orgaantransplantatie

De aap, waarbij de transplantatie is uitgevoerd.

Hoofdtransplantatie op aap gelukt, volgt de mens?

Voor het eerst in de geschiedenis is het gelukt het hoofd van een nauw aan de mens verwant dier te transplanteren. Over enkele jaren kunnen ook mensen een hoofdtransplantatie ondergaan. Is de verwachting.

De chirurg Sergio Canavero claimt dat het zijn team gelukt is, het hoofd van een aap aan het lichaam van een andere aap van dezelfde soort vast te maken [1]. Dit is zijn Chinese teamgenoot Xiaoping Ren al enkele maanden eerder gelukt met muizen. Al leefden deze dan niet langer dan enkele minuten[2]. Het is dus de vraag, of de aap langer in leven blijft.

Het monster van Frankenstein, als gespeeld door Boris Karloff. Met een hoofdtransplantatie en wat elektrische schokken kwam dit monster tot leven in de gelijknamige roman.
Het monster van Frankenstein, als gespeeld door Boris Karloff. Met een hoofdtransplantatie en wat elektrische schokken kwam dit monster tot leven. In de gelijknamige roman. Bron: Wikipedia, lemma Frankenstein

Technische uitdagingen voor de hoofdtransplantatie

Er zijn drie uitdagingen bij deze omstreden procedure. De hersenen zijn een zeer gevoelig orgaan. En moeten in leven worden gehouden. Ook moet de chirurg de belangrijkste bloedvaten aan elkaar hechten. Maar het moeilijkste is het herstellen van de zenuwbanen. Deze verbinden het hoofd met de rest van het lichaam.

Het herstellen van de bloedvaten is iets, dat chirurgen heel vaak doen. Veel moeilijker is het om de hersenen in leven te houden. De methode die Ren en Canavero gebruiken, is in de jaren zeventig in de VS ontwikkeld. Deze komt neer op het afkoelen van het hoofd tot 15 graden. Daardoor daalt het gebruik van zuurstof met factor tien. En is er meer tijd om de operatie te verrichten.

Het lastigste is om de zenuwen te herstellen. Zenuwen zijn uiterst teer. Een dierlijk celmembraan bestaat namelijk uit een dubbele laag fosfolipiden. Dat zijn speciale vetmoleculen. De laagjes fosfolipiden zijn teer. De uiteinden van zenuwcellen, dendrieten en axonen, moeten dus voor een belangrijk deel intact blijven om ze in elkaar te kunnen laten grijpen. Dit is het team bij muizen gelukt, door de stof poly-ethyleenglycol te gebruiken. Hierdoor blijven de zenuwuiteinden beter gespaard. Bij de aap heeft het team niet geprobeerd de einden aan te sluiten.

Operatie op mens eind 2017 afgesteld

De Russische informaticus Valery Spiridonov lijdt aan de ongeneeslijke spierziekte van Werdnig-Hoffmann. Bij deze spierziekte met een genetische oorzaak teert het spierweefsel langzaam weg. Uiteindelijk zal hij in een rolstoel belanden. Alleen een wonder kan zijn leven nog redden. Hij besloot daarom zich aan te melden als proefkonijn voor de riskante transplantatie. Het team plande om hem onder het mes te hebben einde 2017. Ondertussen is Spiridonov van mening veranderd. Hij, ondertussen inderdaad in een rolstoel, heeft nu een nieuw gezin met een liefhebster van mannen in een rolstoel[3]. Althans, dat beweert hij.

Ren en Canavero beweren ondertussen met succes hoofden van honden en apen te hebben getransplanteerd. Na de transplantatie konden de dieren lopen. Dat zou betekenen, dat de zenuwen met redelijk groot succes aan elkaar gehecht zijn. [4]. Canavero denkt dat rond 2030 hoofdtransplantaties veilig kunnen.

Toekomstige ontwikkelingen

Als de techniek om zenuwen op elkaar aan te sluiten vervolmaakt wordt, worden ook hoofdtransplantaties op eventuele gekweekte lichamen mogelijk.  Ook kunnen artsen in een wat verdere toekomst, robotlichamen met life support onder een mensenhoofd plaatsen.

