Hoe wetenschappers cellen in organen van dode varkens doen herleven

De varkens lagen al een uur dood in het laboratorium – er circuleerde geen bloed in hun lichaam, hun harten waren stil, hun hersengolven waren plat. Toen pompte een groep Yale-wetenschappers een op maat gemaakte oplossing in de lichamen van de dode varkens met een apparaat dat lijkt op een hart-longmachine.

Wat er daarna gebeurde, voegt vragen toe aan wat de wetenschap beschouwt als de muur tussen leven en dood. Hoewel de varkens op geen enkele manier als bewust werden beschouwd, kwamen hun schijnbaar dode cellen weer tot leven. Hun harten begonnen te kloppen toen de oplossing, die de wetenschappers OrganEx noemden, in aderen en slagaders circuleerde. Cellen in hun organen, waaronder het hart, de lever, de nieren en de hersenen, functioneerden weer en de dieren werden nooit zo stijf als een typisch dood varken.

Andere varkens, die een uur dood waren, werden behandeld met ECMO, een machine die bloed door hun lichaam pompte. Ze werden stijf, hun organen zwollen op en raakten beschadigd, hun bloedvaten stortten in en ze hadden paarse vlekken op hun rug waar bloed zich ophoopte.

De groep meldde de resultaten woensdag in Nature.

De onderzoekers zeggen dat het hun doel is om op een dag het aanbod van menselijke organen voor transplantatie te vergroten door artsen lang na de dood levensvatbare organen te laten verkrijgen. En ze zeggen dat ze hopen dat hun technologie ook kan worden gebruikt om ernstige schade aan harten na een verwoestende hartaanval of hersenen na een zware beroerte te voorkomen.

Maar de bevindingen zijn slechts een eerste stap, zei Stephen Latham, een bio-ethicus aan de Yale University die nauw samenwerkte met de groep. De technologie, benadrukte hij, is “heel ver verwijderd van gebruik bij mensen.”

De groep, geleid door Dr. Nenad Sestan, hoogleraar neurowetenschappen, vergelijkende geneeskunde, genetica en psychiatrie aan de Yale School of Medicine, was verbluft door haar vermogen om cellen te doen herleven.

“We wisten niet wat we konden verwachten”, zei Dr. David Andrijevic, ook een neurowetenschapper aan Yale en een van de auteurs van het artikel. “Alles wat we herstelden was ongelooflijk voor ons.”

Anderen die niet bij het werk betrokken waren, waren op dezelfde manier verbaasd.

“Het is ongelooflijk, verbluffend”, zegt Nita Farahany, een professor in de rechten van Duke die ethische, juridische en sociale implicaties van opkomende technologieën bestudeert.

En, voegde Dr. Farahany eraan toe, het werk roept vragen op over de definitie van dood.

“We gaan ervan uit dat de dood een ding is, het is een staat van zijn,” zei ze. “Zijn er vormen van overlijden die omkeerbaar zijn? Of niet?”

Het werk begon een paar jaar geleden toen de groep een soortgelijk experiment deed met hersenen van dode varkens uit een slachthuis. Vier uur nadat de varkens stierven, injecteerde de groep een oplossing vergelijkbaar met OrganEx die ze BrainEx noemden en zag dat hersencellen die dood zouden moeten zijn, weer tot leven kunnen worden gewekt.

Dat bracht hen ertoe te vragen of ze een heel lichaam konden doen herleven, zei Dr. Zvonimir Vrselja, een ander lid van het Yale-team.

De OrganEx-oplossing bevatte voedingsstoffen, ontstekingsremmende medicijnen, medicijnen om celdood te voorkomen, zenuwblokkers – stoffen die de activiteit van neuronen dempen en elke mogelijkheid dat de varkens weer bij bewustzijn zouden komen – en een kunstmatige hemoglobine gemengd met het eigen bloed van elk dier.

Toen ze de dode varkens behandelden, namen de onderzoekers voorzorgsmaatregelen om ervoor te zorgen dat de dieren niet leden. De varkens werden verdoofd voordat ze werden gedood door hun hart te stoppen, en de diepe anesthesie ging door tijdens het experiment. Bovendien zorgen de zenuwblokkers in de OrganEx-oplossing ervoor dat de zenuwen niet vuren om ervoor te zorgen dat de hersenen niet actief waren. De onderzoekers koelden de dieren ook af om chemische reacties te vertragen. Individuele hersencellen leefden, maar er was geen indicatie van enige georganiseerde wereldwijde zenuwactiviteit in de hersenen.

