I mars 2016 får det amerikanske paret Rodney og Annette Boesen en beskjed de fleste foreldrene frykter. Den 20 år gamle sønnen har vært involvert i en trafikkulykke.
Sønnen Kris har brukket nakken, ligger i respirator og vil sannsynligvis bli lammet fra halsen og ned – bortsett fra den ene armen, som han kan bevege opp og ned.
Men legene gir dem samtidig et håp: Kris passer godt til å delta i et forsøk med en helt ny type behandling. Under en måned senere sprøyter forskere ti millioner stamceller rett inn i det som er igjen av ryggmargen til Kris.
Resultatet er mirakuløst. Etter tre måneder kan Kris Boesen bruke armene og hendene, skrive navnet sitt, spise selv, bruke telefonen, betjene en elektrisk rullestol og gi venner og familie en klem.
Boesen er slett ikke den eneste som har opplevd å våkne etter en ulykke til et liv som er totalt forandret. Bare i USA får omkring 17 500 mennesker hvert år en ryggmargsskade, og i hele verden lever 2,5 millioner mennesker med konsekvensene.
Mange mister ikke bare evnen til å bevege kroppen, men kan heller ikke føle berøring, kontrollere blære- og tarmfunksjon eller ha sex.
I over hundre år har forskere lett etter en effektiv behandling av ryggmargsskader, uten å gjøre særlig store framskritt. Men i de siste årene har vitenskapen kunnet presentere den ene suksesshistorien etter den andre.
Aldri før har så mange kliniske forsøk vært i gang – blant annet transplantasjon av celler fra andre deler av kroppen og implantering av elektroder. Det skaper nytt håp for alle de pasientene som hver dag må leve med følgene av en ryggmargsskade.
Ryggmargen kobler kropp og hjerne
Ryggmargen ligger beskyttet av de 24 ryggvirvlene og er delt inn i tre regioner som styrer hver sin del av kroppen. Jo høyere oppe bruddet skjer, jo flere nerveforbindelser blir brutt. Dermed lammes en større del av kroppen.
7 halsvirvler
Fra nakkevirvlene sender nervene elektriske signaler til og fra blant annet armer, skuldre og hender samt til mellomgulvet, som er den viktigste muskelen vi bruker for å trekke pusten.
12 brystvirvler
Fra brysthvirvelregionen sender nervene signaler til og fra blant annet magemusklene og muskulaturen mellom ribbeina.
5 lendevirvler
Fra korsryggen sender nervene signaler til og fra hofter, bein, føtter, kjønnsorganer, tarm og blære.
Kroppen skader seg selv
Kris Boesens historie begynner 6. mars 2016, da den 20 år gamle mannen mister kontrollen over bilen, og den sneier et tre. Bilen fortsetter framover og ender i en telefonstolpe.
Boesen er hardt skadet. Det har gått verst utover nakken hans. Ryggsøylen er skadet og ryggmargen revet tvers over.
Når kroppen rammes av en skade av denne typen, setter det i gang en kjedereaksjon av biologiske prosesser. Det er avgjørende for hvordan vedkommende klarer seg på sikt.
I de første 48 timene etter skaden, den akutte fasen, dør mange celler på grunn av hevelse, blødninger og lokal oksygenmangel.
I tillegg vil immunforsvaret utløse en betennelsestilstand, for å beskytte kroppen mot bakterier og rydde vekk døde celler. Men betennelsen betyr samtidig at enda flere nerveceller dør.
En celletype som dør i stort antall under den akutte fasen, er de såkalte oligoden drocyttene, som produserer myelinhylstre, den isoleringen som gjør at aksonene holder forbindelsen til musklene.
Uten det isolerende laget kan ikke nervecellene kommunisere med armer, bein og organer.
Etter den akutte fasen er det en annen celletype, astrocytter, som spiller en avgjørende rolle.
De begynner å dele seg raskt og skaper et arr i ryggmargen, og nettopp arrdannelsen er sannsynligvis en av grunnene til at kroppen ikke klarer å reparere ryggmargsbrudd selv.
Innsprøyting av celler får lam mann på beina igjen
I 2010 ble den den 36 år gamle polske brannmannen Darek Fidyka overfalt og stukket i ryggen med kniv 18 ganger. Fidykas ryggmarg ble skåret
over, og han mistet all følelse og muskelkontroll fra livet og ned.
Det så ut til at han ville bli sittende i rullestol resten av livet, men etter transplantasjon av celler fra nesen til ryggmargen kan Fidyka nå gå med en rullator.
Tar celler fra nesen
Bak neseboret sitter luktekolben, som sender signaler fra nesen videre til hjernen. Det er et av de få stedene i kroppen der voksne mennesker danner nye nerveceller.
Dyrker celler i laboratoriet
Forskere fjerner den ene luktekolben til Darek Fidyka. Herfra høster de en type gliaceller som fungerer isolerende, som de dyrker i laboratoriet. Cellene stimulerer nerveceller til å vokse.
Sprøyter inn celler
Kirurgene skjærer opp Fidyka igjen ved arret for den gamle skaden. Over og under hullet sprøyter de inn cellene med 100 mikroinjeksjoner.
