Det enkle svar på spørgsmålet “Er det muligt at dyrke en nyre?” er “Ja”, fordi Marc Hammerman, MD, og hans kollega, Sharon Rogers, MS, har gjort det – og med større succes end nogen andre forskere i verden.
Det mere komplekse svar begynder med “Ja” og fortsætter derefter med at fortælle om en forskningsrejse, der blev indledt i 1996, da Hammerman og Rogers stillede sig selv det samme spørgsmål. Hammerman er direktør for nyreafdelingen på Washington University School of Medicine og Barnes-Jewish Hospital. Rogers er forskningsinstruktør i medicin inden for afdelingen.
“Thomas Edison definerede genialitet som 1 procent inspiration og 99 procent sved”, siger Hammerman. “Vores inspiration kom, da vi opstillede en hypotese om at dyrke nye organer, nyrer og endokrine bugspytkirtler ved hjælp af transplanterede embryonale organprimordier fra svin som udgangsmateriale. Vi har været i svedfasen af vores forskning i 17 år nu, mens vi har arbejdet på at bevise, at det kan lade sig gøre.”
Hammerman er førende inden for det spirende område organogenese, som fokuserer på at dyrke nye organer ved hjælp af embryonale celleklynger, der stammer fra dyr som f.eks. grisen. Klyngerne er kendt som organpriordier. I modsætning til stamceller kan organprimordier ikke udvikle sig til nogen celletype. De er snarere låst til at blive en bestemt celletype eller en af de celletyper, der udgør et organ.
Et kompliceret organ at dyrke
“Udfordringen ved at dyrke en nyre er, at det er et meget kompliceret organ; man har brug for hundredvis af forskellige celletyper for at få nyren til at fungere, og de skal mødes i præcis den rigtige konfiguration”, siger Hammerman. “Det er en udfordring, som ingen har været i nærheden af at klare ved hjælp af embryonale stamceller, fordi samlingsprocessen er så vanskelig, at vi ikke kan finde ud af at styre den.”
Det geniale ved Hammerman og Rogers’ teknik er, at de primordier af svinenyrer fra embryonale nyrer, som de transplanterer til rotter, allerede ved, hvordan de skal samle sig selv. Desuden har forskerne opdaget, at når først de er transplanteret i værten, tiltrækker primordierne de blodkar, der er nødvendige for, at organet kan fungere. Det, der gør deres patenterede fremgangsmåde helt unik, er imidlertid deres evne til at fremstille en perfekt nyre, der udskiller urin, hvilket andre forskere ikke har opnået med samme succes.
“Vi opnår dette ved at transplantere ikke kun den embryonale nyre, men også den del, der differentierer sig til urinlederen. Når den udvikler sig, forbinder vi kirurgisk den transplanterede urinleder med værtens urinleder”, siger Hammerman. “Alle disse procedurer er yderst omhyggelige og involverer delikat mikrokirurgi af knapt synlige organer.”
Andre forskningsgrupper har reproduceret denne proces med lignende resultater, men har ikke forsøgt at perfektionere teknikken. Hammerman mener, at årsagen er, at det, de gør, ganske enkelt er enormt vanskeligt.
“At komme på ideen om at transplantere en embryonisk nyre og tro, at den kan blive vaskulariseret og differentiere sig til en perfekt nyre – det er en bemærkelsesværdig idé,” siger han. “Men på et tidspunkt skal et potentiale blive til virkelighed. Og det er svært. Hvert trin i en videnskabelig proces, der fører til en anvendelse på mennesker, er vanskeligt. En idé er det vanskeligste trin, men det er mere en kreativ bestræbelse. De næste trin indebærer en masse hårdt arbejde – løsning af en lang række problemer, hvoraf nogle er forventelige og andre overraskende, og som er nødvendige blot for at få teknologien til det sted, hvor den kan være nyttig som et klinisk værktøj.”
Og selv om der er mange år til at transplantere svinenyrernes primordier til mennesker for at dyrke nye nyrer, er teknikken allerede så langt fremme, at nye nyrer, der er dyrket i rotter, har gjort det muligt for dyrene at leve i syv til otte dage, efter at de oprindelige nyrer er blevet fjernet.
“Det næste skridt bliver at transplantere svinenyrernes primordier til primater. Det vil vi dog ikke gøre, før vi har udtænkt en immunundertrykkelseskur, der tillader vækst og differentiering af nyren, og denne nye nyre skal holde dyret i live i længere tid”, siger Hammerman.
Transplantation af en bugspytkirtel
Det er allerede lykkedes med Hammerman og Rogers’ arbejde med at transplantere embryonale bugspytkirtler fra svin som et middel til behandling af type 1- og type 2-diabetes hos mennesker.
“Når vi transplanterer bugspytkirtel-primordier til primater, differentierer de sig til betaceller, som derefter formerer sig i værten,” forklarer Hammerman. “Vi kan kurere diabetes hos diabetiske rotter og forbedre glukoseintolerancen hos en diabetisk primat med en hel del, selv om vi ikke har været i stand til at kurere diabetes fuldstændigt på lang sigt; inden for en måned eller to har primaten brug for insulin. Vi vil ikke overveje at søge FDA’s godkendelse til at gå videre til forsøg på mennesker, før vi er i stand til at gøre en diabetisk primat insulinfri i mindst seks måneder.”
Hammerman har aldrig betragtet sig selv som et tålmodigt menneske, før han begyndte sit arbejde med organogenese, men denne egenskab og en pionerånd viser sig at være nødvendige kvaliteter for at arbejde inden for området. “Ofte, når man laver videnskab, er det muligt at gå til litteraturen og finde en person, der er stødt på et problem, der ligner ens eget, og som har fundet en måde at løse det på,” siger Hammerman. “Det er ikke tilfældet for os. Vi er banebrydende, hvilket betyder, at der er en masse forsøg og fejl. Selve eksperimenterne er tidskrævende. Det tager 120 dage at dyrke en svinenyre i en rotte, fordi det er så lang tid, det tager i en gris. Så der går fire måneder, før vi ved, om et forsøg har virket eller ej.”
Er det tiden og besværet værd at dyrke nyrer og bugspytkirtler? Hammermans svar er et klart ja.”
“Hvert år bliver der ca. 10.000 nyrer til rådighed til transplantation til patienter med nyresygdomme i slutstadiet”, siger han. “Men ventelisterne til nyretransplantationer kan være helt op til 100.000 personer. De fleste patienter dør af sygdommen, før et organ bliver tilgængeligt. Og hvis vi kan udvikle en kur mod transplantation af begge typer diabetes, vil det komme millioner af mennesker til gode. Jeg er overbevist om, at terapier baseret på dyrkning af nye organer vil være en del af den almindelige lægepraksis i midten af det 21. århundrede.”