Et britisk gennembrud inden for spiserørserstatning
Læger har i årevis søgt efter en reel løsning til børn og voksne, der mangler en del af spiserøret eller har fået det beskadiget. Nu ser det ud til, at et britisk forskerhold har taget et afgørende skridt fremad.
På et laboratorium i London har forskere rekonstrueret en del af spiserøret hos minigrise ved hjælp af dyrenes egne celler. Det færdige væv blev derefter implanteret i dyrene — og størstedelen af grisene begyndte kort efter at spise normalt igen, som om intet var hændt.
Spiserøret er langt mere kompliceret end et simpelt rør
Spiserøret ser måske simpelt ud, men det er det langt fra. Organet styrer præcise muskelbevægelser, reagerer på nervesignaler og skal kunne håndtere alt fra blød grød til hård føde. Et kunstigt rør af plast eller metal kan simpelthen ikke levere det.
I praksis bruger kirurger i dag typisk et stykke mavesæk eller tyktarm til at erstatte spiserøret. Det redder liv, men det fungerer langt fra altid optimalt. Børn oplever ofte vedvarende synkebesvær, infektioner eller tilbagevendende forsnævringer.
Den nye tilgang sigter mod et "levende" implantat, der opfører sig som ægte spiserørsvæv og kan vokse med kroppen.
Behovet er særligt stort hos børn med en medfødt afbrydelse af spiserøret — en såkaldt atrési. De gennemgår ofte omfattende operationer og kæmper hyppigt med gener resten af livet.
Sådan omformede forskerne et grisespiserør til et personligt implantat
Holdet under ledelse af børnekirurg Paolo De Coppi fra University College London valgte en teknik fra bio-ingeniørvidenskaben. Forskerne tog først et spiserør fra en gris og fjernede alle levende celler fra det. Det, der var tilbage, var en slags biologisk stillads — den ekstracellulære matrix.
- Stilladset bevarer spiserørets form og struktur fuldstændigt.
- Fjernelsen af fremmede celler reducerer risikoen for afstødning markant.
- Stilladset kan "fyldes" med modtagerens egne celler.
Dernæst introducerede forskerne muskelceller fra de grise, der siden skulle modtage implantaterne. Cellerne blev først omdannet til stamceller, så de kunne udvikle sig til forskellige vævstyper som muskel- og støttevæv.
Herefter tilbragte det færdigfyldte spiserørssegment en uge i en bioreaktor — en slags miniaturefabrik for organer. I dette apparat fik cellerne den nøjagtige næring, temperatur og bevægelse, de behøvede for at sætte sig fast i matricen og organisere sig som ægte væv.
Den samlede proces tog næsten to måneder fra det første spiserør til et færdigt implantat. Det er lang tid, men stadig sammenligneligt med den tid, læger i dag sommetider bruger på at behandle komplekse spiserørsabnormiteter hos børn.
Grisene slugte igen normalt med det laboratoriedyrkede spiserørssegment
Så kom den egentlige test. Kirurger fjernede hos otte minigrise — hver på cirka ti kilo — et stykke spiserør på cirka 2,5 centimeter. På den plads indsatte de de laboratoriefremstillede segmenter.
For at beskytte de nye spiserørsdele i de første uger blev de omviklet med en slags biologisk nedbrydeligt net. Dette net hjalp også med dannelsen af nye blodkar, som er afgørende for at forsyne vævet med næring og ilt.
Ifølge publikationen i Nature Biotechnology klarede fem af de otte dyr den fulde opfølgningsperiode på seks måneder efter operationen. De kunne synke effektivt og spise normalt. Hos dem udviklede implantatet sig til et dynamisk stykke spiserør med:
- funktionelle, sammentrækkende muskellag
- nerveforbindelser, der styrer synkebevægelser
- et netværk af blodkar, der holder vævet i live
Tre grise blev aflivet tidligere af hensyn til dyrevelfærd som følge af komplikationer, der ville have belastet dem for meget. Alle otte dyr klarede dog problemfrit de første kritiske tredive dage efter indgrebet.
