När David Bennett vaknade upp på operationsbordet på University of Marylands medicinska avdelning lördagen den 8 januari bultade ett genmodifierat grishjärta i hans bröst.
Den 57-årige amerikanen är den första personen någonsin som har fått ett genmodifierat organ från ett djur genom transplantation – och överlevt de första kritiska 48 timmarna.
David Bennett (till höger) lider av en obotlig hjärtsjukdom och en experimentell transplantation är hans enda möjliga räddning.
Operationen är en milstolpe. Organdonationer från grisar skulle kunna innebära att större delen av de runt 143 000 européer som för närvarande väntar på ett nytt organ blir hjälpta. Varje dag dör cirka 18 personer på väntelistan.
Men den medicinska tekniken bakom – så kallad xenotransplantation – är omogen och stora utmaningar väntar fortfarande innan de tusentals behövande patienterna kan hoppas på nytt liv från grisar och andra djur.
1. Uppnått: Djurhjärtan ska göras kompatibla
För att organ från djur ska kunna implanteras i en människa
krävs det att djuret delar männskliga blodgrupper, har ungefär samma organstruktur samt, inte minst, att det rör sig organstorlekar som passar människan.
Tidigare har schimpanser och babianer befunnit sig i rampljuset för transplantationer, utrotningshot och storleken har satt stopp. Ett grishjärta är på många sätt en bra kandidat i förhållande till hjärtats storlek och form, men däremot är placeringen i kroppen och trycket annorlunda hos dessa partåiga hovdjur.
Likheten mellan grisens hjärta (vänster) och människans hjärta (höger) är så stor att grisens hjärta kan anpassas till människokroppen.
Forskningen har löst några av utmaningarna genom att genetiskt modifiera hjärtan så att de fungerar mer som ett mänskligt hjärta.
Grishjärtat i David Bennetts bröst har utvecklats av företaget Revivicor och är ett resultat av tio genetiska modifieringar, däribland att det:
- blockerar produktionen av ett sockerämne som i annat fall skulle orsaka att organet stöts bort.
- inaktiverar en gen för att stoppa tillväxten av hjärtat.
- utsöndrar molekyler som får människokroppen att acceptera hjärtat.
2. Uppnått: Donerade organ måste hållas artificiellt vid liv
Att implantera hjärtklaffar från grisar hos människor är numera en rutinprocedur.
Men att implantera ett helt hjärta är en milstolpe som inte skulle vara möjlig utan nya (svenska) perfusionsmaskiner, som gör att blod flyter genom grisens hjärta, att cellrester avlägsnas samt att organet vaggas för att undvika att långvarigt tryck skadar hjärtat. På så sätt hålls organet artificiellt vid liv fram till själva transplantationen.
3. Inte uppnått: Medicin ska försvaga immunförsvaret
Den största utmaningen med en xenotransplantation är att det mänskliga immunförsvaret är ytterst starkt.
Tidigare försök med transplantationer från djur har lett till att immunsystemet tolkar det nya organet som ett hot strax kort tid efter transplantationen och därför stöter bort det.
För att undvika avstötning får alla patienter med nya organ medicin som försvagar immunförsvaret. Men ett försvagat immunförsvar ökar samtidigt risken för infektionssjukdomar som kan leda till döden.
De senaste immundämpande läkemedlen är bättre på att enbart försvaga kroppens försvarsmekanismer där det behövs, men konkreta erfarenheter av dosering är ytterst få. Hittills har ingen – av naturliga skäl – på längre sikt överlevt en transplantation med djurorgan.
Så stöter kroppen bort ett transplanterat organ
Immunförsvaret kommer alltid att gå till angrepp mot främmande föremål i kroppen, exempelvis ett nytt organ. Attacken är en naturlig försvarsmekanism – som dock kan leda till döden för patienten.
Främmande föremål upptäcks
När ett organ från en annan människa opereras in i kroppen bedömer immunförsvaret om organet hör hemma där, förmodligen med hjälp av receptorer på en typ av vita blodkroppar som kallas monocyter.
Immunceller angriper organet
Om monocyterna inte känner igen molekylerna på organets yta tillkallas en annan typ av immunceller. Dessa så kallade dendritiska celler varnar immunsystemets soldater, T- och B-celler.
Kroppen stöter bort organet
När T- och B-celler går till attack börjar cellerna i organet dö och organet fungerar sämre. Det leder till vävnadsdöd och avstötning av organet på allt från några timmar till veckor eller år.
För David Bennett har striden bara börjat, men han får en experimentell behandling som kan öka chanserna för överlevnad.
University of Marylands egen forskning indikerar att David Bennett kan leva cirka tre år med grishjärtat i bröstet.
4. Inte uppnått: Etiska regler ska inkludera djurorgan
Operationen är experimentell och det är fortfarande för tidigt att bedöma om David Bennett kommer att överleva med grishjärtat på sikt. Men än så länge har kroppen inte stött bort det transplanterade organet.
Det genetiskt modifierade grishjärtat hålls artificiellt vid liv före transplantationen.
Å djurens vägnar har exempelvis djurrättsorganisationen PETA
kritiseret ifrågasatt användningen av relativt intelligenta grisar för utveckling av reservdelar för människor.
Andra farhågor rör konsekvenserna för de personer som får transplantationerna.
Forskarna fruktar exempelvis att organ från grisar kan överföra sjukdomar från djur till människor – såsom hittills okända typer av svininfluensa – eller att de relativt oprövade metoderna kan orsaka oväntad smärta hos mottagarna om exempelvis organen fortsätter att växa efter transplantation.
Å andra sidan behöver man ta hänsyn till patienter som David Bennett, som förklarades för sjuk för en transplantation från en människa.
Till dess att dessa etiska dilemman är lösta kommer implanterade djurorgan i människor fortsätta att vara på experimentell nivå. Men det kan David Bennetts öde hjälpa till att förändra.