Bronnen
1. Head transplant carried out on monkey, claims maverick surgeon, New Scientist, 2016
2. Chinese surgeon who has performed 1,000 head transplants on mice wants to create the first head-transplanted monkey that can live ‘at least for a little while’, Independent, 2015
3. Disabled man changes mind about head transplant, New York Post, 2019
4. Head transplant breakthrough claimed: doctors Ren Xiaoping and Sergio Canavero say they repaired fully severed spinal cords in animals, SMCP.com, 2019

Kunstmatig gekweekte organen van stamcellen van de patiënt zelf, vervangen steeds meer donororganen. Bron/(c): Harvard Bioscience Inc.

“Orgaandonatie moet wettelijk verplicht worden”

Ieder jaar overlijden er honderden mensen omdat er geen donororgaan beschikbaar is. Dode mensen hebben niet zoveel aan hun organen, dus de politieke druk om iedereen verplicht orgaandonor te laten worden is groot. Anderen vinden dit een onaanvaardbare inbreuk in de persoonlijke levenssfeer. Welke partij heeft gelijk? Het antwoord is wellicht onverwacht.

Orgaantransplantaties redden levens
We kennen allemaal de hartverscheurende situatie waarin mensen met ongeneeslijke stofwisselingsziekten zich bevinden. Door een erfelijk defect in een slijmvormend eiwit ontstaat bijvoorbeeld de ziekte cystische fibrose, taaislijmziekte. Vroeger haalden patiënten met deze ziekte zelden de volwassenheid, nu, met de beste medisch technologie, kunnen ze rond de vijftig jaar halen. Bij sommige patiënten waarbij de longen ernstig aangetast zijn, is de enige effectieve behandeling een longtransplantatie. En zo zijn er meer ziekten, bepaalde ernstige lever- en nierziekten bijvoorbeeld, waarbij de enige effectieve behandeling transplantatie met een gezond orgaan is.

Ethische dilemma’s
Probleem is dat om een transplantatie succesvol te maken, het orgaan afkomstig moet zijn van (afhankelijk van het orgaan) een enkele minuten tot uren daarvoor gestorvene. Er treden hier twee ethische dilemma’s op. Ten eerste de vraag: wanneer is iemand dood? Volgens de gevestigde medische wetenschap: als zijn hersens niet meer functioneren. Dit is in de praktijk vrij lastig vast te stellen. Er zijn veel gevallen uit de medische literatuur bekend waarbij schijnbaar hersendode patiënten toch herstelden. De enige oplossing is dan te wachten met opereren tot toch de hersendood ondubbelzinnig is ingetreden. Dit is echter al te laat voor een donorhart. Een beslissing om organen uit een hersendode patiënt te halen is daarmee vaak arbitrair.

Het tweede ethische vraagstuk is wie toestemming geeft voor de orgaandonatie. De donor is hier zelf niet meer toe in staat, dus zal van tevoren toestemming hebben moeten gegeven (donorcodicil), of naaste familie (partner, kinderen, ouders) moet deze toestemming geven. In sommige landen, Spanje bijvoorbeeld, is orgaandonatie na de dood verplicht. De redenatie van de  Spaanse overheid is dat het hier om een levenreddende handeling (dus overmachtssituatie) gaat. Veel liberalen zullen deze praktijk  verwerpelijk vinden.

Er zijn nog meer ethische dilemma’s: lichamelijke identiteit bijvoorbeeld. Sommige mensen geloven dat een deel van onze identiteit wordt uitgemaakt door het lichaam. Er zijn inderdaad omstreden gevallen van veranderingen in karakter gerapporteerd na het ontvangen van een donororgaan.

Kunstmatig gekweekte organen van stamcellen van de patiënt zelf, vervangen steeds meer donororganen. Bron/(c): Harvard Bioscience Inc.
Kunstmatig gekweekte organen van stamcellen van de patiënt zelf, vervangen steeds meer donororganen. Bron/(c): Harvard Bioscience Inc.

Medische dilemma’s
Een orgaandonatie brengt ook medische risico’s met zich mee. Het weefsel van de donor wijkt door verschillend DNA doorgaans behoorlijk af van dat van de patiënt. Het gevolg: afstoting van het donorweefsel door het lichaam van de patiënt. De patiënt moet zware immuunsyteemonderdrukkende medicijnen gebruiken, waardoor er groot risico is op infecties en kanker. Ook kan de patiënt besmet raken met virussen of prionen in het donorweefsel.

