In maart 2016 krijgt het Amerikaanse stel Rodney en Annette Boesen een bericht dat alle ouders vrezen. Hun 20-jarige zoon was betrokken bij een verkeersongeval:
Kris heeft zijn nek gebroken, ligt aan de beademing en is waarschijnlijk blijvend verlamd vanaf zijn nek tot aan zijn tenen – behalve zijn ene arm, die hij nog op en neer kan bewegen.
Maar de artsen geven hem hoop: Kris is geschikt voor deelname aan een experiment met een heel nieuwe behandeling. En nog geen maand later spuiten onderzoekers 10 miljoen stamcellen in Kris’ ruggenmerg.
Het resultaat is wonderbaarlijk. Na drie maanden kan Kris beide armen en handen gebruiken, zijn naam schrijven, zelf eten, bellen, een elektrische rolstoel bedienen en vrienden en familie een knuffel geven.
Kris Boesen is lang niet de enige die na een ongeluk wakker wordt en ineens een totaal ander leven heeft.
Alleen al in de VS krijgen elk jaar rond de 17.500 mensen een dwarslaesie, en wereldwijd leven 2,5 miljoen mensen met de gevolgen daarvan.
Velen verliezen niet alleen het vermogen om de meeste spieren te bewegen, maar ook om aanraking te voelen, de blaas en darmen te sturen en seks te beleven als voordien.
Al meer dan 100 jaar wordt er – zonder grote doorbraken – gezocht naar een goede behandeling van een dwarslaesie, maar de laatste jaren presenteert de wetenschap het ene succesverhaal na het andere.
Nog nooit liepen er zo veel klinische tests – er worden bijvoorbeeld cellen uit gedeelten van het lichaam zelf getransplanteerd en elektroden geïmplanteerd. Dat biedt nieuwe hoop voor de vele patiënten die met de gevolgen van een dwarslaesie moeten leven.
Ruggenmerg verbindt lijf en hersenen
Het ruggenmerg wordt beschermd door de 24 ruggenwervels en is verdeeld in drie gebieden, die elk een deel van het lijf aansturen. Hoe hoger de breuk, hoe meer zenuwverbindingen teloorgaan en hoe ernstiger de verlamming is.
7 halswervels
Vanaf het halswervelgebied sturen de zenuwen elektrische signalen van en naar onder meer de armen, schouders en handen, plus het middenrif: de belangrijkste ademhalingsspier van het lichaam.
12 borstwervels
Vanaf het borstwervelgebied sturen de zenuwen signalen van en naar onder meer de buikspieren en de spieren tussen de ribben.
5 lendenwervels
Vanaf het lendenwervelgebied sturen de zenuwen signalen van en naar heupen, benen, voeten, geslachtsorganen, darmen en blaas.
Lichaam beschadigt zichzelf
Het verhaal van Kris Boesen begint op 6 maart 2016, als de 20-jarige man de macht over het stuur verliest en tegen een boom rijdt, waarna de auto nog een telefoonmast raakt.
Kris Boesen is er slecht aan toe. Zijn ruggengraat is beschadigd in de nek en het ruggenmerg is doormidden gesneden.
Bij mensen met een dwarslaesie, zoals Kris, komt er een kettingreactie op gang van biologische processen in het lichaam, die uiteindelijk zal beslissen hoe de persoon in kwestie het op lange termijn gaat redden.
De eerste 48 uur na het letsel, de acute fase, sterven veel cellen af door opzwelling, bloedingen en lokaal zuurstofgebrek.
Hierbij veroorzaakt het immuunsysteem zelf een ontsteking, die het lichaam beschermt tegen bacteriën en die veel dode cellen opruimt. Maar een ontsteking betekent tegelijkertijd dat er nog meer zenuwcellen stukgaan.
Een celtype dat in groten getale tijdens de acute fase afsterft, zijn oligodendrocyten, die myelineschedes produceren. Dat zijn de laagjes isolatiemateriaal rond de axonen, die zenuwen met spieren verbinden.
Zonder isolatielaagje kunnen de zenuwcellen niet communiceren met ledematen en organen.
