I marts måned 2016 får det amerikanske par Rodney og Annette Boesen en besked, som de fleste forældre frygter. Deres 20-årige søn har været involveret i en trafikulykke.
Sønnen, Kris, har brækket halsen, ligger i respirator og er sandsynligvis permanent lammet fra halsen til tåspidserne – bortset fra den ene arm, som han kan bevæge op og ned.
Men lægerne giver dem samtidig et håb: Kris er egnet til at deltage i et forsøg med en helt ny behandling. Under en måned senere sprøjter forskere ti millioner stamceller direkte ind i Kris’ overrevne rygmarv.
Resultatet er mirakuløst. Efter tre måneder kan Kris Boesen bruge begge sine arme og hænder, skrive sit navn, spise selv, bruge sin telefon, betjene en elektrisk kørestol og give sine venner og sin familie et kram.
Kris Boesen er langtfra den eneste, der har oplevet at vågne op efter en ulykke til et liv, der er totalt forandret.
Alene i USA får omkring 17.500 mennesker hvert år en rygmarvsskade, og på verdensplan lever 2,5 millioner mennesker med følgerne.
Mange mister ikke blot evnen til at bevæge de fleste af kroppens muskler, men kan heller ikke føle berøring, kontrollere deres blære- og tarmfunktion eller dyrke sex som før.
I over hundrede år har forskere søgt efter en effektiv behandling af rygmarvsskader uden at gøre de store fremskridt, men inden for de seneste år har videnskaben kunnet præsentere den ene succeshistorie efter den anden.
Aldrig før har så mange kliniske forsøg været i gang – blandt andet transplantation af celler fra andre dele af kroppen og implantation af elektroder. Det skaber nyt håb for de mange patienter, der hver dag må leve med følgerne af en rygmarvsskade.
Rygmarven forbinder krop og hjerne
Rygmarven ligger beskyttet af rygsøjlens 24 knoglehvirvler og er inddelt i tre regioner, der styrer hver deres del af kroppen. Jo højere oppe bruddet sker, jo flere nerveforbindelser bliver afbrudt, så mere af kroppen lammes.
7 halshvirvler
Fra halshvirvelregionen sender nerverne elektriske signaler til og fra blandt andet arme, skuldre og hænder samt til mellemgulvet, som er kroppens vigtigste åndedrætsmuskel.
12 Brysthvirvler
Fra brysthvirvelregionen sender nerverne signaler til og fra blandt andet mavemusklerne og muskulaturen mellem ribbenene.
5 lændehvirvler
Fra lændehvirvelregionen sender nerverne signaler til og fra hofter, ben, fødder, kønsorganer, tarm og blære.
Kroppen gør skade på sig selv
Kris Boesens historie begynder den 6. marts 2016, da den 20-årige mand mister kontrollen over sin bil og kører ind i et træ, hvorefter bilen smadrer ind i en telefonmast.
Kris Boesen er kvæstet. Værst er det gået ud over hans nakke, hvor rygsøjlen er skadet og rygmarven revet helt over.
For Kris og andre, der bliver ramt af et alvorligt brud som dette, sætter det gang i en kædereaktion af biologiske processer i kroppen, som er afgørende for, hvordan vedkommende klarer sig på længere sigt.
I de første 48 timer efter skaden, den akutte fase, dør mange celler på grund af hævelse, blødninger og lokal iltmangel.
Dertil kommer, at immunforsvaret udløser en betændelsestilstand, som skal sikre kroppen mod bakterier og rydde de mange døde celler af vejen. Men betændelsen betyder samtidig, at endnu flere nerveceller dør.
En celletype, som dør i stort antal under den akutte fase, er de såkaldte oligodendrocytter, der producerer myelinskederne, isoleringen, omkring nervernes aksoner, der forbinder dem med musklerne.
Uden det isolerende lag kan nervecellerne ikke kommunikere med arme, ben og organer.
Efter den akutte fase spiller en anden celletype, astrocytter, en afgørende rolle.
