Een apparaatje ter grootte van een frisdrankblikje kan helpen tijd te winnen voor mensen die een longtransplantatie nodig hebben.
Mensen die een longtransplantatie nodig hebben, kunnen alleen maar wachten en hopen dat er op tijd een donororgaan beschikbaar komt. Maar al te vaak raakt de tijd op.
Als reactie op het nijpende tekort aan donororganen in de Verenigde Staten zijn onderzoekers in de race om kunstorganen te ontwikkelen die als "brug" naar transplantatie kunnen dienen. Eén zo'n apparaat is de BioLung, die binnenkort bij mensen getest kan worden.
Robert Bartlett, MD, chirurg aan de Universiteit van Michigan Medical Center, leidt het onderzoek naar de BioLung, en Michigan Critical Care Consultants (MC3), een bedrijf in Ann Arbor, Mich., maakt het apparaat. Bartlett is welbekend op dit gebied: Hij is de uitvinder van de huidige generatie kunstmatige beademingsmachines.
Acht jaar lang heeft het Ann Arbor team, met steun van wetenschappers van andere universiteiten, geprobeerd een apparaat uit te vinden dat kan doen wat de huidige machines niet kunnen: 100% van de zuurstofbehoefte van een patiënt leveren door gebruik te maken van de pompkracht van het hart zelf. "Het heeft acht jaar van iteraties gekost om aan die ontwerpeisen te voldoen," zegt Scott Merz, president van MC3.
Het systeem dat nu in ziekenhuizen wordt gebruikt, staat bekend als ECMO, of extracorporale membraan oxygenatie. ECMO-machines nemen de functies van zowel de longen als het hart over, pompen bloed en wisselen kooldioxide uit voor zuurstof buiten het lichaam. Bartlett zegt dat ECMO goed werkt voor patiënten die ademhalingsmoeilijkheden hebben gehad door infecties, zoals longontsteking, of trauma, zoals rookinhalatie. Zij hoeven maar kort aan de machine te blijven, totdat hun longen voldoende zijn genezen om weer normaal te kunnen ademen.
Problemen op lange termijn
Hoewel ECMO op korte termijn levensreddend is, is het niet goed voor gebruik op lange termijn. Veel mensen van wie de longen in zo'n slechte staat zijn dat ze een transplantatie nodig hebben -- zoals lijders aan ernstig emfyseem, taaislijmziekte en longfibrose -- overleven niet lang genoeg op ECMO om hen te koppelen aan een donororgaan.
Om het bloed door de machine te laten stromen zonder te stollen, krijgen patiënten een bloedverdunnend medicijn. De bloedverdunner kan bloedingen veroorzaken. Als er toch bloedklonters ontstaan, kunnen deze de hersenen en andere vitale organen beschadigen. Bovendien zegt Merz dat de mechanische pompen die bij ECMO worden gebruikt de rode bloedcellen beschadigen -- de cellen die zuurstof vervoeren.
De BioLung maakt echter geen gebruik van een mechanische pomp, noch verlaat het bloed ooit het lichaam. Hij is iets groter dan een blikje frisdrank en wordt in de borstkas geïmplanteerd. Het eigen hart van de patiënt pompt bloed in het apparaat, dat vol zit met holle plastic vezels met gaatjes die zo klein zijn dat alleen gasmoleculen erdoor kunnen. Terwijl het bloed door de vezels wordt gefilterd, ontsnapt er kooldioxide door de gaatjes en wordt dit vervangen door zuurstof uit de omgevingslucht. Vervolgens kan het bloed rechtstreeks terug naar het hart gaan om naar de rest van het lichaam te worden gepompt, of het kan eerst een rondje door de longen van de patiënt maken.
Er zijn voor- en nadelen aan beide manieren: Het leiden van bloed door de longen kan helpen bij het filteren van bloedklonters, omdat de longen een natuurlijk vermogen hebben om dat te doen. Ook kan de verse toevoer van zuurstof naar het longweefsel helpen bij de genezing ervan. Maar dat is een zwaardere belasting voor het hart, waardoor het risico op hartfalen toeneemt. Door het bloed in plaats daarvan rechtstreeks naar het hart te sturen, is het mogelijk dat de kunstlong en de natuurlijke longen samen ademen. Maar daardoor kunnen stolsels in de bloedbaan terechtkomen.
De BioLung is niet bedoeld als levenslange vervanging voor zieke longen. In het beste geval hopen de onderzoekers tijd te winnen voor diegenen die op een transplantatie wachten en hen een relatief normaal leven te laten leiden terwijl ze wachten, in plaats van te worden vastgebonden aan een zware life-support unit.
Klinische proeven
Na bijna tien jaar aan de tekentafel, "kijken we nu naar wat wij beschouwen als definitieve ontwerpwijzigingen," zegt Merz. Klinische tests kunnen over één tot twee jaar van start gaan. Het National Institutes of Health heeft Bartlett onlangs 4,8 miljoen dollar toegekend om het onderzoek voort te zetten.
De eerste dierstudies zijn veelbelovend. In de laatste studie heeft Joseph Zwischenberger, MD, onderzoeker aan de Universiteit van Texas, de BioLung uitgeprobeerd op schapen waarvan de longen ernstig waren verbrand door het inademen van rook. Zes van de acht schapen met de BioLung overleefden vijf dagen, terwijl slechts één van de zes schapen met een externe beademingsmachine zo lang overleefde.
Ondertussen heeft Bartlett de wateren getest voor toekomstige proeven op mensen. "Wat we wilden doen was kijken wat de transplantatiecentra dachten," zegt hij. Dus stuurde hij hen een enquête.
Eenendertig transplantatiecentra vulden de enquête in -- en deze waren verantwoordelijk voor 72% van alle longtransplantaties in de Verenigde Staten in 1999. De meesten zeiden dat zij graag zouden zien dat de BioLung gedurende 30 dagen op minder dan 25 dieren wordt onderzocht voordat wordt begonnen met het testen van het apparaat op mensen. Bijna allen zeiden dat zij een klinische proef zouden steunen en eraan zouden deelnemen.
"De FDA zou het laatste woord hebben," zegt Bartlett. "Dit is slechts een begin."
Een onderzoek van een maand op twee dozijn dieren lijkt misschien overhaast, maar de situatie is nijpend. Vorig jaar kregen 1.054 mensen een longtransplantatie, maar 477 stierven op de wachtlijst. In augustus van dit jaar waren er nog 3797 mensen die wachtten op een donor.
De meeste transplantatiecentra die reageerden op Bartlett's enquête zeiden dat het apparaat eerst moet worden getest op mensen met idiopathische (wat betekent "van onbekende oorzaak") longfibrose. Onder de ziekste van deze patiënten zijn er maar weinig die langer dan drie maanden overleven.
