Ett brittiskt genombrott inom matstrupssforskning
Läkare har i åratal sökt efter en verklig lösning för barn och vuxna som saknar ett stycke av matstrupen eller fått den skadad. Nu verkar ett brittiskt forskarlag ha tagit ett avgörande kliv framåt.
I ett laboratorium i London har en del av minigrisars matstrupe återskapats med hjälp av djurens egna celler. Vävnadssegmenten sattes sedan tillbaka i djuren – och de flesta grisarna återupptog efteråt sina normala matvanor, som om ingenting hänt.
En matstrupe är mycket mer än ett enkelt rör
Matstrupen verkar enkel vid första anblick, men det är en illusion. Organet styr precisa muskelrörelser, reagerar på nervsignaler och måste kunna hantera allt från mjuk gröt till hårda tuggor. En bit plast eller metall kan inte klara den uppgiften.
Idag använder kirurger vanligtvis ett stycke magsäck eller tjocktarm som ersättning för matstrupen. Det räddar liv, men funktionen är långt ifrån optimal. Barn kämpar ofta med sväljningssvårigheter, infektioner och återkommande förträngningar.
Det nya tillvägagångssättet siktar mot ett »levande« implantat som uppför sig som äkta matstrupsvävnad och kan växa med kroppen.
Behovet är särskilt akut hos barn med medfödd esofagusatresi – ett tillstånd där matstrupen är avbruten eller tillsluten. Dessa barn genomgår ofta stora operationer och lever med följdverkningar resten av livet.
Så förvandlade forskarna en grismatstrupe till ett personligt implantat
Teamet under ledning av barnkirurg Paolo De Coppi från University College London valde en bioteknisk metod som utgångspunkt. Forskarna tog först en grismatstrupe och avlägsnade alla levande celler från den. Det som blev kvar var ett slags biologiskt ställning – den extracellulära matrisen.
- Ställningen bevarar matstrpens form och struktur exakt.
- Genom att ta bort alla främmande celler minskar risken för avstötning markant.
- Ställningen kan efteråt »befolkas« med mottagarens egna celler.
Därefter tillsatte forskarna muskelceller från de grisar som senare skulle ta emot implantaten. Cellerna omvandlades först till stamceller, så de kunde utvecklas till olika vävnadstyper – däribland muskel- och stödvävnad.
Det ifyllda matstrpssegmentet tillbringade sedan en vecka i en bioreaktor – ett slags miniatyrorgan-laboratorium. Här fick cellerna exakt rätt näring, temperatur och rörelse, så de kunde förankra sig i ställningen och organisera sig som äkta vävnad.
Hela processen tog nästan två månader från första matstrupe till ett färdigt implantat. Det är lång tid, men fortfarande jämförbart med den tid läkare idag ägnar åt att behandla komplicerade matstrups-missbildningar hos barn.
Grisarna sväljde återigen normalt med det laboratorieodlade matstrpssegmentet
Därefter följde det egentliga provet. Kirurger tog bort ett cirka 2,5 centimeter långt stycke matstrupe från åtta minigrisar, som vardera vägde omkring tio kilo, och ersatte det med de laboratorieframställda segmenten.
För att skydda de nya matstrupsdelarna under de första veckorna omgavs de av ett biologiskt nedbrytbart nät. Detta nät understödde också bildningen av nya blodkärl – avgörande för att förse vävnaden med näring och syre.
Enligt resultaten publicerade i Nature Biotechnology klarade fem av de åtta djuren hela sex-månadersperioden efter operationen. De kunde återigen svälja effektivt och äta normalt. Hos dessa djur utvecklades implantatet till ett dynamiskt matstrpssegment med:
- funktionella, sammandragande muskellager
- nervförbindelser som styr sväljrörelser
- ett nätverk av blodkärl som håller vävnaden vid liv
Tre grisar avlivades tidigare av djurskyddsskäl på grund av komplikationer som skulle varit för belastande. Alla åtta djur klarade dock 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 knuffa ner mat mot magen. Enstaka djur utvecklade förträngningar, men dessa kunde läkare vidga via endoskopi – precis som det görs hos människor idag.
Från försöksdjur till patient: Vad saknas fortfarande?
Framgång med ett 2,5 centimeter långt segment är ett stort steg framåt, men det räcker inte för många patienter. Barn med långa matstrupavbrott saknar ibland tio centimeter eller mer. Här väntar nya utmaningar.
Blodförsörjning är fortfarande den största utmaningen
Ett större matstrpssegment kräver betydligt fler blodkärl. Utan stabil blodförsörjning dör vävnaden eller fungerar bara delvis. Forskarna arbetar därför med tekniker för att jämnt förse längre segment – från 10 till 15 centimeter – med blodkärl.
Själva produktionsprocessen kräver också vidareutveckling. Idag finns det fortfarande mycket manuellt arbete kopplat till att förbereda matriserna och fylla dem med celler. Teamet arbetar med att standardisera denna process, så kvaliteten på varje nytt matstrpssegment blir förutsägbar och enhetlig.
Framtidsvisionen: matstrupsställningar på lager, som skräddarsys med patientens egna celler och växer till ett personligt implantat på några veckor.
Lyckas detta kan behovet av kraftig avstötningshämmande medicin minska markant. Implantatet kommer ju i hög grad att bestå av kroppens eget material. Samtidigt kommer ett sådant implantat hos barn naturligt kunna växa med kroppen, medan ett klassiskt transplanterat stycke tarm ibland halkar efter eller deformeras.
När kan barn och vuxna dra nytta av detta?
Chefsforskare De Coppi bedömer att de första försöken på människor kan börja om tre till fyra år – förutsatt att djurförsöken fortsatt uppfyller alla säkerhets- och kvalitetskrav. Det kommer sannolikt att starta med en liten grupp barn med de mest komplexa medfödda missbildningarna, där de nuvarande behandlingsmöjligheterna är mycket begränsade.
På längre sikt ser forskarna användningsmöjligheter för vuxna som förlorar en del av matstrupen – exempelvis efter matstrupscancer eller allvarlig frätskada. En biologisk, skräddarsydd ersättningsdel kan i framtiden utgöra ett alternativ till de stora ingrepp där en del av magsäcken eller tarmen idag flyttas upp i brösthålan.
| Nuvarande tillvägagångssätt | Ny biologiskt odlad matstrupe |
|---|---|
| Användning av magsäck eller tarm som ersättning | Användning av matris med patientens egna celler |
| Stora och belastande operationer | Målinriktad implantation av ett passande segment |
| Risk för dålig funktion och deformering | Design inriktad på naturliga muskelrörelser |
| Växer inte alltid med barnet | Potential att växa med patienten |
Vad betyder stamceller och matris helt konkret?
Begrepp som stamceller, bioreaktor och extracellulär matris kan låta abstrakta. I enkla ordalag: matrisen är organets skelett – utan de »invånare« som normalt fyller det. Stamcellerna är byggnadsarbetarna som inreder nya »bostäder« i skelettet. Och bioreaktorn är byggarbetsplatsen där allt samlas under kontrollerade förhållanden.
När dessa tre element kombineras rätt uppstår ett levande stycke matstrupe – inte tillverkat på en fabrik, utan skapat av kroppens egna beståndsdelar. Det minskar risken för att kroppen stöter bort det som ett främmande föremål, och ökar chansen för att det anpassar sig till förändringar som tillväxt eller viktförändringar.
För patienter med medfödda matstrups-problem, 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 matliv. Grisförsöken visar att sväljning med ett laboratorieodlat organsegment inte längre är science fiction, utan ett scenario som läkare och forskare arbetar seriöst och målinriktat mot.