De begynder at dele sig med stor hast og skaber et ar i rygmarven, og netop ardannelsen er sandsynligvis en af grundene til, at kroppen ikke selv kan hele et rygmarvsbrud.
Indsprøjtning af celler får lam mand på benene igen
I 2010 blev den dengang 36-årige polske brandmand Darek Fidyka overfaldet og stukket i ryggen med en kniv 18 gange. Fidykas rygmarv blev skåret over, og han mistede al følelse og muskelkontrol fra livet og ned.
Han havde udsigt til at skulle sidde i kørestol resten af sit liv, men efter verdens første transplantation af celler fra næsen til rygmarven kan Fidyka nu gå med et gangstativ.
Sådan gjorde forskerne:
1. Tog celler fra næsen
Bag næseboret sidder lugtekolben, der sender signaler fra næsen videre til hjernen. Det er et af de eneste steder i kroppen, hvor voksne danner nye nerveceller.
2. Dyrkede cellerne i laboratoriet
Forskere fjerner den ene af Darek Fidykas lugtekolber. Herfra høster de en type celler kaldet olfactory ensheathing-celler, som de dyrker og opformerer i laboratoriet. Cellerne stimulerer nerveceller til at vokse.
3. Sprøjtede celler ind
Kirurgerne skærer Darek Fidykas rygmarv op igen ved arret for den gamle skade. Over og under hullet sprøjter de cellerne ind med 100 mikroinjektioner.
4. Flyttede nerver fra anklen
Fire nervefibre tages fra Fidykas ankel og opereres ind i hans rygmarv for at forbinde de to ender. Nervefibrene virker som broer, som nervecellerne kan vokse sammen om.
VIDEO – Se Darek Fidyka gå og cykle efter sin banebrydende celle-transplantation:
Ardannelsen er dog kun én af mange begrænsende faktorer. Når et foster udvikler sig, vokser de såkaldte aksoner, der forbinder nervecellerne med musklerne, sig længere, i takt med at kroppen vokser.
Men i det voksne nervesystem hæmmes aksonernes vækst af særlige proteiner. Proteinerne er med til at sikre, at aksonerne ikke vokser uhensigtsmæssigt, men i den skadede rygmarv forhindrer de samme proteiner, at nervebanerne kan vokse sammen hen over bruddet.
Behandling kan give kræft
Da den nyligt tilskadekomne Kris Boesen i marts 2016 bliver indlagt på Keck Hospital, University of Southern California, dumper han ned midt i et klinisk forsøg.
Han accepterer at blive en del af forsøget og siger dermed ja til at få sprøjtet ti millioner stamceller – celler, der kan udvikle sig til mange andre typer celler – ind i sin beskadigede rygmarv.
Metoden er på det tidspunkt kun blevet testet i dyreforsøg og på mennesker i langt mindre doser.
Kris Boesen er den første, der bliver behandlet med et antal celler, som forskerne formoder er tilstrækkelig stort til at kunne afhjælpe en lammelse. Men dosen er samtidig så høj, at den kan have ukendte bivirkninger.
Familien Boesen bliver derfor advaret om, at behandlingen medfører en risiko for, at Kris kan udvikle kræftsvulster eller miste den smule funktion, som han har tilbage i sin ene arm.
Charles Liu er kirurgen og forskeren, der leder operationen knap en måned efter Kris’ ulykke. Liu er direktør for USC Neurorestoration Center, og sammen med sit hold af kirurger sprøjter han forsigtigt de ti millioner stamceller ind i Kris' halshvirvelsøjle.
Stamcellerne, som går under navnet AST-OPC1, er forstadier til de celler, der producerer nervecellernes isolerende myelinlag.
AST-OPC1 er udviklet fra embryonale stamceller, de første celler fra befrugtede æg, som har evnen til at udvikle sig til alle celletyper i kroppen. Håbet er, at cellerne vil integrere sig i Kris’ væv og udvikle sig til celler, som støtter og beskytter nerveceller.
