Et britisk gennembrud inden for spiserørsforskning
Læger har i årevis ledt efter en reel løsning til børn og voksne, der mangler et stykke spiserør eller har fået det beskadiget. Nu ser et britisk forskerhold ud til at have taget et afgørende skridt fremad.
På et laboratorium i London er en del af minigrisers spiserør blevet genskabt ved hjælp af dyrenes egne celler. Vævssegmenterne blev derefter sat tilbage i dyrene – og størstedelen af grisene genoptog efterfølgende deres normale spisevaner, som om intet var hændt.
Et spiserør er langt mere end et simpelt rør
Spiserøret virker enkelt ved første øjekast, men det er en illusion. Organet styrer præcise muskelbevægelser, reagerer på nervesignaler og skal kunne håndtere alt fra blød grød til hårde bidder. Et stykke plast eller metal kan ikke løfte den opgave.
I dag bruger kirurger typisk et stykke mavesæk eller tyktarm som erstatning for spiserøret. Det redder liv, men funktionen er langt fra optimal. Børn kæmper jævnligt med synkebesvær, infektioner og tilbagevendende forsnævringer.
Den nye tilgang sigter mod et »levende« implantat, der opfører sig som ægte spiserørsvæv og kan vokse med kroppen.
Behovet er særligt akut hos børn med medfødt spiserørsatresi – en tilstand, hvor spiserøret er afbrudt eller lukket. Disse børn gennemgår ofte store operationer og lever med følgevirkninger resten af livet.
Sådan forvandlede forskerne et grisespiserør til et personligt implantat
Holdet under ledelse af børnekirurg Paolo De Coppi fra University College London valgte en bio-ingeniørteknik som udgangspunkt. Forskerne tog først et grisespiserør og fjernede alle levende celler fra det. Det, der blev tilbage, var en slags biologisk stillads – den ekstracellulære matrix.
- Stilladset bevarer spiserørets form og struktur nøjagtigt.
- Ved at fjerne alle fremmede celler reduceres risikoen for afstødning markant.
- Stilladset kan efterfølgende »befolkes« med modtagerens egne celler.
Herefter tilsatte forskerne muskelceller fra de grise, der senere skulle modtage implantaterne. Cellerne blev først omdannet til stamceller, så de kunne udvikle sig til forskellige vævstyper – herunder muskel- og støttevæv.
Det udfyldte spiserørssegment tilbragte derefter en uge i en bioreaktor – en slags miniatureorganlaboratorium. Her fik cellerne nøjagtig den rette ernæring, temperatur og bevægelse, så de kunne forankre sig i stilladset og organisere sig som ægte væv.
Den samlede proces tog næsten to måneder fra første spiserør til et færdigt implantat. Det er lang tid, men stadig sammenligneligt med den tid, læger i dag bruger på at behandle komplicerede spiserørsmisdannelser hos børn.
Grisene slugte igen normalt med det laboratoriedyrkede spiserørssegment
Derefter fulgte den egentlige prøve. Kirurger fjernede et ca. 2,5 centimeter langt stykke spiserør fra otte minigrise, der hver vejede omkring ti kilo, og erstattede det med de laboratoriefremstillede segmenter.
For at beskytte de nye spiserørsdele i de første uger blev de omgivet af et biologisk nedbrydeligt mesh. Dette mesh understøttede også dannelsen af nye blodkar – afgørende for at forsyne vævet med næring og ilt.
Ifølge resultaterne publiceret i Nature Biotechnology klarede fem af de otte dyr hele seks-månedersperioden efter operationen. De kunne igen synke effektivt og spise normalt. Hos disse dyr udviklede implantatet sig til et dynamisk spiserørssegment med:
- funktionelle, sammentrækkende muskellag
- nerveforbindelser, der styrer synkebevægelser
- et netværk af blodkar, der holder vævet i live
Tre grise blev aflivet tidligere af dyrevelfærdshensyn på grund af komplikationer, der ville have været for belastende. Alle otte dyr klarede 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 skubbe mad ned mod maven. Enkelte dyr udviklede forsnævringer, men disse kunne læger udvide via endoskopi – præcis som det gøres hos mennesker i dag.
Fra forsøgsdyr til patient: Hvad mangler der stadig?
Succes med et 2,5 centimeter langt segment er et stort fremskridt, men det er ikke nok for mange patienter. Børn med lange spiserørsafbrud mangler somme tider ti centimeter eller mere. Her venter nye udfordringer.
Blodforsyning er fortsat den største udfordring
Et større spiserørssegment kræver langt flere blodkar. Uden stabil blodforsyning dør vævet eller fungerer kun delvist. 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 meget manuelt arbejde forbundet med at forberede matricerne og fylde dem med celler. Holdet arbejder på at standardisere denne proces, så kvaliteten af hvert nyt spiserørssegment bliver forudsigelig og ensartet.
Fremtidsvisionen: spiserørsstillads på lager, der skræddersyes med patientens egne celler og vokser til et personligt implantat på få uger.
Lykkes det, kan behovet for kraftig afstødningshæmmende medicin falde markant. Implantatet vil jo i høj grad bestå af kroppens eget materiale. Samtidig vil et sådant implantat hos børn naturligt kunne vokse med kroppen, mens et klassisk transplanteret stykke tarmen somme tider halter bagud eller deformeres.
Hvornår kan børn og voksne drage nytte af dette?
Chefforsker De Coppi vurderer, at de første forsøg på mennesker kan begynde om tre til fire år – forudsat at dyreforsøgene fortsat opfylder alle sikkerheds- og kvalitetskrav. Det vil sandsynligvis starte med en lille gruppe børn med de mest komplekse medfødte misdannelser, hvor de nuværende behandlingsmuligheder er meget begrænsede.
På længere sigt ser forskerne anvendelsesmuligheder for voksne, der mister en del af spiserøret – eksempelvis efter spiserørskræft eller alvorlig ætseskade. Et biologisk, skræddersyet erstatningsstykke kan i fremtiden udgøre et alternativ til de store indgreb, hvor en del af mavesækken eller tarmen i dag flyttes op i brysthulen.
| Nuværende tilgang | Nyt bio-dyrket spiserør |
|---|---|
| Brug af mavesæk eller tarm som erstatning | Brug af matrix med patientens egne celler |
| Store og belastende operationer | Målrettet implantation af et passende segment |
| Risiko for dårlig funktion og deformation | Design målrettet naturlige muskelbevægelser |
| Vokser ikke altid med barnet | Potentiale for at vokse med patienten |
Hvad betyder stamceller og matrix helt konkret?
Begreber som stamceller, bioreaktor og ekstracellulær matrix kan lyde abstrakte. I enkle vendinger: matricen er organets skelet – uden de »beboere«, der normalt fylder det. Stamcellerne er bygningsarbejderne, der indretter nye »boliger« i skelettet. Og bioreaktoren er byggepladsen, hvor alt samles under kontrollerede forhold.
Når disse tre elementer kombineres rigtigt, opstår der et levende stykke spiserør – ikke fremstillet på en fabrik, men skabt af kroppens egne bestanddele. Det mindsker risikoen for, at kroppen afviser det som fremmedlegeme, og øger chancen for, at det tilpasser sig ændringer som vækst eller vægtforandringer.
For patienter med medfødte spiserørsproblemer, 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 spiseliv. Griseforsøgene viser, at synkning med et laboratoriedyrket organsegment ikke længere er science fiction, men et scenarie, som læger og forskere arbejder seriøst og målrettet hen imod.
