En brittisk forskargrupp har tagit ett avgörande steg framåt
Läkare har i åratal sökt efter en verklig lösning för barn och vuxna som saknar en bit av matstrupen eller fått den allvarligt skadad. Nu verkar det som att ett brittiskt forskarteam kan ha hittat vägen framåt.
I ett laboratorium i London har en del av matstrupen hos minigrisar återskapats med hjälp av djurens egna celler. Den framställda vävnaden implanterades sedan i djuren igen — och majoriteten återupptog därefter sina normala matvanor, som om ingenting hade hänt.
Att ersätta matstrupen är långt mer än att sätta in ett nytt rör
Matstrupen verkar enkel, men den är långt ifrån det. Detta organ koordinerar exakta muskelrörelser, reagerar på nervsignaler och måste kunna hantera allt från mjuk gröt till hårda matstycken. Ett enkelt plast- eller metallrör kan inte klara den uppgiften.
Idag använder kirurger vanligtvis en bit magsäck eller tjocktarm för att ersätta matstrupen. Det räddar liv, men fungerar långt ifrån alltid optimalt. Barn lider ofta av sväljsvårigheter, infektioner eller återkommande förträngningar.
Det nya tillvägagångssättet siktar mot ett ”levande” implantat, som beter sig som äkta matstrupsvävnad och kan växa med kroppen.
Behovet är särskilt akut hos barn födda med en medfödd förslutning eller avbrytning av matstrupen — kallad atresi. Dessa barn genomgår ibland stora operationer och kämpar med symtom resten av livet.
Så här omvandlade forskarna en grismatstrup till ett personligt implantat
Teamet under ledning av barnkirurgen Paolo De Coppi från University College London valde en teknik från bioteknologin. Forskarna tog först en matstrup från en gris och avlägsnade alla levande celler från den. Kvar stod ett slags biologiskt ställning: den extracellulära matrisen.
- Denna matris bevarar matstrupens form och struktur.
- Genom att avlägsna alla främmande celler minskar risken för avstötning markant.
- Ställningen kan ”befolkas” med nya celler från mottagaren själv.
Därefter tillförde forskarna muskelceller från de grisar som senare skulle ta emot implantaten. Dessa celler omvandlades först till stamceller, så att de kunde utvecklas till olika vävnadstyper, däribland muskel- och stödjevävnad.
Sedan tillbringade det fyllda matstrupsstycket en vecka i en bioreaktor — ett slags miniatyrtillverkningsanläggning för organ. I denna apparat fick cellerna exakt rätt näring, temperatur och rörelse, så att de kunde fästa sig i matrisen och organisera sig som äkta vävnad.
Hela processen tog nästan två månader från start till färdigt implantat. Det är lång tid, men ändå jämförbart med den tid läkare idag använder för att behandla komplexa matstrupavvikelser hos barn.
Grisarna sväljde normalt igen med det labframställda matstrupsstycket
Så kom det verkliga testet. Kirurger avlägsnade ett matstrupsstycke på cirka 2,5 centimeter från åtta minigrisar, som vardera vägde runt tio kilo. På den platsen satte de in de laboratoriframställda segmenten.
För att skydda de nya matstrupsdelarna under de första veckorna omgavs de av ett biologiskt nedbrytbart nät. Detta nät hjälpte också till med bildandet av nya blodkärl — avgörande för att försörja vävnaden med näring och syre.
Resultaten, publicerade i Nature Biotechnology, visar att fem av de åtta djuren genomlevde hela observationsperioden på sex månader efter operationen. De kunde återigen svälja effektivt och äta normalt. Hos dem utvecklades implantatet till ett dynamiskt matstrupsstycke med:
- Fungerande, sammandragande muskellager
- Nervförbindelser som styr sväljrörelser
- Ett nätverk av blodkärl som håller vävnaden vid liv
Tre grisar avlivades tidigare av djurskyddsskäl, till exempel på grund av komplikationer som skulle bli för belastande. Enligt det medicinska nyhetsmediet News Medical klarade alla åtta djur de första kritiska trettio dagarna efter ingreppet utan problem.