Na de acute fase eist een ander celtype de hoofdrol op: astrocyten.
Ze beginnen zich in allerijl te delen en creëren een litteken in het ruggenmerg, en waarschijnlijk is deze littekenvorming een van de redenen dat het lichaam zichzelf niet kan herstellen.
Injectie van cellen krijgt verlamde man op de been
In 2010 werd de toen 36-jarige Poolse brandweerman Darek Fidyka 18 keer in zijn rug gestoken. Zijn ruggenmerg werd doorgesneden en Fidyka was al zijn gevoel en controle over zijn onderlichaam en benen kwijt.
Hij zou de rest van zijn leven in een rolstoel moeten zitten, maar na de eerste transplantatie ooit van neuscellen naar het ruggenmerg kan Fidyka met een rek lopen.
Afname neuscellen
Achter de neus zit de reukkolf, die signalen van de neus naar de hersenen stuurt. Het is een van de weinige plekken in het lichaam waar nieuwe zenuwcellen ontstaan.
Cellen in het lab op kweek
Een van Fidyka’s reukkolven wordt afgenomen. De onderzoekers nemen er ‘olfactory ensheathing-cellen’ uit, die ze in het laboratorium opkweken en vermeerderen. De cellen stimuleren de groei van de zenuwcellen.
Injectie met cellen
De chirurgen snijden Fidyka’s ruggenmerg open bij een litteken van het oude letsel. Boven en onder het gat spuiten ze de cellen in middels 100 micro-injecties.
Van zenuw naar enkel
Vier zenuwvezels uit Fidyka’s enkel worden aangebracht in het ruggenmerg om de uiteinden te verbinden. De vezels vormen een brug waarop zenuwcellen kunnen groeien.
VIDEO – Hier zie je Darek Fidyka lopen en fietsen na zijn baanbrekende celtransplantatie:
Er zijn echter nog meer beperkende factoren. Vanaf de ontwikkeling van een embryo worden de axonen, die zoals
gezegd zenuwen en spieren verbinden, langer naarmate het lichaam groeit.
Maar in het volgroeide zenuwstelsel wordt de groei van de axonen geremd door bepaalde eiwitten. Die houden de axonen flink onder de duim, maar in beschadigd ruggenmerg kunnen diezelfde eiwitten verhinderen dat de zenuwbanen over de breuk heen weer aan elkaar groeien.
Grotere kans op kanker
Als Kris Boesen in maart 2016 vlak na het ongeluk in Keck Hospital van de universiteit van Southern California wordt opgenomen, is er net een klinisch experiment gaande.
Hij grijpt de kans om daar deel van uit te maken met beide handen aan en krijgt 10 miljoen stamcellen – die tot veel andere typen cellen kunnen uitgroeien – ingespoten in het ruggenmerg.
De methode is dan alleen nog getest op dieren en in veel lagere doses op mensen.
Kris Boesen is de eerste die met een aantal cellen behandeld wordt dat voldoende moet zijn om een verlamming te verhelpen. Maar de dosis is zo hoog dat hij nog onvoorziene bijwerkingen kan hebben.
De familie Boesen wordt gewaarschuwd dat de behandeling het risico met zich mee kan brengen dat Kris tumoren zal ontwikkelen of het beetje mobiliteit dat hij nog overheeft in zijn ene arm, ook nog zal verliezen.
Charles Liu, chirurg en onderzoeker, leidt de operatie een maand na Kris’ ongeluk. Liu is directeur van het USC Neurorestoration Center, en samen met zijn chirurgenteam spuit hij de 10 miljoen stamcellen in de halswervelkolom van zijn patiënt.
De stamcellen, AST-OPC1 genoemd, zijn voorstadia van de cellen die het isolerende myelinelaagje rond de zenuwen produceren.
Ze komen voort uit embryonale stamcellen, de eerste cellen van bevruchte eitjes, die zich tot alle celtypen in het lichaam kunnen ontwikkelen. De hoop is dat ze integreren in Kris’ weefsel en uitgroeien tot cellen die de zenuwcellen beschermen en steunen.