Er was één verrassende bevinding: de met OrganEx behandelde varkens rukten met hun hoofd toen de onderzoekers een jodiumcontrastoplossing injecteerden voor beeldvorming. Dr. Latham benadrukte dat hoewel de reden voor de beweging niet bekend was, er geen indicatie was van enige betrokkenheid van de hersenen.

Yale heeft patent aangevraagd op de technologie. De volgende stap, zei Dr. Sestan, zal zijn om te zien of de organen goed functioneren en met succes kunnen worden getransplanteerd. Enige tijd daarna hopen de onderzoekers te testen of de methode beschadigde harten of hersenen kan herstellen.

Het tijdschrift Nature vroeg twee onafhankelijke experts om commentaren te schrijven over het onderzoek. In één daarvan besprak dr. Robert Porte, een transplantatiechirurg aan de Universiteit van Groningen in Nederland, het mogelijke gebruik van het systeem om de verzameling organen die beschikbaar zijn voor transplantatie uit te breiden.

In een telefonisch interview legde hij uit dat OrganEx in de toekomst zou kunnen worden gebruikt in situaties waarin patiënten niet hersendood zijn maar hersenletsel in die mate dat levensondersteuning zinloos is.

In de meeste landen, zei Dr. Porte, is er een ‘no touch’-beleid van vijf minuten nadat het beademingsapparaat is uitgeschakeld en voordat transplantatiechirurgen organen verwijderen. Maar, zei hij, “voordat je je naar de OK haast, zullen er extra minuten verstrijken”, en tegen die tijd kunnen organen zo beschadigd zijn dat ze onbruikbaar zijn.

En soms sterven patiënten niet onmiddellijk wanneer de levensondersteuning wordt stopgezet, maar hun hart klopt te zwak om hun organen gezond te houden.

“In de meeste landen wachten transplantatieteams twee uur” op de dood van patiënten, zei Dr. Porte. Dan, zei hij, als de patiënt nog niet dood is, proberen ze geen organen terug te halen.

Als gevolg hiervan kan 50 tot 60 procent van de patiënten die stierven nadat de levensondersteuning was stopgezet en van wie de familie hun organen wilden doneren, geen donor zijn.

Als OrganEx die organen zou kunnen doen herleven, zei Dr. Porte, zou het effect “enorm zijn” – een enorme toename van het aantal organen dat beschikbaar is voor transplantatie.

De andere opmerking was van Brendan Parent, een advocaat en ethicus die directeur is van transplantatieethiek en beleidsonderzoek aan de Grossman School of Medicine van de New York University.

In een telefonisch interview besprak hij wat volgens hem “lastige vragen rond leven en dood” waren die OrganEx opwerpt.

“Volgens de geaccepteerde medische en wettelijke definitie van dood waren deze varkens dood”, zei de heer Parent. Maar, voegde hij eraan toe, “een cruciale vraag is: welke functie en wat voor soort functie zou dingen veranderen?”

Zouden de varkens nog steeds dood zijn als de groep geen zenuwblokkers in de oplossing zou gebruiken en hun hersenen weer zouden werken? Dat zou ethische problemen opleveren als het doel was om organen voor transplantatie te behouden en de varkens tijdens het proces weer enigszins bij bewustzijn kwamen.

Maar herstel van hersenfuncties zou het doel kunnen zijn als de patiënt een ernstige beroerte had gehad of een slachtoffer van verdrinking was.

“Als we deze technologie zover willen krijgen dat ze mensen kan helpen, zullen we moeten zien wat er in de hersenen gebeurt zonder zenuwblokkers”, zei de heer Parent.

Naar zijn mening zou de methode uiteindelijk moeten worden uitgeprobeerd bij mensen die er baat bij zouden kunnen hebben, zoals slachtoffers van een beroerte of verdrinking. Maar dat zou veel overleg vergen van ethici, neurologen en neurowetenschappers.

“Hoe we daar komen, wordt een cruciale vraag”, zei de heer Parent. “Wanneer rechtvaardigen de gegevens die we hebben het maken van deze sprong?”

Een ander probleem zijn de implicaties die OrganEx kan hebben voor de definitie van overlijden.

Als OrganEx blijft aantonen dat de tijdsduur na bloed- en zuurstofgebrek waarvoor cellen niet kunnen herstellen veel langer is dan eerder werd gedacht, dan moet er een verandering komen in het tijdstip waarop wordt vastgesteld dat een persoon dood is.

“Het is raar, maar niet anders dan wat we hebben doorgemaakt met de ontwikkeling van de ventilator,” zei dhr. Parent.

“Er is een hele populatie van mensen die in een ander tijdperk dood zouden zijn genoemd”, zei hij.

Leave a Comment