211service.com
En livreddende levermaskine
Med ekstrem mangel på menneskelige lever og cellelinjer på grund af mangel på donorer, har forskere, der arbejder på at forlænge livet for patienter med leversvigt, vendt sig til svinelevere i det sidste årti som en potentiel kortsigtet metode til at afgifte humant blod. En sådan behandling kan gøre en forskel på liv eller død, hvilket giver en patient mulighed for at regenerere sin egen lever eller finde en transplantation.
Siden 1997 er omkring 200 mennesker på verdensplan blevet behandlet med hele svinelevere ved en dyr og besværlig metode, hvor en patients blod ledes gennem en frisk udvundet svinelever. Selvom nogle mennesker er blevet holdt i live i en dag eller to på denne måde, dør svineleverne generelt to til seks timer inde i proceduren, dræbt af humane antistoffer. Og processen er kontroversiel på grund af bekymringer om, at patienter kan få en svinevirus eller mikroorganisme.
Det er grunden til, at forskere har henvendt sig til svineleverceller, kaldet svinehepatocytter, i et forsøg på at skabe en ny klasse af leverdialysemaskiner. Nu annoncerer Mayo Clinic i Rochester, MN, vigtige skridt hen imod at skabe sådan en enhed. Dens maskine holder klynger af griseceller i live langt længere end den typiske levetid for et helt dissekeret organ. Og menneskeblodet adskilles, før det kommer ind i maskinen, hvilket reducerer antallet af hvide blodlegemer, som ellers ville angribe de hjælpsomme griseceller.
[For billeder af leverdialysemaskinen og dens proces, klik her .]
Selvom kliniske forsøg med mennesker er mindst to år tilbage, siger hovedforsker Scott L. Nyberg, at hans maskine, kaldet Spheroid Reservoir Bioartificial Liver, blev testet med succes i slutningen af 2005 i et præklinisk studie på hunde med lægemiddelinduceret leversvigt.
De hunde, der blev behandlet med vores maskine, levede længere og udviklede ikke tegn på hjernehævelse og hjernedød, mens de ubehandlede kontrolhunde udviklede disse manifestationer af leversvigt, siger Nyberg, der også er transplantationskirurg. Mens den tidlige undersøgelse kun involverede seks dyr, var resultaterne opmuntrende nok til, at Nybergs team forfiner sine to prototypeenheder til flere test i hunde og primater. Deres ultimative mål: en enhed, der kan holde en patient med leversvigt i live i uger, ja måneder.
Hvis alt går vel, kan gruppen lave kliniske fase I-tests hos mennesker med akut leversvigt i 2008. Vi ønsker at forlænge cellernes levetid og varigheden af behandlingen, siger Nyberg og minder om et tilfælde, hvor en teenagepatient døde 14 timer før en donorlever blev tilgængelig. Et apparat som dette kunne have holdt hende i live bare den ene dag mere.
Mayo-leverenheden ligner vagt et akvarium på en udkraget metalplatform. Reservoiret er fyldt med et højt iltet flydende medium, hvori Nyberg afsætter op til 500 gram levende grisehepatocytter. Blod fra patienten løber først gennem membraner, der adskiller røde blodlegemer og plasma fra de større hvide blodlegemer.
Plasmaet og mindre blodlegemer fortsætter på deres kredsløb i et rør nedsænket i den flydende suspension af klyngede griseceller. Porestørrelsen af rørets membran tillader blod at strømme ind og ud af den hule fiber, mens hepatocytterne fjerner galde, ammoniak, urinstof og andre urenheder. Porestørrelsen blokerer også for, at hepatocytterne og eventuelle svinecellerester trænger ind i patientens blod.
Maskinen bruger en vuggende bevægelse – 15 vipper i minuttet – til at bade levercellerne i næringsstoffer, så de kan overleve længere og fungere bedre. I hundetestene, siger Nyberg, forblev cellerne fuldt aktive i reservoiret i 48 timer i træk med blodafgiftning. Han siger, at han har holdt svineleverceller metabolisk levedygtige i enheden i op til en måned, og ser ingen grund til, at mennesker ikke kunne holdes i live, mens de er knyttet til enheden i mindst så lang tid.
For disse præstationer alene fortjener Nyberg og laboratoriedirektør Bruce Amiot ros, siger Dr. Mehmet Toner, professor i biomedicinsk teknik og kirurgi ved Harvard Medical School, som har specialiseret sig i levervævsbevarelse. Da iltningen af levercellerne er et nøgleproblem i at bevare dem i en ekstern enhed, er denne tilgang et godt skridt fremad, sagde han. Nyberg har altid været meget god i sine kontroller og undersøgelser, og svineceller er absolut bedre end bevarede menneskelige cellelinjer, som vi står nu.
Toner forklarer, at nogle få forskningsindsatser inden for leverdialyse har brugt kryogenisk konserverede humane celler, men disse celler mister de fleste af deres leverrensende egenskaber i frysningsprocessen. Levende menneskelige celler er meget svære at få fat i på grund af mangel på donorer.
Et andet afgørende aspekt af Nybergs enhed er, at det tilskynder svinelevercellerne til hurtigt at danne aggregater kaldet sfæroider. I modsætning til isolerede leverceller, som mister funktionalitet, efterhånden som de flader ud over tid, udfører sfæroider af leverceller, som nogenlunde ligner en mikroskopisk fodbold, vitale leverfunktioner med en langt højere metabolisk hastighed. At skabe en maskine, der kan holde et meget stort antal leverceller i live og biokemisk aktive er essentielt, siger Nyberg, fordi kun primære hepatocytter isoleret direkte fra en lever – menneske eller dyr – har vist sig at udføre alle de nødvendige oprensningsaktiviteter samtidigt.
Nybergs maskine ville, hvis den lykkes, udfylde et enormt teknologisk tomrum. I dag er der ingen aktive FDA-godkendte test af nogen ekstern leveranordning i USA, ifølge American Society for Artificial Internal Organs. I mellemtiden er omkring 17.000 amerikanere på ventelister til levertransplantationer, hvor færre end 5.000 lever bliver tilgængelige årligt. Omkring 40.000 amerikanere dør hvert år af leversygdomme.
Naturligvis er Nyberg's ikke den eneste grisecelle-enhed i værket. Flere andre virksomheder og akademiske laboratorier arbejder på enheder, men Toner siger, at Nybergs indsats skiller sig ud for længden af cellelevetid og maskinens samlede kapacitet til at rense blod. Der er en vital nicheapplikation for svineanordningen i den forstand, at den holder patienten i live, mens der søges behandling, eller mens menneskelige donorer bliver tilgængelige, tilføjer han.
I mellemtiden forsøger andre forskere at skabe gensplejsede svinelevere, der kunne transplanteres til mennesker, men det er stadig fjernt og kontroversielt.
Hvad alle forskere dog er enige om er, at svinevæv er mere sikkert end væv fra andre dyr, fordi mennesker har relativt få sygdomme til fælles med grise.