที่มักพบในหัวใจมนุษย์ พวกเขาตีได้เหมือนของจริงด้วยซ้ำ

นักวิจัยก็กำลังพัฒนาสิ่งที่เรียกว่าเช่นกันเพื่อศึกษาโรคหัวใจรวมถึงวิธีการทำงานของหัวใจหายเป็นปกติหลังจากได้รับบาดเจ็บและเพื่อประเมินผลความปลอดภัยและประสิทธิภาพของยาใหม่- โมเดลดังกล่าวก็มีเช่นกันเพื่อถอดรหัสว่าสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำส่งผลต่อหัวใจอย่างไร

ไต

-นักวิทยาศาสตร์เลี้ยงไตเล็กๆ ในห้องทดลอง สารออร์แกนอยด์ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ประเภทต่างๆ ทั้งหมดที่พบในไตของมนุษย์ ถูกปลูกจากสเต็มเซลล์โดยใช้สารเคมีกระตุ้นการเจริญเติบโตรวมกัน มันมีลักษณะคล้ายกับไตของทารกในครรภ์ที่กำลังพัฒนา และสามารถนำไปใช้ในการทดสอบยาได้ ทีมงานผู้พัฒนาอุปกรณ์ดังกล่าวกล่าวคำแถลง-

ปอด

นักวิจัยได้เติบโตขึ้นสารอินทรีย์ในปอดแบบ 3 มิติในห้องแล็บที่พัฒนาโครงสร้างทางเดินหายใจที่เรียกว่าหลอดลมและถุงปอดขนาดเล็กที่เรียกว่าถุงลม

“ปอดจิ๋วเหล่านี้สามารถเลียนแบบการตอบสนองของเนื้อเยื่อจริงได้ และจะเป็นแบบอย่างที่ดีในการศึกษาว่าอวัยวะต่างๆ ก่อตัว (และ) เปลี่ยนแปลงอย่างไรตามโรค และวิธีที่พวกมันอาจตอบสนองต่อยาใหม่”เจสัน สเปนซ์ผู้เขียนการศึกษาอาวุโสร่วมและศาสตราจารย์ด้านอายุรศาสตร์ วิศวกรรมชีวการแพทย์ และชีววิทยาเซลล์และพัฒนาการที่โรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยมิชิแกน กล่าวในคำแถลง- ปอดจิ๋วรอดชีวิตในห้องแล็บได้นานกว่า 100 วัน

ท้อง

นักวิทยาศาสตร์ปลูกกระเพาะจิ๋วในจานทดลอง สารออร์การอยด์ใช้เวลาประมาณหนึ่งเดือนในการพัฒนาและสร้าง "โครงสร้างกลวงรูปไข่" ซึ่งมีรอยพับอยู่ข้างในเหมือนกับที่พบในท้องของมนุษย์จิม เวลส์หนึ่งในนักวิจัยที่พัฒนามันและเป็นศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพัฒนาการที่ศูนย์การแพทย์โรงพยาบาลเด็กซินซินนาติ-

ท้องเล็กๆ ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3 มิลลิเมตร จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่กำลังศึกษาผลกระทบของแบคทีเรียบางชนิดที่เรียกว่าเชื้อเฮลิโคแบคเตอร์ ไพโลไรนั่นทำให้เกิดโรคกระเพาะเวลส์กล่าวว่า

นี่เป็นเพราะว่าเอช.ไพโลไรเขากล่าวว่ามีพฤติกรรมแตกต่างไปจากสัตว์มากกว่าในมนุษย์

ช่องคลอด

ในปี 2014 มีงานวิจัยตีพิมพ์ในวารสารมีดหมออธิบายในผู้ป่วยวัยรุ่น 4 รายที่มีอายุระหว่าง 13 ถึง 18 ปี สารอินทรีย์ถูกสร้างขึ้นโดยการบำรุงเซลล์ของผู้ป่วยบนโครงรูปช่องคลอดในห้องปฏิบัติการ พวกเขาถูกย้ายไปยังผู้ป่วยด้วยความหวังที่จะแก้ไขความบกพร่องแต่กำเนิดที่ช่องคลอดและมดลูกหายไปหรือด้อยพัฒนา

วัยรุ่นเหล่านี้ได้รับการตรวจทุกปีเป็นเวลาแปดปีหลังการผ่าตัดปลูกถ่าย ซึ่งในระหว่างนั้นอวัยวะต่างๆ ทำงานได้ตามปกติ ทำให้สามารถมีเพศสัมพันธ์ได้โดยปราศจากความเจ็บปวด

เกือบหนึ่งทศวรรษต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเครื่องแรกของโลก”" อุปกรณ์นี้มีความยาวประมาณ 1 นิ้ว (2.54 เซนติเมตร) และมีเซลล์มนุษย์ที่มีชีวิตซึ่งสามารถเพาะเชื้อแบคทีเรียที่ปกติจะอาศัยอยู่ในช่องคลอดของมนุษย์ได้