Techniek lost dilemma’s  op
Terwijl het gekrakeel in politiek en ethische colleges doorgaat, zitten celbiologen niet stil. Zo werkt het Amerikaanse MIT aan printbare organen en zijn de eerste bloedvaten en – de aanleiding voor dit artikel, een gekweekt onderdeel van een luchtpijp[1] – al in patiënten geïmplanteerd. Hiervoor werd voor dit soort dingen gebruik gemaakt van een donor-strottehoofd waarin alle donorcellen waren vervangen door die van de patiënt; nu is ook de orgaanstructuur zelf synthetisch gemaakt. Andere organen met een relatief eenvoudige structuur zoals de lever en eilandjes van Langerhans zullen vermoedelijk volgen.

Hierbij maken de onderzoekers gebruik van stamcellen uit het beenmerg van de patiënt. Huidweefsel wordt al tientallen jaren gekweekt voor brandwondpatiënten. Kortom: orgaandonatie wordt steeds meer achterhaald. In feit geldt dit ook voor veel andere dingen in de gezondheidszorg. Moderne technieken kunnen arbeid en kapitaal sparen. Wat dat betreft komt deze economische crisis, die ons dwingt het en en ander slimmer aan te pakken, wel gelegen.

Lees ook:
Video: complete organen uit de printer
Kunstbloed binnen enkele jaren een feit
Ethiek: het vraagstuk van de pizzakoerier
Eerste succesvolle transplantatie van synthetisch orgaan

Bron
1. Photo Release — Harvard Bioscience’s “InBreath” Bioreactors Used in World’s First Successful Regenerated Laryngotracheal Transplants, Harvard Bioscience Inc. (2012)

Gentherapie. M.b.v. een adenovirus wordt gezond DNA in zieke cellen ingebouwd.

De opvolger van de mens

Ons lichaam is nogal onderhoudsgevoelig, takelt af en toe overmaat van ramp is het nauwelijks te repareren. Helemaal vervelend: ook al leven we nog zo gezond, na zeventig, negentig of voor een enkele geluksvogel 120 jaar houdt ons lichaam er mee op. Geen wonder dat visionairen nadenken over oplossingen. Deze bevinden zich in drie hoofdgroepen: organen vervangen, genetica en cybernetische organismen. Hoe ziet de opvolger van homo sapiens er uit?

Betere transplantatieorganen
In de voorbije eeuw zijn wetenschappers er met veel moeite in geslaagd om transplantaties uit te voren van een overleden of ‘samaritaanse’ donor naar een acceptor.  Alhoewel donororganen, bijvoorbeeld een donornier bij lijders aan een ernstige nierziekte, de levensverwachting met tientallen jaren kunnen verlengen, is orgaandonatie letterlijk slechts een lapmiddel. Er is een schreeuwend tekort aan orgaandonoren en omdat het om lichaamsvreemd weefsel gaat, moeten patiënten met donororganen vaak zware en gevaarlijke medicijnen slikken om hun immuunsysteem te onderdrukken.

In feite zijn patiënten met donororganen moderne Monsters van Frankenstein.
In feite zijn patiënten met donororganen moderne Monsters van Frankenstein.

Een eerste stap is dus donororganen kweken in een lab uit lichaamcellen van een patiënt. Hiermee voorkom je immuunreacties en ben je ook af van de mensonterende wachtlijsten. Bij steeds meer organen lukt dat. Een volgende stap is het vervangen van donororganen door betere, kunstmatige organen.

Veel van onze organen zijn hapsnap geëvolueerd. Zo loopt de zenuw die het netvlies verbindt met de hersenen, voor het netvlies langs: de reden dat we een blinde vlek hebben (bij octopussen is dat beter geregeld).

Onze lever en nieren hebben maar een beperkte filtercapaciteit. En zou het niet handig zijn als we een ingebouwd systeem zouden hebben om ons bloedvatenstelsel aderverkalkingsvrij te houden? UV en infraroodstraling zien? Zo goed kunnen horen als een vleermuis of ruiken als een haai? Onthouden en rekenen als een computer? Een vreemde taal leren in een half uur? En vervelende herinneringen op commando wissen? Nu we toch bezig zijn: een paar kieuwen. Of een ontbijtje overslaan en je door de zon laten voeden. Zo sterk worden als een superheld. Deze kunstmatige organen kunnen zowel biologisch als mechanisch zijn.

