Ett brittiskt forskarteam har tagit ett avgörande steg för att hjälpa patienter med skadat matstrupe
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 team kan ha hittat vägen framåt.
I ett laboratorium i London lyckades forskarna återskapa en del av matstrupen hos minigrisar med hjälp av djurens egna celler. Den nyutvecklade vävnaden sattes sedan tillbaka i djuren – och en stor del av grisarna började därefter äta normalt igen, som om ingenting hade hänt.
Att ersätta matstrupen är mycket mer komplext än att sätta in ett nytt rör
Matstrupen ser kanske enkel ut, men det är vilseledande. Organet styr precisa muskelrörelser, hanterar nervsignaler och måste klara allt från mjuk gröt till hårda tuggor. En plast- eller metallrörskoppling kan helt enkelt inte utföra den uppgiften.
Idag ersätter kirurger vanligtvis matstrupen med en bit magsäck eller tjocktarm. Det räddar liv, men fungerar långtifrån alltid optimalt. Barn upplever ofta bestående sväljningssvårigheter, infektioner eller upprepade förträngningar.
Det nya tillvägagångssättet siktar på ett ”levande” implantat som beter sig som äkta matstrupe och kan växa med kroppen.
Behovet är särskilt akut hos barn med medfödda avbrott eller stängningar av matstrupen – kallat esofagusatresi. De genomgår ofta stora operationer och har ofta problem resten av livet.
Så här byggde forskarna om en grismatstrupe till ett personligt implantat
Teamet under ledning av barnkirurgen Paolo De Coppi från University College London valde en teknik från bioteknikområdet. Forskarna tog en grismatstrupe och avlägsnade alla levande celler från den. Det som återstod var en sorts biologisk byggnadsställning – den extracellulära matrisen.
- Matrisen bevarar matstruppens form och struktur intakt.
- Avlägsnandet av alla främmande celler minskar risken för avstötning markant.
- Ställningen kan därefter ”fyllas” med mottagarens egna celler.
Sedan tillsatte forskarna muskelceller från de grisar som senare skulle ta emot implantatet. Dessa celler omvandlades först till stamceller, så att de kunde utvecklas till olika vävnadstyper – inklusive muskel- och stödvävnad.
Den fyllda matstruppsdelen tillbringade därefter en vecka i en bioreaktor – en sorts miniatyrtillverkningsenhet för organ. Här fick cellerna exakt rätt näring, temperatur och rörelse, så att de kunde förankras i matrisen och organisera sig som äkta vävnad.
Hela processen tog knappt två månader från den första matstrupen till ett färdigt implantat. Det är lång tid, men ändå jämförbart med den tid läkare idag använder för att behandla komplexa matstruppsmissbildningar hos barn.
Grisarna svalde igen normalt med den laboratorieodlade matsstrupesbiten
Sedan följde det avgörande testet. Kirurger tog bort en bit matstrupe på cirka 2,5 centimeter från åtta minigrisar, som vardera vägde omkring tio kilo. På den platsen satte de in de laboratoriemframställda segmenten.
För att skydda de nya matstruppedelarna under de första veckorna omgavs de av ett biologiskt nedbrytbart nät. Det hjälpte också till att bilda nya blodkärl – avgörande för att tillföra syre och näring till vävnaden.
Resultaten, publicerade i Nature Biotechnology, visar att fem av de åtta djuren genomlevde hela sexmånadersperioden efter operationen. De kunde igen svälja effektivt och äta normalt. Hos dessa djur utvecklades implantatet till en dynamisk bit matstrupe med:
- fungerande, sammandragande muskellager
- nervförbindelser som styr sväljningsrörelser
- ett nätverk av blodkärl som håller vävnaden vid liv
Tre grisar avlivades tidigare av djurskyddsskäl på grund av komplikationer som skulle ha varit för påfrestande. Alla åtta djuren klarade dock problemfritt de första kritiska trettio dagarna efter ingreppet.
Efter tre månader var den nya vävnaden helt sammanvuxen med den omgivande matstrupen. Mätningar visade att trycket i implantatet var tillräckligt för att pressa mat ner mot magsäcken. Vissa djur utvecklade förträngningar, men dessa kunde läkare vidga via endoskopi – på samma sätt som det görs hos människor idag.
Från försöksdjur till patient: vad saknas fortfarande?
Framgången med ett segment på 2,5 centimeter är ett stort framsteg, men det räcker inte för många patienter. Barn med ett långt avbrott i matstrupen saknar ibland tio centimeter eller mer. Det väcker nya utmaningar.
Blodförsörjningen förblir den stora akilleshälen
En större bit matstrupe kräver mycket fler blodkärl. Utan stabil blodförsörjning dör vävnaden eller fungerar bara halvt. Forskarna arbetar därför på tekniker för att förse längre segment – från 10 till 15 centimeter – jämnt med blodkärl.
Själva produktionsprocessen kräver också förfining. Idag finns det fortfarande mycket hantverk kopplat till att förbereda matriserna och fylla dem med celler. Teamet försöker standardisera denna process, så att kvaliteten på varje ny matstrupe blir förutsägbar.
Framtidsvisionen: matstrupsställningar i lager, som fylls med patientens egna celler och på några veckor växer till ett personligt implantat.
Lyckas det, kan behovet av kraftiga avstötningsläkemedel minska markant. Matstrupen kommer ju i stora drag att bestå av kroppens eget material. Samtidigt kan ett sådant implantat hos barn växa med dem, medan en klassiskt transplanterad bit ibland hänger efter eller deformeras.
När kan barn och vuxna förvänta sig att dra nytta av detta?
Chefsforskaren De Coppi bedömer att det första försöket med människor möjligen kan igångsättas om tre till fyra år – förutsatt att djurförsöken fortsatt uppfyller alla säkerhets- och kvalitetskrav. Till en början kommer det sannolikt att handla om 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 – till exempel efter cancer i matstrupen eller allvarlig skada från frätande ämnen. Ett biologiskt, skräddarsytt ersättningsstycke kan då utgöra ett alternativ till de krävande operationer där man idag ofta flyttar en bit magsäck eller tarm upp i bröstkaviteten.
| Nuvarande metod | Ny biologiskt odlad matstrupe |
|---|---|
| Användning av magsäck eller tarm som ersättning | Användning av en matris med patientens egna celler |
| Stora, påfrestande operationer | Målinriktad implantation av ett passande segment |
| Risk för dålig funktion och deformation | Design riktad mot naturliga muskelrörelser |
| Växer inte alltid med barnet | Potential att växa med patienten |
Vad betyder stamceller och matriser helt konkret?
Begreppen stamceller, bioreaktor och extracellulär matris låter abstrakta för många. I enkla ordalag är matrisen organets skelett – utan ”invånarna”. Stamcellerna är byggnadsarbetarna som inreder nya ”bostäder” i detta skelett. Bioreaktorn är byggarbetsplatsen där allt sammanfogas under kontrollerade förhållanden.
Genom att koordinera dessa tre element uppstår en levande bit matstrupe – inte tillverkad på fabrik, utan byggd av kroppens egna komponenter. Det minskar risken för att kroppen förkastar den som en främmande inkräktare, och ökar chansen att den anpassar sig till förändringar som tillväxt eller viktförändringar.
För patienter med medfödda matstruppsproblem eller för människor som förlorar en del till cancer, kan detta i framtiden innebära skillnaden mellan livslång anpassad kost med många risker och ett nästan normalt ätförlopp. Grisförsöken visar att det att svälja med en laboratoriemframställd organdel långtifrån är science fiction – det är ett scenario som läkare och forskare nu arbetar målinriktat mot.