Celler fra hele kroppen skal hjælpe lamme
Oligodendrocyt-stamceller (AST-OPC1) fra befrugtede æg genskaber myelinlaget om nervecellers aksoner, der er nødvendigt for, at de kan signalere til musklerne. Indtil nu har 17 rygmarvsskadede fået større bevægelighed på den måde.
Nervestamceller er celler fra centralnervesystemet, som har evnen til at udvikle sig til mange celletyper. De kan hæmme betændelse, erstatte de tabte celler og stimulere gendannelsen af nerver.
Schwannske celler skaber normalt isolerende myelinskeder til nerver uden for centralnervesystemet, men i flere forsøg har de vist sig også at kunne gendanne myelinskeder i rygmarven.
Mesenchymale stamceller er stamceller fra bindevæv, der beskytter nerveceller, danner vækstfremmende stoffer, dæmper betændelse og måske også kan forhindre ardannelsen. Et klinisk forsøg er i gang.
Olfactory ensheathing-celler fra næsens lugtekolber stimulerer nervecellernes vækst og danner bundter, som de kan vokse langs med. Darek Fidyka genvandt følesans og bevægelse efter en transplantation med cellerne. Flere forsøg er i gang.
AST-OPC1 har allerede i dyreforsøg givet forskerne store forhåbninger, fordi celletypen har tre egenskaber, der er afgørende for at kunne behandle rygmarvsskade.
For det første kan AST-OPC1 udskille såkaldte neurotrofiske faktorer, som hjælper nervecellerne med at vokse.
For det andet kan cellerne stimulere blodkardannelsen, og endelig er de i stand til at genskabe de isolerende myelinskeder.
Alle tre faktorer er afgørende for, at nervecellerne kan overleve og fungere, og for, at rygmarven kan gendanne den tabte forbindelse til hjernen.
Nye celler optages i rygmarven
Kris Boesens stamcelleoperation efterfølges af genoptræning, og allerede efter to uger kan Kris mærke de første tegn på fremgang.
Efter tre måneder har han opnået en markant bedre mobilitet i overkroppen og kan bruge arme, hænder og fingre.
Før behandlingen var Kris totalt afhængig af andres hjælp til at løse selv de mest dagligdags opgaver. Knap fire måneder efter operationen kan han selv spise, børste tænder, løfte en vægtstang og skrive sit navn.
Efter et år kan kirurgen Charles Liu og hans kolleger se på MRI-skanninger, at de transplanterede celler har integreret sig og dannet væv i det område, hvor Kris’ rygmarv blev beskadiget.
Og ikke mindst kan forskerne konkludere, at der ikke lader til at være alvorlige bivirkninger ved behandlingen.
Kris Boesen er den første patient i en gruppe på seks, som alle modtager behandlingen med ti millioner AST-OPC1-celler. Efter 12 måneder har samtlige patienter genvundet evnen til at bevæge dele af kroppen, som før var lammet.
I en ny forsøgsrække fordobler forskerne antallet af celler til 20 millioner og behandler 12 andre rygmarvsskadede. Igen er resultatet positivt. Efter et år har 17 ud af de i alt 18 patienter markant forbedret bevægelighed.
Bevæger armen igen efter alvorligt cykelstyrt
Under en cykeltur i 2009 overså den 45-årige amerikaner Bill Kochevar, at lastbilen foran ham bremsede brat op. Han ramte lastbilens bagende med hovedet først og fik rygmarven revet over.
Trafikulykken gjorde ham lam fra halsen og ned, men otte år senere, i 2017, fik han som den første i verden en neuroprotese, der har gjort ham i stand til at bevæge armen og spise og drikke selv.
Elektroder sættes ind i hjernen
Forskere opererer to elektroderækker ind i den del af Kochevars hjerne, der engang kontrollerede hans højre arm og hånd. Elektroderne er via ledninger koblet til en computer, der registrerer hjernens signaler.
