En britisk forskergruppe har taget et afgørende skridt fremad
Læger har i årevis ledt efter måder at hjælpe børn og voksne, der mangler et stykke spiserør eller har fået det beskadiget. Nu ser det ud til, at et britisk hold kan have fundet en vej frem.
På et laboratorium i London har forskerne genopbygget en del af spiserøret hos minigrise ved hjælp af dyrenes egne celler. Vævsstykkerne blev derefter implanteret tilbage i dyrene – og størstedelen af grisene begyndte igen at spise helt normalt, som om intet var sket.
Spiserøret er langt mere komplekst end et simpelt rør
Spiserøret ser enkelt ud, men det er det langtfra. Organet koordinerer præcise muskelbevægelser, reagerer på nervesignaler og skal kunne håndtere alt fra blød mos til hårde bidder. Et plastik- eller metalrør kan ikke løfte den opgave.
I dag bruger kirurger typisk et stykke mave eller tyktarm til at erstatte et beskadiget spiserør. Det redder liv, men langt fra altid med et tilfredsstillende resultat. Børn oplever ofte synkebesvær, infektioner eller tilbagevendende forsnævringer.
Den nye tilgang sigter mod et "levende" implantat, der opfører sig som ægte spiserørsvæv og kan vokse med kroppen i takt med patientens udvikling.
Behovet er særligt stort hos børn med en medfødt afbrydelse af spiserøret – kaldet atresi. Disse børn gennemgår ofte store operationer og kæmper med følgevirkninger resten af livet.
Sådan ombyggede forskerne et grises spiserør til et personligt implantat
Holdet bag forsøget ledes af børnekirurg Paolo De Coppi fra University College London. Gruppen valgte en teknik fra bioingeniørfaget: de tog et spiserør fra en gris og fjernede alle levende celler fra det. Det, der var tilbage, var en slags biologisk stilladskonstruktion – den såkaldte ekstracellulære matrix.
- Matricen bevarer spiserørets form og struktur intakt.
- Fjernelsen af fremmede celler reducerer risikoen for afstødning markant.
- Stilladset kan efterfølgende "befolkes" med modtagerens egne celler.
Forskerne tilsatte derefter muskelceller fra de grise, der senere skulle modtage implantaterne. Cellerne blev først omdannet til stamceller, så de kunne udvikle sig til forskellige vævstyper som muskel- og støttevæv.
Det celleindrettede spiserørsstykke tilbragte herefter en uge i en bioreaktor – en slags miniaturefabrik for organer. Her fik cellerne præcis den næring, temperatur og bevægelse, de havde brug for, for at sætte sig fast i matricen og organisere sig som virkeligt væv.
Den samlede proces tog næsten to måneder fra første spiserør til færdigt implantat. Det er lang tid, men stadig sammenligneligt med den tid, læger i dag bruger på at behandle komplekse medfødte spiserørsfejl hos børn.
Grisene slugte igen normalt med det laboratoriedyrkede spiserørsstykke
Så kom den egentlige test. Kirurger fjernede hos otte minigrise – hver på omkring ti kilo – et stykke spiserør på cirka 2,5 centimeter. På dette sted placerede de de laboratoriedyrkede segmenter.
For at beskytte de nye spiserørsdele i de første uger efter operationen, blev de omgivet af et biologisk nedbrydeligt net. Dette net understøttede desuden dannelsen af nye blodkar, som er afgørende for at forsyne vævet med næring og ilt.
Resultaterne, offentliggjort i Nature Biotechnology, viser, at fem af de otte dyr klarede hele de seks måneder efter operationen. De kunne igen synke effektivt og spise normalt. Hos disse grise udviklede implantatet sig til et dynamisk stykke spiserør med:
- fungerende, sammentrækkende muskellag
- nerveforbindelser der styrer synkebevægelserne
- et netværk af blodkar der holder vævet i live
Tre grise måtte aflives tidligere af dyrevelfærdshensyn på grund af komplikationer, der ville have været for belastende. Ifølge det medicinske nyhedsmedie News Medical klarede alle otte dyr dog de første kritiske tredive dage efter indgrebet uden problemer.