Het menselijk DNA verbeteren
Elke reparatie aan het lichaam is lapwerk, als we het ontwerp zelf niet verbeteren. De eigenschappen van ons lichaam (het fenotype) worden voor een heel groot deel bepaald door het DNA, ons erfelijk materiaal. Willen we ‘de menselijke conditie’ structureel verbeteren, dan ontkomen we er niet aan, ingrepen te plegen in ons erfelijk materiaal.

Gentherapie. M.b.v. een adenovirus wordt gezond DNA in zieke cellen ingebouwd.
Gentherapie. M.b.v. een adenovirus wordt gezond DNA in zieke cellen ingebouwd.

Het begrip eugenetica is besmet sinds de nazi’s Europa in het verderf stortten met hun rampzalige rassenfilosofie. In de vroeg-twintigste eeuw waren er invloedrijke eugenetische verenigingen die de theorieën van Mendel wilden toepassen om het menselijk ras te verbeteren. In het beruchte Lebensbornprogramma lieten overtuigde vrouwelijke nazi’s zich bezwangeren door SS-ers om een arisch superras ter wereld te brengen.

Zwakzinnigen, etnische minderheden en als ‘randfiguren’ betitelde mensen werden vaak in het geniep gesteriliseerd. In landen als Zweden ging dit tot in de jaren tachtig door.

De techniek is nu verder en we hoeven niet meer onze toevlucht te zoeken tot dit soort onethische en enge methoden. Met DNA-recombinant gentherapie kunnen we erfelijke ziekten als de Ziekte van Huntington permanent genezen. Als de gentherapie wordt toegepast in het hele lichaam van de patiënt, betekent dat ook zijn of haar nakomelingen de ziekte niet meer erven. Ook kunnen we mensen bijvoorbeeld slimmer, gezonder of gelukkiger maken dan nu en er voor zorgen dat hun levensduur langer wordt. Sommige mensen gaan al op hun zestigste dood, hoe gezond ze ook leven. Jeanne-Louise Calment, die in haar jeugd nog Van Gogh heeft gezien haalde de 122 in goede gezondheid. Waarschijnlijk kunnen we door aan genen te knutselen de levensduur flink opkrikken.Er zijn op dit punt enorm veel ethische dilemma’s.

Nog verder gaat het om het hele menselijke lichaam te herontwerpen. We zijn  in feite een soort voor het landleven omgebouwde vis. De vraag is of dit nu echt de slimste manier is om een mens te laten ontstaan. Waarom hebben we bijvoorbeeld geen twee harten? Een backup van ons brein? Dat staartbeen en die suffe blindedarm kunnen er ook wel uit.

Mens wordt robot
Uiteindelijk blijf je zelfs met het “beste” genetische materiaal met biologische beperkingen zitten. Ons lichaam wordt gevormd aan de hand van een soort lang recept. Hoewel op veel punten planten en dieren opmerkelijk goed presteren – denk aan de supersterke spinnendraden, de effectieve zweepstaarten van eencelligen of de indrukwekkende capaciteiten van het menselijk brein – we zitten nog steeds vast aan de beperkingen van eiwitten, vetten en koolhydraten. Door evolutie kan bijvoorbeeld geen biologische kernreactor ontstaan omdat er geen biologische materialen zijn die bestand zijn tegen zoveel radioactiviteit.

Robots hebben geen last van verkoudheid. In principe gaan ze bijna eeuwig mee.
Robots hebben geen last van verkoudheid. In principe gaan ze bijna eeuwig mee.

Kortom: willen we echt tienduizenden jaren kunnen leven, dan zullen we over moeten stappen op techniek. Ons belangrijkste deel, ons brein, kan als hardware of software worden overgenomen door een voldoend snelle computer die Turingcompleet is. De architectuur zal dan wel heel anders moeten zijn van die van de huidige generatie computers, niet één rekenchip dus maar miljarden. We leven dan niet meer op voedsel, maar op bijvoorbeeld elektriciteit uit een minireactor in ons lichaam. Asteroïdesurfen, een frisse duik in de methaanmeren van Titan en dan een douche onder de stikstofgeisers van Triton is dan een fluitje van een cent.

Misschien dat we daarom zo weinig sporen van aliens zien. Wie weet hebben ze zich wel zo goed aangepast aan het bestaan als ruimtebewoners, dat ze geen ruimtestations meer hoeven te bouwen en planeten hoeven te terraformeren.