วิศวกรรมเนื้อเยื่อ

จาก ChulaPedia

วิศวกรรมเนื้อเยื่อ (Tissue Engineering)

เป็นกระบวนการสร้างเนื้อเยื่อ (regeneration of functional tissues) เพื่อทดแทน ซ่อมแซม หรือปรับปรุงการทำงานของเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่สูญเสียหรือบาดเจ็บ ซึ่งโดยปกติจะไม่มีการงอกใหม่เองในมนุษย์ เนื่องจากเนื้อเยื่อของร่างกายมีวัตถุประสงค์การใช้งานที่แตกต่างกันออกไป เช่น ใช้เป็นโครงสร้าง เสริมแรง ได้แก่ กระดูกและกระดูกอ่อน เป็นโครงสร้างปกป้องอวัยวะ ได้แก่ ผิวหนัง ทำหน้าที่เฉพาะได้แก่กล้ามเนื้อหัวใจ เส้นประสาท หรือมีการผลิตสารที่ร่างกายต้องการ เช่น ตับอ่อน (ผลิตอินซูลิน) กระบวนการสร้างเนื้อเยื่อเหล่านี้จึงมีรายละเอียดวิธีและความต้องการที่จำเพาะ แต่มีหลักการโดยทั่วไปที่คล้าย คลึงกัน

วิธีการโดยทั่วไปโดยย่อ

คือ มีการสกัดเซลล์ออกมาจากเนื้อเยื่อของผู้ป่วย แล้วนำมาเพิ่มจำนวนในห้องปฏิบัติการ จากนั้นนำมาเพาะ (seed) ลงในโครงเลี้ยงเซลล์ (scaffold) ที่มีการออกแบบอย่างเหมาะสม แล้วจึงปลูกถ่ายโครง เลี้ยงเซลล์นั้นในร่างกายของผู้ป่วย ต่อมาเซลล์จะต้องเกิดการเปลี่ยนแปลง (differentiattion) ไปเป็นเนื้อเยื่อที่ต้องการ จะเห็นว่าวิศวกรรมเนื้อเยื่อที่จะประสบความสำเร็จจะต้องอาศัยหลักการหลายศาสตร์ผสมผสานกัน นอกจากความรู้ทางด้านการแพทย์ ได้แก่ Chemistry, Material Science & Engineering, Cell-Materials Interface, Stem Cell Technology, Controlled Release และ Bioprocess Engineering โดยแต่ละศาสตร์ จะต้องมีการทำงาน ร่วมกันอย่างใกล้ชิด เพื่อการสร้างเนื้อเยื่อทดแทนที่สามารถเลียนแบบธรรมชาติให้มากที่สุด

สถานภาพของวิศวกรรมเนื้อเยื่อในประเทศไทย

ผลผลิตของงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อมักจะอยู่ในรูปแบบของเทคโนโลยีขั้นสูงในการรักษาอาการเจ็บป่วย การซ่อมสร้างอวัยวะ ระบบการส่งผ่านยาและสารพันธุกรรมในร่างกาย การปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้ป่วย และศัลยกรรมความงาม ซึ่งมีให้เห็นเป็นรูปธรรมกว่าทศวรรษในต่างประเทศ เช่นการมีวัสดุทดแทนผิวหนัง การสร้างกระดูก และกระดูกอ่อน ในระดับการค้า (ตารางที่ 1) ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีราคาสูงมากจนไม่สามารถจะนำใช้กับผู้ป่วยในประเทศได้อย่างกว้างขวาง ผลผลิตของวิศวกรรมเนื้อเยื่อโดยตรงในระดับการค้ายังไม่เกิดขึ้นในประเทศไทย แม้จะมีงานวิจัยและผลผลิตต้นแบบที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมเนื้อเยื่อผิวหนัง และกระดูกบ้าง เนื่องเป็นสาขาวิชาที่ต้องการปัจจัยทั้งต้นทุน และวิธีการทำงานแตกต่างไปจากเดิม อย่างไรก็ตามควรมีการสนับสนุนให้เกิดการศึกษาวิจัยในประเทศโดยเร็วเนื่องจากรูปแบบการรักษา และการพัฒนาผลิตภัณฑ์การแพทย์ของโลกกำลังเปลี่ยนแปลงไป โดยจะมีการใช้การรักษาระดับเซลล์ ยีนส์ และวิศวกรรมเนื้อเยื่ออย่างแน่นอนในอนาคต

