För mindre än tre år sedan låg åttaårige Kruz och hans lillasyster Paizlee på ett operationsbord redo att ta emot nya njurar. De hade båda gått igenom medicinska behandlingar som skulle skrämma alla vuxna. Efter ett liv med immunproblem och långsamt sviktande njurar, för att förbereda sig för operationen, förstördes deras benmärg helt med ett strålningsläkemedel på sjukhuset och transplanterades därefter med en förälders donatorstamceller.

Det är redan ett oroande förfarande. Men ännu mer nervkittlande var det faktum att barnen var pionjärer inom en vågad transplantationsmetod – en som, om den lyckades, skulle eliminera deras behov av att ta immundämpande läkemedel för resten av livet.

Tre år senare trivs båda barnen. Deras kroppar adopterade lätt donatorns benmärg och njure som sina egna. Deras immunproblem försvann. Båda transplanterade njurarna är i toppform, utan tecken på avstötning. Desto mer imponerande: de har inte tagit några immunsuppressiva läkemedel sedan 30 dagar efter operationen.

"De har läkt och återhämtat sig och gör saker som vi aldrig trodde skulle vara möjliga," sade deras mamma, Jessica Davenport. "De går mirakel."

Kruz och Paizlee är en del av en liten studie vid Stanford Medicine som tänjer på gränserna för organtransplantation. Den klassiska proceduren räddar redan liv. Men med det följer en rad obehagliga bojor. Ett stort är behovet av immunsuppressiva läkemedel, som dämpar immunsystemet för att förhindra att det angriper det nya organet som en inkräktare. Dessa mediciner är tveeggade svärd, eftersom de ökar risken för infektioner och cancer. I genomsnitt varar en transplanterad njure från en levande donator bara 19 år. För barn innebär detta flera procedurer under hela deras livstid, vilket ökar risken för avstötning.

En ny studera offentliggjordes i New England Journal of Medicine detaljer på ett bättre sätt. Det kallas dual immune/solid organ transplant (DISOT), och det flyttar både donatorns stamceller och organ in i mottagaren. DISOT hade redan testats i små försök med inkonsekventa resultat. Här visade den uppdaterade DISOT en "anmärkningsvärd upplevelse", sade Dr Thomas Spitzer vid Massachusetts General Hospital och Dr David Sachs vid Columbia University, som inte var inblandade i studien.

För närvarande har tekniken bara testats på dessa barn. Men det är en strategi som även skulle kunna övervägas för patienter med andra tillstånd där ett totalt immunförsvar i värden behövs för att hjälpa ett transplanterat organ att trivas.

Transplantera terror

Våra kroppar kan inte plug-and-play-organ som ersättningsdatordelar. Den första regeln för organtransplantation är att donatororganen måste "matcha" med värden för att undvika avstötning. Det vill säga att de proteinmolekyler som hjälper kroppen att skilja mellan sig själv och andra måste vara liknande – en egenskap som är vanlig (men inte garanterad) bland medlemmar i samma familj.

Nyckeln för att få ett organ att "ta" är att minska destruktiva immunattacker - den heliga gralen vid transplantation. En idé är att genmanipulera det transplanterade organet så att det immunologiskt "passar" bättre med mottagaren. En annan idé är att se bortom själva organet till källan till avstötning: hemopoetiska stamceller, inbäddade i benmärgen, som producerar blod och immunceller.

DISOT:s teori är enkel men smart: byt ut mottagarens immunsystem med donatorns, sedan transplantation orgeln. Mottagarens benmärg förstörs, men återpopuleras snabbt med donatorns stamceller. När det nya immunförsvaret tar över går organet in.

Tyvärr gick de första försöken med DISOT fruktansvärt fel. Flera dödsfall resulterade när det transplanterade immunsystemet brutalt attackerade andra delar av kroppen i ett livshotande tillstånd som kallas graft-versus-host disease (GVHD).

En cellulär lösning

Med tanke på riskerna valde teamet noggrant ut deltagarna. Alla tre inskrivna barn har ett obehandlat genetiskt syndrom som kallas Schimke immunossös dysplasi (SIOD). Det skadar allvarligt flera organ, inklusive njurarna. Det finns inget botemedel -medellivslängden är bara lite över nio år.

I ett försök att rädda sina barns liv beslutade familjerna att gå med i den nya studien.

Genom att analysera tidigare försök insåg teamet att två huvudtyper av immunceller kan vara boven till tidigare misslyckanden. En är alfa-beta T-celler, som normalt montera attacker mot invaderande bakterier, pumpa ut kemikalier som bokstavligen sliter sönder dem. En annan är CD19 B-celler, en typ av immunceller som normalt hjälper till att skapa ett immunsvar – inte en stor sak i en ny kropp.

Teamet tog bort dessa två celltyper efter att ha skördat donatorbenmärg från föräldrarna. Processen är relativt "mild", sa teamet. Processen minskar hotet från GVHD, vilket gör det möjligt för en förälder att donera till sina barn – även om de bara är halvmatchade.

Stenig väg

Allt gick inte smidigt. Kruz fick stamceller från Jessica, hans mamma. Han utvecklade en mild virusinfektion och en immun hudsjukdom från transplantationen, som försvann efter behandlingen. Fem månader senare implanterades han med en njure från Jessica, följt av 30 dagar med immundämpande läkemedel. Nu, nästan tre år efter transplantationen, är Kruz helt av med immunsuppressiva medel. Vid hans senaste kontroll ersattes hans immunförsvar helt av hans mammas, med en fullt frisk och fungerande njure.

Kruz syster, Paizlee, hade en liknande resa. Hon fick sin fars stamceller och njure. Dag 150 efter stamcellstransplantation ersattes hennes immunsystem av hennes fars celler, och 22 månader senare visar hon inga tecken på att stöta bort hans njure även när hon inte hade immunsuppressiva läkemedel. Det tredje barnet i rättegången var också en framgång. Eftersom alla barnen fick sitt immunsystem återuppbyggt, behandlade DISOT också deras initiala livslånga immunbrister.

"De gör allt: de går i skolan, de går på semester, de idrottar... de har ett helt normalt liv," sade studieförfattaren Dr Alice Bertaina.

Det finns fortfarande en hel del okänt, till exempel hur länge behandlingen varar. Barnen kan också vara mer mottagliga för behandlingen än andra populationer eftersom de ursprungligen led av immunbrister. Huruvida en liknande regim skulle gynna människor utan immunproblem är fortfarande diskutabelt.

"Det specifika i denna strategi kanske inte är tillämpligt på alla toleransinduktionsmetoder", säger Spitzer och Sachs.

Teamet är väl medvetet. De planerar nu att utöka idén till en annan sårbar befolkning - barn som har genomgått en första njurtransplantation, men organet avvisades av deras kroppar. Dessa är vanliga men svåra fall, eftersom deras immunsystem har "förbereds" för att attackera ersättningsorgan. Längre fram undersöker teamet också sätt att utöka sin inställning till andra organ, eller de som donerats från kadaver.

Det kommer att vara en lång väg framåt, som kräver minst tre till fem års forskning, sa författarna. "Det är en utmaning, men det är inte omöjligt."

För nu är Kruz, Paizlee och deras föräldrar tacksamma för arbetet. "Det är verkligen häftigt att de banar väg för andra familjer att uppleva samma saker som vi har kunnat uppleva," sa Jessica.

Image Credit: kristalljus / Shutterstock.com