Tar nerver fra ankelen
Fire nervefibre tas fra Fidykas ankel og opereres inn i ryggmargen for å forbinde de to endene. Nervefibrene virker som broer som nervecellene kan vokse på.
VIDEO – Se Darek Fidyka gå og sykle etter sin banebrydente celle-transplantasjon:
Arrdannelsen er imidlertid bare én av mange begrensende faktorer. Når et foster utvikler seg, blir de såkalte aksonene, som forbinder nervecellene til musklene, lengre i takt med at kroppen vokser.
Men i det voksne nervesystemet hemmes aksonenes vekst av spesielle proteiner. Proteinene er med på å sikre at aksonene ikke vokser uhensiktsmessig, men i den skadede ryggmargen forhindrer de samme proteinene at nervebanene kan vokse sammen over bruddet.
Behandling kan være kreftfremkallende
Da Kris Boesen ble innlagt på Keck Hospital ved University of Southern California i 2016, dumper han ned midt i et klinisk forsøk.
Han går med på å bli en del av forsøket og sier dermed ja til å få sprøytet ti millioner stamceller – celler som kan utvikle seg til mange andre typer celler – inn i ryggmargen.
Metoden har på da bare blitt testet i dyreforsøk og på mennesker i mye mindre doser.
Boesen er den første som blir behandlet med et stort antall celler, noe forskerne mener er nødvendig for å bidra til å behandle en lammelse. Men dosen er samtidig så høy at den kan ha ukjente bivirkninger.
Familien Boesen blir derfor advart om at behandlingen medfører en risiko for at han kan utvikle kreftsvulster eller miste den siste resten av førlighet – armen som kan beveges opp og ned.
Charles Liu er kirurgen og forskeren som leder operasjonen nesten en måned etter ulykken. Liu er direktør for USC Neurorestoration Center, og sammen med et team av kirurger sprøyter han forsiktig ti millioner stamceller inn i nakken til Boesen.
Stamcellene, som går under navnet AST-OPC1, er forstadier til de cellene som produserer det isolerende myelinlaget rundt nervecellene.
AST-OPC1 er utviklet fra embryonale stamceller, de første cellene fra befruktede egg, som har evnen til å utvikle seg til alle celletyper i kroppen. Håpet er at cellene vil integrere seg i vevet og utvikle seg til celler som støtter og beskytter nervecellene.
Celler fra hele kroppen skal hjelpe lamme
Oligodendrocytt-stamceller fra befruktede egg gjenskaper myelinlaget rundt aksonene til nervecellene. Det er nødvendig for at de kan sende signaler til musklene. Så langt har 17 pasienter fått større bevegelighet på denne måten.
Nervestamceller kan utvikle seg til mange ulike typer av celler. De kan hemme betennelse, erstatte de tapte cellene og stimulere nerver til å reparere seg selv.
Schwann-celler skaper normalt isolerende myelinhylster til nerver utenfor sentralnervesystemet, men i flere forsøk har de vist seg også å kunne fungere i ryggmargen.
Mesenchymale stamceller dannes i bindevev som beskytter nerveceller, danner vekstfremmende stoffer, demper betennelse og kan kanskje også forhindre arrdannelsen. Et klinisk forsøk er i gang.
Isolerende celler fra luktekolber stimulerer vekst av nervecellene og danner bunter som de kan vokse langs. Darek Fidyka gjenvant følelse og førlighet etter en transplantasjon med cellene. Flere forsøk er i gang.
Dyreforsøk av AST-OPC1 har gitt forskerne store forhåpninger, fordi celletypen har tre egenskaper som er avgjørende for å kunne behandle ryggmargsskader.
For det første kan de skille ut såkalte nevrotrofiske faktorer, som hjelper nervecellene med å vokse.
For det andre kan de stimulere blodkardannelse, og endelig kan de gjenskape de isolerende myelinhylstrene.
Alle tre faktorer er avgjørende for at nervecellene kan overleve og fungere, og for at kroppen skal kunne gjennopprette forbindelsen mellom hjernen og resten av kroppen.
Nye celler tas opp i ryggmargen
Etter stamcelleoperasjonen begynner Kris Boesen med gjenopptrening, og allerede etter to uker kan han merke de første tegnene på framgang.
Etter tre måneder har han oppnådd en markant bedre mobilitet i overkroppen og kan bruke armer, hender og fingre.
Før behandlingen var Kris helt avhengig av hjelp fra andre til selv de mest dagligdagse oppgaver. Nesten fire måneder etter operasjonen kan han spise, pusse tenner, løfte en vektstang og skrive navnet sitt.
Etter et år kan kirurgen og kollegene hans se på MRI-skanninger at de transplanterte cellene har integrert seg og dannet vev i det området der ryggmargen ble skadet.
Og ikke minst kan forskerne konkludere med at det ikke ser ut til å være alvorlige bivirkninger ved behandlingen.
Kris Boesen er den første pasienten i en gruppe på seks, som alle mottar behandlingen med ti millioner AST-OPC1-celler. Etter tolv måneder har samtlige pasienter gjenvunnet evnen til å bevege deler av kroppen som tidligere var lammet.