ประเทศไทยมีแหล่งวัตถุดิบชีววัสดุ ทั้งธรรมชาติและสังเคราะห์ (จากอุตสาหกรรมปิโตรเคมี) ที่ควรจะพัฒนานำมาใช้งานเพื่อการแพทย์ได้ เพื่อให้คนในประเทศได้ใช้ผลิตภัณฑ์การแพทย์ที่มีประสิทธิภาพในราคาที่จ่ายได้ เป็นการเพิ่มคุณภาพชีวิตของประชากร เพื่อให้มีการรู้เท่าทันเทคโนโลยี และป้องกันการหาประโยชน์ทางการค้าด้านที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพจากต่างประเทศ โดยเฉพาะกรณีปัญหาจริยธรรมในการใช้เซลล์ และการทดสอบทางคลินิค

ปัจจัยส่งเสริมการพัฒนาการค้นคว้าวิจัยด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ

1. การปรับวัฒนธรรมการวิจัยให้เป็นแบบบูรณาการอย่างแท้จริง เนื่องจากงานวิจัยต้องใช้พื้นฐานความรู้ที่หลายหลาก โดยเฉพาะด้านการแพทย์ วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์ ซึ่งต้องทำงานร่วมกันอย่างเข้มข้น ตั้งแต่การออกแบบ การทดสอบ และการประเมินผล ต้องมีการรับผิดชอบดำเนินการวิจัยในแต่ละส่วนย่อยเพื่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่ให้ผลกระตุ้นการงอกใหม่ของเนื้อเยื่อในแนวทางเดียวกัน

2. การส่งเสริมการเรียนรู้ การวิจัย และการใช้เทคโนโลยี อุปกรณ์วิจัย และสร้างบุคลากรทางวิศวกรรมชีวเวช (Biomedical Engineering) ซึ่งเป็นต้นทุนสำคัญในการพัฒนาการวิจัยด้านนี้ ในขณะนี้ยังไม่มีการเปิดการเรียนการสอนในระดับปริญญาตรีในสาขานี้โดยตรง มีแต่ในระดับบัณฑิตศึกษาและการวิจัยด้านเซลล์ และวัสดุที่เกี่ยวข้องกับสาขานี้ ทั้งนี้เนื่องจากความพร้อมของสถาบันการศึกษาและบุคลากร จึงทำให้การบูรณาการความรู้ทางด้านแพทยศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ยังคงมีน้อย

3. ความเข้าในในธรรมชาติของงานวิจัยและขั้นตอนการพัฒนาความรู้และผลิตภัณฑ์ งานวิจัยด้านนี้มีผลผลิตที่มี impact สูง เพราะเกี่ยวข้องกับสุขภาพและรูปแบบการรักษา ในขณะเดียวกันมีต้นทุนการวิจัยพัฒนา ทั้งในตัวเงินที่สูงและเวลาที่นานเช่นกัน ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์การแพทย์ด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่ออาจใช้เวลาเป็นสิบปีที่จะได้ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรองจากองค์การอาหารและยาสากล เนื่องจากข้อกำหนดในการประกันคุณภาพที่จะต้องมีการทดสอบผล และความเป็นพิษในระดับเฉียบพลัน (acute) เรื้อรัง (chronic) รวมทั้งผลกระทบทางพันธุกรรม อีกประการหนึ่งคือความรู้ความเข้าใจเรื่องพฤติกรรมของเซลล์ชนิดต่างๆ และstem cells ที่มีต่อสิ่งเร้า หรือชีววัสดุ ที่มีเปิดเผยในวารสารก็ยังค่อนข้างจำกัด ความแปรปรวนของผลการทดสอบเนื่องจาก เชื้อชาติ อายุ และเพศของมนุษย์ยังมีอยู่มาก

อาจารย์ผู้ดูแลบทความ รศ. ดร.ศิริพร ดำรงศักดิ์กุล และ ผศ. ดร.โศรดา กนกพานนท์ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเคมี

ผู้รับผิดชอบบทความ ศูนย์การสื่อสารนานาชาติแห่งจุฬาฯ