Cellen uit het hele lichaam helpen mee
Oligodendrocytstamcellen (AST-OPC1) van bevruchte eitjes herstellen het laagje myeline rond de axonen van de zenuwcellen, zodat die weer signalen naar de spieren kunnen sturen. Zo zijn al 17 mensen met een dwarslaesie geholpen.
Zenuwstamcellen uit het centrale zenuwstelsel kunnen tot allerlei celtypen uitgroeien. Ze kunnen ontstekingen remmen, kapotte cellen vervangen en het herstel van zenuwen bevorderen.
Schwanncellen maken buiten het centrale zenuwstelsel isolerende myelineschedes voor de zenuwen aan, maar in tests blijken ze deze ook in het ruggenmerg te kunnen herstellen.
Mesenchymale stamcellen komen van bindweefsel dat zenuwcellen beschermt, groeibevorderende stoffen aanmaakt, ontstekingen remt en littekenvorming kan voorkomen. Er loopt een klinische test.
Olfactory ensheathing-cellen uit de reukkolf in de neus stimuleren de groei van zenuwcellen en vormen groeibodems hiervoor. Darek Fidyka herwon zijn gevoel en vermogen om te bewegen na een transplantatie. Er lopen diverse experimenten.
AST-OPC1 heeft in dierproeven al mooie resultaten laten zien, want het celtype heeft drie eigenschappen die beslissend zijn om dwarslaesies te kunnen behandelen.
Ten eerste kan AST-OPC1 zogenoemde neurotrofische factoren uitscheiden, die de zenuwcellen helpen te groeien.
Ten tweede stimuleert het celtype de vorming van de aderen, en ten derde kan het de isolerende myelineschedes aanleggen.
Alleen met deze factoren kunnen de zenuwcellen overleven en functioneren, en kan het ruggenmerg de verbinding naar de hersenen herstellen.
Ruggenmerg aanvaardt cellen
Kris Boesens stamceloperatie wordt gevolgd door een training, en al na twee weken is er enige vooruitgang te bespeuren.
Na drie maanden is Kris stukken beweeglijker in zijn bovenlichaam en kan hij zijn armen, handen en vingers gebruiken.
Vóór de behandeling was Kris volledig van anderen afhankelijk om zelfs de meest eenvoudige dagelijkse dingen te doen. Zo’n vier maanden later kan hij tandenpoetsen, eten, gewichtheffen en zijn naam schrijven.
Na een jaar zien de chirurg Charles Liu en zijn collega’s op MRI-scans dat de getransplanteerde cellen zijn geïntegreerd en weefsel hebben gevormd in het gebied van de dwarslaesie.
En tot hun vreugde stellen ze vast dat deze behandeling geen ernstige bijwerkingen lijkt te hebben.
Kris is een van de zes patiënten die met 10 miljoen AST-OPC1-cellen zijn behandeld. Na 12 maanden kunnen ze alle zes weer delen van het lichaam bewegen die eerst verlamd waren.
In een nieuwe reeks experimenten wordt het aantal cellen tot 20 miljoen verdubbeld en ontvangen 12 andere dwarslaesiepatiënten de therapie. En weer zijn de resultaten positief. Na een jaar is bij 17 van de in totaal 18 behandelde patiënten de beweeglijkheid sterk verbeterd.
Arm kan weer bewegen na ernstige val van fiets
Tijdens een fietstocht in 2009 merkte de 45-jarige Amerikaan Bill Kochevar niet dat er vóór hem een vrachtwagen abrupt remde. Hij knalde er met zijn hoofd tegenaan, met een dwarslaesie als gevolg.
Hij was vanaf zijn nek verlamd, maar acht jaar later, in 2017, kreeg hij als eerste ooit een neuroprothese, waardoor hij nu zijn arm kan bewegen en zelf weer kan eten en drinken.
Implantatie van elektroden
Twee rijen elektroden worden in het deel van Kochevars hersenen geïmplanteerd dat zijn rechterarm en -hand moet aansturen. De elektroden zijn gekoppeld aan een computer, die de signalen van de hersenen registreert.
