นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนา “รกบนชิป” ที่เลียนแบบการแลกเปลี่ยนระดับโมเลกุลของสารอาหารระหว่างแม่และทารกในครรภ์อย่างใกล้ชิดในระหว่างตั้งครรภ์ ซาราห์ ดู และเพื่อนร่วมงานที่ มหาวิทยาลัยฟลอริดาแอตแลนติก สร้างอุปกรณ์โดยใช้ช่องไมโครฟลูอิดิกคู่หนึ่ง คั่นด้วยเครือข่ายเส้นใยไฮเดรตที่ซับซ้อนซึ่งเพาะเลี้ยงในแต่ละด้านด้วยเซลล์รกที่ต่างกัน การตั้งค่านี้ช่วยให้ทีมสร้างการหยุดชะงักของการแลกเปลี่ยนสารอาหารที่เกิดจากมาลาเรียในครรภ์ได้ และอาจเป็นขั้นตอนสำคัญในการพัฒนาการรักษาโรค
รกเป็นอวัยวะที่พัฒนาควบคู่ไปกับทารกในครรภ์ในระหว่างตั้งครรภ์ มีบทบาทสำคัญในการเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนสารอาหาร ออกซิเจน และของเสียระหว่างมารดากับทารกในครรภ์ที่กำลังพัฒนา ภัยคุกคามที่เร่งด่วนที่สุดสำหรับการแลกเปลี่ยนนี้คือมาลาเรียในครรภ์: โรคที่เกิดจากปรสิตที่มีสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวชื่อ falciparum Plasmodiumซึ่งทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงของมารดาติดเชื้อ โรคนี้อาจส่งผลให้น้ำหนักแรกเกิดลดลงอย่างรุนแรง โดยส่งผลให้ทารกแรกเกิดเสียชีวิตถึง 200,000 ราย และมารดาเสียชีวิต 10,000 รายในแต่ละปี
โครงสร้างของรกมีความซับซ้อนอย่างประณีต โดยมีโครงสร้างหลายชั้นที่ประกอบด้วยเซลล์หลายประเภท รวมทั้งหลอดเลือดที่แตกแขนงชื่อ “ต้นไม้วิลลัส” ซึ่งมีการแลกเปลี่ยนโมเลกุลระหว่างเลือดของมารดาและทารกในครรภ์ โครงสร้างเหล่านี้สามารถดักจับเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ติดเชื้อปรสิต โดยจำกัดการไหลเวียนของสารอาหารระหว่างแม่และทารกในครรภ์
โครงสร้างที่ซับซ้อนเหล่านี้มีความท้าทายเป็นพิเศษในการทำซ้ำโดยใช้แบบจำลอง แต่ข้อจำกัดทางจริยธรรมยังหมายความว่ารกที่ติดเชื้อนั้นไม่สามารถตรวจได้ง่ายๆ ในระหว่างตั้งครรภ์ ผลที่ตามมาก็คือ การรักษาโรคนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ายากต่อการพัฒนาเป็นพิเศษ เพื่อจัดการกับความท้าทายนี้ ทีมของ Du ได้พัฒนารกแกะบนชิป
อุปกรณ์นี้มีศูนย์กลางอยู่ที่เจลเมทริกซ์นอกเซลล์ที่มีเครือข่ายไฮเดรทของเส้นใยคอลลาเจนที่แข็งแกร่งซึ่งช่วยให้สารอาหารระดับโมเลกุลผ่านไปได้ นักวิจัยได้เพาะเลี้ยงเจลด้านหนึ่งด้วยตัวอย่างเซลล์โทรโฟบลาสต์ที่พบในชั้นนอกของรกซึ่งมีปฏิสัมพันธ์โดยตรงกับเลือดของมารดา ในอีกด้านหนึ่ง พวกเขาพัฒนาวัฒนธรรมของเซลล์ที่อยู่ภายในเส้นเลือดสะดือของมนุษย์ ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับเลือดของทารกในครรภ์
แก้ไขความล้มเหลวทางประวัติศาสตร์ในสุขภาพของผู้หญิง
เจลนี้ถูกใช้เพื่อแยกช่องไมโครฟลูอิดิกที่ไหลร่วม - แทนเลือดของแม่และทารกในครรภ์ของเธอ การใช้การตั้งค่าที่เรียบง่ายนี้ Du และเพื่อนร่วมงานได้ติดเชื้อเลือดในช่องที่หันหน้าไปทางเซลล์โทรโฟบลาสต์ด้วย falciparum Plasmodium และสังเกตว่าเซลล์เม็ดเลือดที่ติดเชื้อเกาะติดกับพื้นผิวอย่างไร โดยใช้โมเลกุลเฉพาะที่แสดงออกโดยเซลล์รก ต่อจากนั้น พวกเขาสังเกตเห็นการถ่ายโอนกลูโคสที่ลดลงผ่านกำแพงเจล: การสืบพันธุ์ลักษณะสำคัญของมาลาเรียในครรภ์
ผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จนี้แสดงให้เห็นว่ารกบนชิปสามารถกลายเป็นแหล่งข้อมูลสำคัญสำหรับการศึกษามาลาเรียในรก และอาจรวมถึงโรคอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับรก ทีมงานของ Du ได้เสนอมุมมองที่ชัดเจนว่าโรคนี้แผ่ขยายออกไปอย่างไร หวังว่าอุปกรณ์ของพวกเขาจะนำไปสู่การรักษาแบบใหม่ ซึ่งอาจช่วยชีวิตคนหลายพันคนทั่วโลกในแต่ละปีได้ในที่สุด
นักวิจัยรายงานสิ่งที่ค้นพบใน รายงานทางวิทยาศาสตร์.