I en ny serie forsøk fordobler forskerne antallet celler til 20 millioner og behandler 12 andre pasienter. Igjen er resultatet positivt. Etter et år har 17 av de i alt 18 pasientene fått markant forbedret bevegelighet.
Beveger armen igjen etter alvorlig sykkelulykke
Under en sykkeltur i 2009 overså den 45 år gamle amerikaneren Bill Kochevar at lastebilen foran ham bremset opp. Han traff lastebilen med hodet først, og ryggmargen hans ble revet over.
Ulykken gjorde ham lam fra halsen og ned, men åtte år senere, i 2017, ble han den første i verden med en nerveprotese. Det gjør at han å kan bevege armen og spise og drikke selv.
Elektroder settes inn i hjernen
Forskere opererer to rader av elektroder inn i den delen av Kochevars hjerne som en gang kontrollerte den høyre armen og hånden. Ledninger går fra elektrodene til en datamaskin som registrerer signaler fra hjernen.
Lærer å styre virtuell arm
Etter fire måneder med trening klarer Kochevar å bevege en virtuell arm bare ved å tenke på bevegelsen. Formålet er å lære datamaskinen hvilke hjernesignaler som skal til for å gjennomføre en bestemt bevegelse.
Elektroder stimulerer muskler
Legene opererer 36 muskelstimulerende elektroder inn i over- og underarmen til Kochevar. Elektrodene stimulerer musklene gjennom 18 uker for å øke muskelstyrken.
Løfter armen ved tankens kraft
Forskerne forbinder elektrodene i armen med datamaskinen, som er forbundet til elektrodene i Kochevars hjerne.
Når han tenker på en bevegelse, avkoder datamaskinen hjernesignalene og sender et signal – utenom ryggmargen – til elektrodene i musklene i armen. Signalet får musklene til å utføre den bevegelsen Kochevar tenker på.
Ny medisin forbinder nerver igjen
Kris Boesens historie og forsøkene med AST-OPC1 står slett ikke alene. Mange andre nye behandlinger av ryggmargsskader har skapt lovende resultater og undersøkes nå nærmere i kliniske forsøk.
En kategori av forsøk fokuserer på medikamenter som på en eller annen måte kan bremse de skadelige prosessene som kroppen setter i gang ved en akutt ryggmargsskade.
Håpet er at legene dermed kan redusere omfanget av skaden og beskytte de cellene som har overlevd de første timene.
Et eksempel på et medikament som forskerne har store forventninger til, er minocycline – et antibiotikum som kan passere den barrieren som omgir ryggmarg og hjerne.
Minocycline hemmer blant annet betennelse og celledød, og i både dyreforsøk og de første forsøkene på mennesker ser det ut til at behandlingen er trygg og at den fremmer mobiliteten hos noen pasienter med akutt ryggmargsskade.
En annen type behandlinger fokuserer på å gjenoppbygge det skadede vevet og de tapte forbindelsene, for eksempel ved å stimulere kroppens egne reparasjonsmekanismer og manipulere de faktorene som hindrer at nervevevet gjendannes.
Motordrevne eksoskjeletter som spennes på kroppen, får lamme på beina igjen, men har også andre fordeler.
Robotskjelett vekker nervene
De siste årene er det utviklet mange ulike robotskjeletter som personer med lammelser kan spenne utenpå kroppen for å få mekanisk hjelp til å gå og stå.
Men det har nå vist seg at eksoskjelettene kanskje kan gjøre mer enn det også.
I 2016 kunne forskere rapportere om en overraskende effekt av et ettårig treningsprogram.
Åtte av pasientene oppnådde bedre bevegelse og følelse i den lamme delen av kroppen, og dessuten bedre blære- og tarmfunksjon.
Forskerne mener at treningen aktiverer forbindelser fra hjernen til de nervene som fortsatt er i live etter ryggmargsskaden.
For å undersøke effekten av eksoskjelettene nærmere er flere forsøk nå i gang. Her ser forskerne blant annet på pasientenes hjerte-kar-funksjon, beintetthet, muskelmasse og gåhastighet og på gjendannelsen av ryggmarg.
Ny forskning innen elektrisk stimulering av ryggmargen lover også en lysere framtid for personer med ryggmargsskader.
Flere pasienter som før var bundet til en rullestol, har senere kommet på beina igjen etter slik behandling – uten at ryggraden har forbindelse til hjernen.
For den nå 24 år gamle Kris Boesen har det skjedd mye siden han i mars 2016 mistet evnen til å bruke kroppen fra halsen og ned.
«Jeg bare eksisterte. Jeg levde ikke livet», har Kris sagt om tiden like etter ulykken.
Takket være celletransplantasjonen har han i dag en mye bedre livskvalitet – men for ham stopper ikke kampen der.
Kris håper at han en dag kommer til å gå igjen. Han har allerede opplevd litt bevegelse i beina, og med antallet vitenskapelige gjennombrudd venter kanskje en effektiv behandling like rundt hjørnet.