Efter tre måneder var det nye væv fuldstændigt sammenvokset med det omgivende spiserør. Målinger viste, at trykket i implantatet var højt nok til at transportere føde ned mod mavesækken. Enkelte dyr udviklede forsnævringer, men dem kunne lægerne udvide via endoskopi — præcis som det gøres hos mennesker i dag.
Fra forsøgsdyr til patient: hvad mangler der stadig?
Succes med et segment på 2,5 centimeter er et stort fremskridt, men for mange patienter er det ikke tilstrækkeligt. Børn med en lang afbrydelse af spiserøret kan mangle ti centimeter eller mere. Her venter nye udfordringer.
Blodforsyningen er stadig den største hindring
Et større spiserørsstykke kræver langt flere blodkar. Uden stabil blodtilførsel dør vævet eller fungerer kun halvt. Forskerne arbejder derfor på teknikker til jævnt at forsyne længere segmenter — fra 10 til 15 centimeter — med blodkar.
Selve produktionsprocessen kræver også videreudvikling. Der er stadig meget manuelt arbejde forbundet med at forberede matricerne og fylde dem med celler. Holdet arbejder på at standardisere processen, så kvaliteten af hvert nyt spiserør bliver forudsigelig.
Fremtidsbilledet: spiserørsstillads på lager, der fyldes med patientens egne celler og på få uger vokser til et personligt implantat.
Lykkes det, kan behovet for kraftig afstødningsmedicin reduceres markant. Spiserøret vil jo i store træk bestå af kroppens eget materiale. Samtidig kan et sådant implantat hos børn vokse med kroppen, mens et klassisk transplanteret stykke sommetider halter bagefter eller deformeres.
Hvornår kan børn og voksne forvente at drage nytte af dette?
Hovedforsker De Coppi vurderer, at det første forsøg på mennesker muligvis kan gå i gang om tre til fire år, forudsat at dyreforsøgene fortsat lever op til alle sikkerheds- og kvalitetskrav. Det vil sandsynligvis i første omgang dreje sig om en lille gruppe børn med de mest komplekse medfødte misdannelser, hvor de nuværende behandlingsmuligheder er meget begrænsede.
På længere sigt ser forskerne muligheder for voksne, der mister en del af spiserøret — for eksempel efter spiserørskræft eller alvorlig skade fra ætsende stoffer. Et biologisk, skræddersyet erstatningsstykke kan i den sammenhæng blive et alternativ til de tunge operationer, hvor man i dag typisk flytter et stykke mavesæk eller tarm op i brysthulen.
| Nuværende metode | Nyt bio-dyrket spiserør |
|---|---|
| Brug af mavesæk eller tarm som erstatning | Brug af en matrix med patientens egne celler |
| Store, 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 følge patientens vækst |
Hvad betyder stamceller og matricer helt konkret?
Begreberne stamceller, bioreaktor og ekstracellulær matrix lyder abstrakte for de fleste. Sagt i simple ord: matricen er organets skelet uden de "beboere", der normalt fylder det. Stamcellerne er bygningsarbejderne, der indretter nye "boliger" i dette skelet. Bioreaktoren er byggepladsen, hvor det hele samles under kontrollerede forhold.
Ved at koordinere disse tre elementer præcist opstår der et levende stykke spiserør, der ikke er fabriksfremstillet, men skabt af kroppens egne bestanddele. Det mindsker risikoen for, at kroppen forkaster det som en fremmed indtrænger, og øger chancen for, at det tilpasser sig forandringer som vækst eller vægtudsving.
For patienter med et medfødt spiserørsproblem eller for mennesker, der har mistet en del af spiserøret til kræft, kan dette i fremtiden betyde forskellen mellem et liv med konstant tilpasset kost og mange risici og et næsten normalt spiseliv. Griseforsøgene viser, at synkning med et laboratoriedyrket organsegment langt fra er science fiction — det er et scenarie, som læger og forskere nu arbejder seriøst hen imod.
