Grisar sväljer rör odlat i labb – forskare firar med pasta

Brittiskt forskarteam tar avgörande steg framåt

Läkare har i åratal sökt efter lösningar för barn och vuxna som saknar en del av matstrupen eller fått den skadad. Nu verkar ett brittiskt team ha hittat en möjlig väg framåt.

I ett laboratorium i London har forskare återuppbyggt delar av matstrupen hos minigrisar med hjälp av djurens egna celler. Vävnadsbitarna implanterades sedan tillbaka i djuren – och majoriteten av grisarna började äta helt normalt igen, som om ingenting hänt.

Matstrupen är mycket mer avancerad än ett enkelt rör

Matstrupen ser enkel ut, men verkligheten är långt ifrån det. Organet koordinerar exakta muskelrörelser, reagerar på nervsignaler och måste klara av allt från mjuk mos till hårda bitar. Ett plast- eller metallrör kan omöjligt utföra denna uppgift.

I dag använder kirurger vanligtvis en bit från magsäcken eller tjocktarmen för att ersätta en skadad matstrupe. Det räddar liv, men långt ifrån alltid med ett tillfredsställande resultat. Barn drabbas ofta av sväljsvårigheter, infektioner eller återkommande förträngningar.

Det nya tillvägagångssättet siktar mot ett ”levande” implantat, som beter sig som äkta matstrupeväv och kan växa med kroppen i takt med patientens utveckling.

Behovet är särskilt stort hos barn med ett medfött avbrott i matstrupen – kallat atresi. Dessa barn genomgår ofta omfattande operationer och kämpar med följdverkningar resten av livet.

Så omvandlade forskarna en grismatsstrupe till ett personligt implantat

Teamet bakom försöket leds av barnkirurgen Paolo De Coppi från University College London. Gruppen valde en teknik från bioteknikområdet: de tog en matstrupe från en gris och avlägsnade alla levande celler från den. Det som återstod var en sorts biologiskställning – den så kallade extracellulära matrisen.

• Matrisen bevarar matstrupen form och struktur intakt.
• Avlägsnandet av främmande celler minskar rejält risken för avstötning.
• Ställningen kan sedan ”befolkas” med mottagarens egna celler.

Forskarna tillsatte därefter muskelceller från de grisar som senare skulle ta emot implantaten. Cellerna omvandlades först till stamceller, så de kunde utvecklas till olika vävnadstyper som muskel- och stödjevävnad.

Det cellbesatta matstrupesstycket tillbringade sedan en vecka i en bioreaktor – en sorts miniatyrorgan-fabrik. Där fick cellerna exakt den näring, temperatur och rörelse de behövde för att fästa i matrisen och organisera sig som riktig vävnad.

Hela processen tog nästan två månader från första matstrupen till färdigt implantat. Det är lång tid, men fortfarande jämförbart med den tid läkare i dag lägger på att behandla komplexa medfödda matstrupefel hos barn.

Grisarna svalnade igen normalt med det laboratorieodlade matstrupesstycket

Sedan kom det verkliga testet. Kirurger avlägsnade hos åtta minigrisar – vardera på ungefär tio kilo – ett stycke matstrupe på cirka 2,5 centimeter. På denna plats placerade de de laboratorieodlade segmenten.

För att skydda de nya matstrupsdelarna under de första veckorna efter operationen, omgavs de av ett biologiskt nedbrytbart nät. Detta nät understödde dessutom bildningen av nya blodkärl, vilket är avgörande för att förse vävnaden med näring och syre.

Resultaten, publicerade i Nature Biotechnology, visar att fem av de åtta djuren klarade hela de sex månaderna efter operationen. De kunde åter svälja effektivt och äta normalt. Hos dessa grisar utvecklades implantatet till ett dynamiskt stycke matstrupe med:

• fungerande, sammandragande muskellager
• nervförbindelser som styr sväljrörelserna
• ett nätverk av blodkärl som håller vävnaden vid liv

Tre grisar måste avlivas tidigare av djurskyddsskäl på grund av komplikationer som skulle ha varit för påfrestande. Enligt det medicinska nyhetsmediet News Medical klarade dock alla åtta djur de första kritiska trettio dagarna efter ingreppet utan problem.