Lærer at styre virtuel arm
Gennem fire måneders træning øver Kochevar sig i at bevæge en virtuel arm blot ved at tænke på bevægelsen. Formålet er at lære computeren, hvilke hjernesignaler der skal til for at foretage hver enkelt bevægelse.
Elektroder stimulerer muskler
Kochevar får transplanteret 36 muskelstimulerende elektroder ind i over- og underarm. Elektroderne stimulerer musklerne igennem 18 uger for at øge hans muskelstyrke.
Løfter armen ved tankens kraft
Forskerne forbinder elektroderne i armen med computeren, der er forbundet til elektroderne i Kochevars hjerne.
Når han tænker på en bevægelse, afkoder computeren hans hjernesignaler og sender et signal – uden om rygmarven – til elektroderne i armens muskler. Signalet får musklerne til at udføre den bevægelse, som Kochevar tænker på.
Ny medicin forbinder nerver igen
Kris Boesens historie og forsøgene med AST-OPC1 står langtfra alene. Mange andre nye behandlinger af rygmarvsskadede har skabt lovende resultater og undersøges netop nu nærmere i kliniske forsøg.
En kategori af forsøg fokuserer på medikamenter, der på en eller anden måde kan bremse de skadelige processer, som kroppen sætter i gang ved en akut rygmarvsskade.
Håbet er, at lægerne derved kan mindske omfanget af skaden og beskytte de celler, der ikke er døde i første omgang.
Et eksempel på et middel, som forskerne har store forventninger til, er minocycline – et antibiotikum, som kan passere den barriere, der omgiver rygmarv og hjerne.
Minocycline hæmmer blandt andet betændelse og celledød, og i både dyreforsøg og de første forsøg på mennesker lader behandlingen til at være sikker og fremme mobiliteten hos nogle patienter med akut rygmarvsskade.
En anden type behandlinger fokuserer på at genopbygge det skadede væv og de tabte forbindelser, fx ved at stimulere kroppens egne gendannelsesmekanismer og manipulere de hæmmende faktorer, som hindrer nervecellerne i at gendannes.
Motordrevne exoskeletter, der spændes på kroppen, får lamme på benene igen, men har også andre fordele.
Robotskeletter vækker nerverne
De seneste år er der udviklet mange forskellige robotskeletter, som personer med lammelser kan spænde uden på kroppen for på den måde at få mekanisk hjælp til at gå og stå.
Men det har nu vist sig, at exoskeletterne måske ikke kun hjælper patienterne med at gå.
I 2016 kunne forskere rapportere om en overraskende effekt af et etårigt træningsprogram for lamme, der skulle lære at gå med de såkaldte exoskeletter.
Otte af patienterne opnåede bedre bevægelse og følelse i den lamme del af kroppen og bedre blære- og tarmfunktion.
Forskerne mener, at træningen aktiverer hjernens forbindelse til de nerver, der stadig er i live efter rygmarvsskaden.
For at undersøge effekten af exoskeletterne nærmere er flere forsøg nu i gang. Her kigger forskerne bl.a. på patienternes hjerte-kar-funktion, knogletæthed, muskelmasse og gåhastighed og på gendannelsen af rygmarv.
Ny forskning inden for elektrisk stimulering af rygmarven lover også en lys fremtid for rygmarvsskadede.
Flere patienter, som førhen var bundet til en kørestol, er efter forsøg med denne type behandling kommet på benene igen – helt uden at rygraden har forbindelse til hjernen.
For den nu 24-årige Kris Boesen er der sket en del, siden han i marts 2016 mistede evnen til at bruge sin krop fra halsen og ned.
“Jeg eksisterede bare. Jeg levede ikke mit liv,” har Kris sagt om tiden lige efter ulykken.
Takket være celletransplantationen har han i dag en langt bedre livskvalitet – men for ham stopper kampen ikke der.
Kris håber, at han en dag kommer til at gå igen. Han har allerede oplevet en smule bevægelse i benene, og med antallet af videnskabelige gennembrud venter en effektiv behandling måske lige rundt om hjørnet.