Besturing van virtuele arm
Na vier maanden training kan Kochevar een virtuele arm bewegen door alleen maar aan de beweging te denken. Het doel is de computer bij te brengen welke hersensignalen elke beweging moeten aansturen.
Elektroden stimuleren spieren
Kochevar krijgt 36 spierstimulerende elektroden in zijn boven- en onderarm. De elektroden stimuleren de spieren 18 weken lang om zijn spierkracht te vergroten.
Gedachten tillen de arm op
De onderzoekers verbinden de elektroden in de arm met de computer, die gekoppeld is aan de elektroden in Kochevars brein.
Als hij aan een beweging denkt, leest de computer zijn hersensignalen af en stuurt een signaal – buiten het ruggenmerg om – naar de elektroden in de armspieren. Daardoor voeren de spieren de beweging uit waar Kochevar aan denkt.
Medicijn verbindt zenuwen weer
et verhaal van Kris Boesen en de proeven met AST-OPC1 staan lang niet op zichzelf. Andere behandelingen van dwarslaesies hebben eveneens veelbelovende resultaten geboekt, en worden nu nader onderzocht.
Eén onderzoekscategorie is gericht op medicamenten die de schadelijke processen in het lichaam na een dwarslaesie op een of andere manier afremmen.
De hoop is dat artsen daarmee de schade kunnen beperken en de cellen kunnen beschermen die niet meteen zijn afgestorven.
Een voorbeeld van een middel waar veel van verwacht wordt, is minocycline, een antibioticum dat door de barrière heen kan die rond het ruggenmerg en de hersenen ligt.
Minocycline remt onder meer ontstekingen en het sterven van cellen – en bij toepassing op dieren en mensen lijkt de behandeling veilig te zijn. Bovendien gaat de mobiliteit van een aantal patiënten met acuut ruggenmergletsel er flink op vooruit.
Een andere therapie herstelt beschadigd weefsel en verloren gegane verbindingen, onder meer door herstelmechanismen van het lichaam te stimuleren. Verder worden de remmende factoren die het herstel van de zenuwcellen voorkomen, gemanipuleerd.
Gemotoriseerde exoskeletten kunnen verlamde mensen weer laten lopen. En ze hebben nog meer voordelen.
Robotskelet wekt zenuwen tot leven
De laatste jaren zijn er tal van robotskeletten ontwikkeld die verlamde mensen op hun lichaam kunnen dragen, waarmee ze mechanische hulp krijgen bij het staan en lopen.
Maar nu is gebleken dat de exoskeletten patiënten niet alleen kunnen helpen met lopen.
Een eenjarig trainingsprogramma voor verlamde mensen die moesten leren lopen met een zogeheten exoskelet, had in 2016 een verrassend effect.
Acht patiënten kregen meer gevoel en flexibiliteit in het verlamde deel van het lichaam, en een betere blaas- en darmfunctie.
Waarschijnlijk activeert de oefening de verbinding van de hersenen met de zenuwen die nog leven na de dwarslaesie.
Er lopen onderzoeken om het effect van exoskeletten tot in detail te onderzoeken. De onderzoekers kijken naar hart- en vaatwerking, botdichtheid, spiermassa, loopsnelheid en herstel van het ruggenmerg.
Ook onderzoek op het gebied van het elektrisch stimuleren van het ruggenmerg belooft veel goeds.
Dwarslaesiepatiënten die aan een rolstoel gekluisterd waren, zijn na experimenten met deze behandeling weer op de been – zonder dat de ruggengraat een verbinding met de hersenen heeft.
Voor de nu 24-jarige Kris Boesen is er veel gebeurd sinds hij in 2016 vanaf zijn nek verlamd raakte over bijna zijn hele lichaam.
‘Ik bestond alleen, ik lééfde niet,’ heeft Kris eens gezegd over de tijd net na het ongeluk.
Dankzij de celtransplantatie heeft hij nu een veel betere kwaliteit van leven – maar zijn strijd houdt hier nog niet op.
Kris hoopt dat hij ooit weer kan lopen. Hij heeft de mobiliteit in zijn benen al een klein beetje terug, en met alle wetenschappelijke doorbraken is een effectieve behandeling misschien wel heel dichtbij.