Efter tre månader hade den nya vävnaden helt smält samman med den omgivande matstrupen. Mätningar visade att trycket i implantatet var tillräckligt för att transportera mat ner till magsäcken. Enstaka djur utvecklade förträngningar, men dessa kunde behandlas via endoskopi – precis som det sker hos människor i dag.

Från försöksdjur till patient: vad saknas fortfarande?

Framgången med ett 2,5 centimeter långt segment är ett stort steg framåt, men för många patienter räcker det inte. Barn med en lång avbrytning av matstrupen saknar ibland tio centimeter eller mer. Det ger upphov till nya utmaningar.

Blodförsörjningen förblir den stora akilleshälen

Ett större stycke matstrupe kräver betydligt fler blodkärl. Utan stabil blodförsörjning kommer vävnaden att dö eller endast fungera delvis. Forskarna arbetar därför med tekniker för att jämnt förse längre segment – från 10 till 15 centimeter – med blodkärl.

Själva produktionsprocessen kräver också vidareutveckling. I dag finns det fortfarande mycket manuell hantering inblandad i att förbereda matriserna och fylla dem med celler. Teamet arbetar med att standardisera processen, så kvaliteten på varje ny matstrupe blir förutsägbar.

Framtidsvisionen: matstrupsmatriser på lager, som skräddarsys med patientens egna celler och på några veckor växer till ett personligt implantat.

Lyckas det, kan behovet av kraftig avstötningshämmande medicin falla dramatiskt – implantatet kommer ju i stort sett att bestå av kroppens eget material. Hos barn skulle ett sådant implantat dessutom kunna växa med kroppen, medan ett klassiskt transplantat ibland släpar efter eller deformeras.

När kommer barn och vuxna att kunna dra nytta av detta?

Chefforskaren De Coppi bedömer att det första försöket med människor kan påbörjas om tre till fyra år, förutsatt att djurförsöken fortsatt uppfyller alla säkerhets- och kvalitetskrav. Det kommer sannolikt först att handla om en liten grupp barn med de mest komplexa medfödda matstrupsförändringar, för vilka de nuvarande behandlingsmöjligheterna är starkt begränsade.

På längre sikt ser forskarna möjligheter för vuxna som förlorar en del av matstrupen – exempelvis efter cancer eller allvarlig frätskada. En biologisk, skräddarsydd ersättningsdel kan då bli ett alternativ till de stora operationer där ett stycke magsäck eller tarm i dag flyttas upp i bröstkorgen.

Vad betyder stamceller och matriser helt konkret?

Begreppen stamceller, bioreaktor och extracellulär matris kan verka abstrakta. I enkla ordalag är matrisen organets skelett utan de ”invånare” som normalt fyller det. Stamcellerna är de hantverkare som inreder nya ”bostäder” i skelettet. Bioreaktorn är byggplatsen där allt sätts samman under kontrollerade förhållanden.

När dessa tre element samverkar, uppstår ett levande stycke matstrupe – inte tillverkat på en fabrik, utan byggt av kroppens egna beståndsdelar. Det minskar risken för att kroppen attackerar det som en främmande inkräktare, och ökar chansen för att det anpassar sig till förändringar som tillväxt eller viktsvängningar.

För patienter med ett medfött matstrupproblem, eller för människor som förlorar en del av matstrupen till cancer, kan detta i framtiden innebära skillnaden mellan ett liv med anpassad kost och många risker och ett nästan normalt ätmönster. Grisförsöken visar att sväljning med ett laboratorieodlat organstycke inte längre är science fiction – utan ett scenario som läkare och forskare arbetar seriöst mot.