Efter tre månader hade den nya vävnaden fullständigt växt samman med den omgivande matstrupen. Mätningar visade att trycket i implantatet var tillräckligt högt för att transportera mat vidare till magsäcken. Vissa djur utvecklade förträngningar, men dessa kunde läkare vidga via endoskopi — på samma sätt som det sker hos människor idag.
Från försöksdjur till patient: vad saknas fortfarande?
Framgången med ett segment på 2,5 centimeter 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 väcker nya utmaningar.
Blodförsörjningen förblir den stora svagheten
Ett större matstrupsstycke kräver långt fler blodkärl. Utan stabil blodtillförsel dör vävnaden eller fungerar bara halvt. Forskarna arbetar därför med tekniker för att försörja längre segment — från 10 till 15 centimeter — jämnt med blodkärl.
Själva produktionen kräver också förbättring. Idag är det fortfarande mycket manuellt arbete förknippat med att förbereda matriserna och fylla dem med celler. Teamet försöker standardisera denna process, så att kvaliteten på varje ny matstrup blir förutsägbar.
Framtidsvisionerna: matstrupställningar i lager, som på skräddarsytt sätt fylls med patientens egna celler och på några veckor växer till ett personligt implantat.
Lyckas det kan behovet av kraftig avstötningsundertryckande medicin minska markant. Matstrupen kommer ju i stort sett bestå av kroppens eget material. Samtidigt kommer ett sådant implantat hos barn naturligt kunna växa med dem, medan ett klassiskt transplanterat stycke ibland haltar efter eller deformeras.
När kommer barn och vuxna märka något av detta?
Chefsforskaren De Coppi bedömer att den första studien på människor kan starta om tre till fyra år, förutsatt att djurförsöken fortsatt uppfyller alla säkerhets- och kvalitetskrav. Troligtvis kommer det i första skedet handla om en liten grupp barn med de mest komplexa medfödda missbildningarna, för vilka de nuvarande behandlingsmöjligheterna är mycket begränsade.
På längre sikt ser forskarna möjligheter för vuxna som förlorar en del av matstrupen — till exempel efter matstrupscancer eller allvarlig skada från frätande ämnen. Ett biologiskt, skräddarsytt ersättningsstycke kan då bli ett alternativ till de tunga operationer där man idag ofta flyttar ett stycke magsäck eller tarm upp i brösthålan.
| Nuvarande metod | Ny bioframställd matstrup |
|---|---|
| Användning av magsäck eller tarm som ersättning | Användning av en matris med patientens egna celler |
| Stora, belastande operationer | Målriktad implantation av ett passande segment |
| Risk för dålig funktion och deformering | Design anpassad för naturliga muskelrörelser |
| Följer inte alltid barnets tillväxt | Potential att växa med patienten |
Vad betyder stamceller och matriser helt konkret?
För många låter begrepp som stamceller, bioreaktor och extracellulär matris abstrakta. I enkla ord: matrisen är organets skelett — utan ”invånarna”. Stamcellerna är byggnadsarbetarna, som inreder nya ”bostäder” i detta skelett. Bioreaktorn är byggplatsen, där allt samlas under kontrollerade förhållanden.
När dessa tre element spelar väl tillsammans uppstår ett levande matstrupsstycke — inte framställt på en fabrik, utan skapat av kroppens egna byggstenar. Det minskar risken för att kroppen stöter bort det som en främmande inkräktare, och ökar chansen för att det anpassar sig till förändringar som tillväxt eller viktförändringar.
För patienter med ett medfött matstrupsproblem eller för människor som förlorar en del av matstrupen till cancer kan detta i framtiden betyda skillnaden mellan ett liv med stor risk och starkt begränsad kost — och ett nästan normalt näringsmönster. Grisförsöken visar att det att svälja med ett laboratorieodlat organ inte längre är ren science fiction, utan ett scenario som läkare och forskare målmedvetet arbetar på att göra till verklighet.