องคชาต

นักวิทยาศาสตร์ยังได้ปลูกเนื้อเยื่อองคชาตแข็งตัวในห้องแล็บโดยใช้เซลล์จากกระต่าย อวัยวะเพศชายที่ปลูกในห้องแล็บซึ่งก็คือสามารถนำไปปลูกเป็นกระต่ายตัวผู้ที่สามารถผสมพันธุ์ได้สำเร็จ จุดมุ่งหมายคือสามารถมอบสารอินทรีย์ที่อวัยวะเพศเหล่านี้ให้กับผู้ชายที่มีอาการบาดเจ็บที่ขาหนีบหรือความผิดปกติแต่กำเนิด เช่น ทหารที่ได้รับบาดเจ็บในการสู้รบ

อย่างไรก็ตาม ในขณะนั้น การวิจัยยังอยู่ในขั้นทดลอง โดยต้องได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) เพื่อให้ทีมงานขยายขอบเขตการทำงานและรวมเอาเนื้อเยื่อของมนุษย์และอาสาสมัครเข้าด้วยกัน

หู

นักวิทยาศาสตร์ก็มีซึ่งสร้างขึ้นจากเซลล์ที่มีชีวิตที่กำลังเติบโตรอบๆ แม่พิมพ์รูปหูเป็นเวลาประมาณสามเดือน แม่พิมพ์ถูกสร้างขึ้นโดยการสร้างแบบจำลองหูของเด็กโดยใช้ซอฟต์แวร์ 3 มิติ จากนั้นจึงส่งแบบจำลองไปยังเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

จากนั้น นักวิจัยได้เพาะแม่พิมพ์ที่พิมพ์แบบ 3 มิติด้วยค็อกเทลของเซลล์หูวัวที่มีชีวิต รวมทั้งคอลลาเจนจากหางหนูเพื่อรองรับการเจริญเติบโตของเซลล์ จากนั้นหูเทียมจะถูกฝังลงในหนูเป็นเวลาหนึ่งถึงสามเดือน ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าอวัยวะต่างๆ มีการเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างอย่างไรเมื่อโตขึ้น ขั้นตอนต่อไปคือการดูการใช้เซลล์หูของมนุษย์ แทนที่จะพิจารณาจากวัว ความหวังคือการสร้างหูทดแทนสำหรับเด็กที่เกิดมาพร้อมกับในที่สุดไมโครเทียความผิดปกติแต่กำเนิดซึ่งหูชั้นนอกพัฒนาได้ไม่ดีพอ ซึ่งมักนำไปสู่การสูญเสียการได้ยิน

ลำไส้ใหญ่

ในปี 2024 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างจากสเต็มเซลล์ของหนูที่ถูกกระตุ้นให้เจริญเติบโตในจานทดลองโดยใช้สารเคมีที่กระตุ้นการเจริญเติบโต

จากนั้นทีมงานได้กระตุ้นให้เกิดมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักในสารอินทรีย์โดยการเปิดยีนที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งในเนื้อเยื่อ เนื้องอกเหล่านี้สามารถเติบโตได้ในจานทดลองเป็นเวลาหลายสัปดาห์ และมีลักษณะคล้ายกับมะเร็งที่พบในหนู สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถศึกษาพัฒนาการของโรคได้อย่างละเอียดมากขึ้นกว่าเดิม

ถัดไป ทีมงานวางแผนที่จะขยายมินิโคลอนเหล่านี้โดยใช้เซลล์จากผู้ป่วยมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักเพื่อทำให้งานนี้นำไปใช้กับมนุษย์ได้มากขึ้น

ลูกอัณฑะ

ลูกอัณฑะเวอร์ชันจิ๋วแบบ 3 มิติยังอยู่ในรายชื่อส่วนต่างๆ ของร่างกายที่นักวิทยาศาสตร์ปลูกในห้องปฏิบัติการอีกด้วย

สารอินทรีย์ถูกปลูกขึ้นเป็นครั้งแรกในปี 2567 จากเซลล์ของหนูด้วยความช่วยเหลือของสารเคมีกระตุ้นการเจริญเติบโต พวกเขารอดชีวิตในจานทดลองได้นานถึงเก้าสัปดาห์และมองดู- นักวิจัยกล่าวว่าสารอินทรีย์เหล่านี้สามารถใช้เพื่อศึกษาสภาวะที่การทำงานของลูกอัณฑะถูกขัดขวาง เช่นความผิดปกติของพัฒนาการทางเพศและภาวะมีบุตรยากในชาย-

รก

นักวิทยาศาสตร์ยังได้จำลองรกในห้องปฏิบัติการเพื่อศึกษาว่าอวัยวะพัฒนาอย่างไรในระหว่างตั้งครรภ์ และอะไรทำให้เกิดโรคแทรกซ้อนร้ายแรง

