ปฏิวัติวงการแพทย์ สหรัฐคิดเทคนิคพิมพ์เนื้อเยื่อแบบใหม่ อาจรักษาโรคเบาหวานได้ในอนาคต

นักวิจัยของมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน ในประเทศสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติแบบใหม่ ที่เรียกว่า เฟรช (FRESH) เพื่อสร้างระบบไมโครสรีรวิทยาที่ใช้คอลลาเจนเป็นส่วนประกอบหลักระบบแรกสำเร็จ การจำลองในสัตว์พบว่าเทคโนโลยีนี้รักษาโรคเบาหวานชนิดที่ 1 (ขาดอินซูลิน เนื่องจากเซลล์ตับอ่อนถูกทำลายจากภูมิคุ้มกันของร่างกาย) ได้ และวางแผนที่จะเริ่มการทดลองกับมนุษย์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

ในวงการการแพทย์ มีการพัฒนาสิ่งที่เรียกว่า ระบบไมโครสรีรวิทยา (Microphysiologic System) หรือแบบจำลองขนาดเล็กของเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่สร้างขึ้นในห้องทดลอง เป้าหมายคือเพื่อศึกษาโรค บำบัดเนื้อเยื่อทางวิศวกรรม รวมไปถึงรักษาโรคต่าง ๆ แต่ในปัจจุบันระบบไมโครสรีรวิทยา มักถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้วัสดุสังเคราะห์ เช่น ยางซิลิโคน หรือพลาสติก วัสดุเหล่านี้ไม่ใช่วัสดุโดยธรรมชาติ จึงไม่สามารถจำลองสภาพแวดล้อมของเนื้อเยื่อธรรมชาติได้อย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้การวิจัยทางชีวการแพทย์และบำบัดโรคไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร

ล่าสุดนักวิจัยของมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน ได้พัฒนาเทคนิคการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติแบบใหม่ขึ้นมา เรียกว่า เฟรช (FRESH หรือ Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) ซึ่งทำให้สามารถพิมพ์เซลล์อ่อนและเนื้อเยื่ออ่อนที่มีชีวิตได้อย่างละเอียด โดยใช้คอลลาเจนเป็นส่วนประกอบหลักตัวแรกได้สำเร็จ เปิดโอกาสใหม่ ๆ ให้สามารถศึกษาโรค รวมไปถึงการรักษาที่อาจเป็นไปได้สำหรับภาวะต่าง ๆ เช่น เบาหวานประเภท 1 ได้ด้วย

ทั้งนี้ในวงการวิทยาศาสตร์ยอมรับว่าคอลลาเจนมีบทบาทในการรักษาสุขภาพผิวให้แข็งแรงได้ แต่ความสำคัญของมันไม่ได้มีแค่นั้น เพราะคอลลาเจนเป็นโปรตีนที่พบมากที่สุดในร่างกายมนุษย์ รวมถึงเป็นโครงสร้างที่จำเป็นและช่วยส่งเสริมการทำงานของเนื้อเยื่อและอวัยวะของร่างกายเกือบทั้งหมด ดังนั้นการสร้างระบบไมโครสรีรวิทยาด้วยคอลลาเจน จึงถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ 

ในงานวิจัยที่ตีพิมพ์ ทีมงานได้สาธิตวิธีการใช้เทคนิคการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติแบบ FRESH สร้างเนื้อเยื่อที่มีหลอดเลือดซับซ้อนจากวัสดุชีวภาพทั้งหมด เพื่อสร้างเนื้อเยื่อที่คล้ายกับตับอ่อน ซึ่งอาจใช้ในการรักษาโรคเบาหวานประเภท 1 ได้ในอนาคต

แดเนียล ชิวาร์สกี (Daniel Shiwarski) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวภาพที่มหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก กล่าวว่า เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแบบ FRESH ได้ปรับพัฒนาเทคนิคที่สำคัญหลายจนทำให้สามารถใช้งานได้ เช่น การใช้กระบวนการผลิตแบบขั้นตอนเดียว (single-step bioprinting fabrication process) ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองเนื้อเยื่อที่ซับซ้อนขนาดเล็ก (CHIPS) ที่มีช่องเล็ก ๆ ที่ของเหลวสามารถซึมผ่านได้คล้ายกับหลอดเลือดจริง ซึ่งมีความละเอียดและความแม่นยำในการพิมพ์ที่สูงกว่าการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติแบบอื่น ๆ 

ปัจจุบัน บริษัทฟลูอิดฟอร์ม ไบโอ (FluidForm Bio) ซึ่งเป็นบริษัทแยกจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน กำลังนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ ทีมงานได้นำเทคโนโลยีนี้ไปทดลองในสัตว์ พบว่าสามารถรักษาโรคเบาหวานชนิดที่ 1 ในร่างกายได้ ดังนั้นจึงวางแผนที่จะเริ่มการทดลองทางคลินิกกับมนุษย์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

งานวิจัยใหม่นี้ตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances ฉบับวันที่ 23 เมษายน 2025