Efter tre måneder var det nye væv fuldstændigt smeltet sammen med det omgivende spiserør. Målinger viste, at trykket i implantatet var tilstrækkeligt til at transportere mad ned til maven. Enkelte dyr udviklede forsnævringer, men disse kunne behandles via endoskopi – præcis som det sker hos mennesker i dag.
Fra forsøgsdyr til patient: hvad mangler der stadig?
Succesen med et 2,5 centimeter langt segment er et stort fremskridt, men for mange patienter er det ikke nok. Børn med en lang afbrydelse af spiserøret mangler sommetider ti centimeter eller mere. Det rejser nye udfordringer.
Blodforsyning er fortsat den store akilleshæl
Et større stykke spiserør kræver langt flere blodkar. Uden stabil blodforsyning vil vævet dø eller kun fungere halvt. Forskerne arbejder derfor på teknikker til jævnt at forsyne længere segmenter – fra 10 til 15 centimeter – med blodkar.
Selve produktionsprocessen kræver også videreudvikling. I dag er der stadig megen håndtering involveret i at forberede matricerne og fylde dem med celler. Teamet arbejder på at standardisere processen, så kvaliteten af hvert nyt spiserør bliver forudsigelig.
Fremtidsvision: spiserørsmatricer på lager, der skræddersyes med patientens egne celler og på få uger vokser til et personligt implantat.
Lykkes det, kan behovet for kraftig afstødningshæmmende medicin falde dramatisk – implantatet vil jo i store træk bestå af kroppens eget materiale. Hos børn vil et sådant implantat desuden kunne vokse med kroppen, mens et klassisk transplantat undertiden halter efter eller deformeres.
Hvornår vil børn og voksne kunne drage nytte af dette?
Chefforskeren De Coppi vurderer, at det første forsøg med mennesker kan gå i gang om tre til fire år, forudsat at dyreforsøgene fortsat lever op til alle sikkerheds- og kvalitetskrav. Det vil sandsynligvis først dreje sig om en lille gruppe børn med de mest komplekse medfødte spiserørsmisdannelser, for hvem de nuværende behandlingsmuligheder er stærkt begrænsede.
På længere sigt ser forskerne muligheder for voksne, der mister en del af spiserøret – for eksempel efter kræft eller alvorlig ætseskade. Et biologisk, skræddersyet erstatningsstykke kan da blive et alternativ til de store operationer, hvor et stykke mave eller tarm i dag flyttes op i brystkassen.
| Nuværende metode | Nyt biologisk dyrket spiserør |
|---|---|
| Brug af mave eller tarm som erstatning | Brug af en matrix med patientens egne celler |
| Store og belastende operationer | Målrettet implantation af et passende segment |
| Risiko for dårlig funktion og deformation | Design rettet mod naturlige muskelbevægelser |
| Vokser ikke altid med barnet | Potentiale for at vokse med patienten |
Hvad betyder stamceller og matricer helt konkret?
Begreberne stamceller, bioreaktor og ekstracellulær matrix kan virke abstrakte. I enkle vendinger er matricen organets skelet uden de "beboere", der normalt fylder det. Stamcellerne er de håndværkere, der indretter nye "boliger" i skelettet. Bioreaktoren er byggepladsen, hvor det hele samles under kontrollerede forhold.
Når disse tre elementer spiller sammen, opstår der et levende stykke spiserør – ikke fremstillet på en fabrik, men bygget af kroppens egne bestanddele. Det mindsker risikoen for, at kroppen angriber det som en fremmed indtrænger, og øger chancen for, at det tilpasser sig ændringer som vækst eller vægtsvingninger.
For patienter med et medfødt spiserørsproblem, eller for mennesker der mister en del af spiserøret til kræft, kan dette i fremtiden betyde forskellen mellem et liv med tilpasset kost og mange risici og et næsten normalt spisemønster. Griseforsøgene viser, at synkning med et laboratorieDyrket organstykke ikke længere er science fiction – men et scenarie, som læger og forskere arbejder seriøst hen imod.