ในปี 2018 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้าง miniplacentas แบบ 3 มิติซึ่งประกอบด้วยเซลล์และโครงสร้างอวัยวะต่างๆ สารอินทรีย์ยังหลั่งฮอร์โมนที่สามารถให้ผลลัพธ์ที่เป็นบวกได้นักวิจัยพบว่า

หกปีต่อมา ทีมเดียวกันนี้ใช้แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นเล็กน้อยเพื่อระบุโปรตีนที่มีความสำคัญ- โปรตีนเหล่านี้ส่งผลต่อการไหลเวียนของเลือดและการฝังรกในมดลูก การทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับความผิดปกติของการตั้งครรภ์สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับความผิดปกติของการตั้งครรภ์ เช่นภาวะครรภ์เป็นพิษทีมงานกล่าวว่า

เยื่อบุตา

นักวิจัยได้ปลูกแบบจำลอง 3 มิติของดวงตา- โครงสร้างที่เรียกว่าเยื่อบุตา

สารออร์แกนอยด์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้สเต็มเซลล์จากเนื้อเยื่อเยื่อบุตาที่ได้รับจากผู้บริจาคอวัยวะและผู้ป่วยที่ได้รับการผ่าตัดตา สารออร์การอยด์ประกอบด้วยเซลล์ประเภทต่างๆ ทั้งหมดที่ปกติจะพบได้ในเยื่อบุลูกตาของมนุษย์ รวมถึงเซลล์ที่จำเป็นในการสร้างน้ำตาที่มีเมือกมาก มันยังมีเซลล์พื้นผิวชนิดหนึ่งที่ไม่เคยพบในเยื่อบุลูกตามาก่อน แต่เป็นเช่นนั้นเชื่อมโยงกับโรคภูมิแพ้-

ด้วยการพัฒนาเพิ่มเติม นักวิจัยหวังว่าในที่สุดออร์แกนอยด์จะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเยื่อบุตาทดแทนสำหรับผู้ที่มีแผลไหม้ที่ตาหรือมะเร็ง เป็นต้น

นักวิทยาศาสตร์ยังได้พัฒนาวิธีการเติบโตอีกด้วยโมเดล 3 มิติของเรตินาหรือบริเวณที่ไวต่อแสงบริเวณด้านหลังของดวงตาอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ สารอินทรีย์เหล่านี้สามารถนำมาใช้ได้พัฒนาวิธีการรักษาใหม่ๆสำหรับโรคจอประสาทตาเสื่อม ทีมงานกล่าว

หลอดเลือด

นอกจากนี้รายการส่วนของร่างกายที่ปลูกในห้องปฏิบัติการอีกอย่างหนึ่งก็คือหลอดเลือด ในปี 2024 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้าง "" ซึ่งเลียนแบบรูปร่างของหลอดเลือดและแสดงให้เห็นว่าเลือดไหลผ่านได้อย่างไร

แบบจำลอง 3 มิติประกอบด้วยเซลล์ที่เรียงเป็นแนวหลอดเลือดของมนุษย์ พร้อมด้วยโครงสร้างทางกายภาพที่รองรับเซลล์เหล่านั้น

ทีมงานหวังว่าจะใช้เพื่อศึกษาผลกระทบที่อาจถึงแก่ชีวิตจากพิษงูและเร่งการพัฒนายาต้านพิษชนิดใหม่

เนื้องอก

นักวิทยาศาสตร์ยังได้จำลองเนื้องอกของมนุษย์ในห้องทดลองด้วยในปี 2567ตัวอย่างเช่น ทีมวิจัยได้ปลูกสารอินทรีย์จากไกลโอบลาสโตมาซึ่งเป็นมะเร็งสมองชนิดที่รุนแรงที่สุด พวกเขาใช้แบบจำลองเพื่อทดสอบว่าเนื้องอกชนิดนี้ตอบสนองอย่างไรอย่างรวดเร็วและแม่นยำการบำบัดด้วยทีเซลล์รถยนต์— การรักษาที่เกี่ยวข้องกับการเขียนโปรแกรมซ้ำของผู้ป่วยเพื่อโจมตีเซลล์มะเร็ง

แบบจำลองดังกล่าวมีประโยชน์เนื่องจากเป็นการยากที่จะวัดว่าผู้ป่วยมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อการรักษามะเร็งในระดับเซลล์ ทีมงานกล่าวในคำแถลง- นั่นเป็นเพราะว่าคุณไม่สามารถเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อปกติจากสมองได้ และเป็นการยากที่จะแยกแยะระหว่างการเติบโตของเนื้องอกและการอักเสบที่เกี่ยวข้องกับการรักษาในการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กพวกเขากล่าวว่าการสแกน (MRI)