Menneskelige stemmebånd dyrket i petriskål giver lyd i hundestruber
Amerikanske forskere har for første gang nogensinde dyrket kunstige stemmebånd fra menneskeceller - de kan strække sig, vibrere og frembringe lyde i struben på døde hunde.

For første gang er det lykkedes forskere at dyrke kunstige stemmebånd fra menneskeceller. (Foto: Shutterstock)

For første gang er det lykkedes forskere at dyrke kunstige stemmebånd fra menneskeceller. (Foto: Shutterstock)

Det er lykkedes amerikanske forskere at dyrke et kunstigt stemmebånd af menneskeceller i en petriskål og derefter vise, at stemmebåndet virker normalt og kan frembringe lyde i struben af døde hunde.

Det er første gang nogensinde, at man har skabt et kunstigt stemmebånd og bedriften betegnes som en milepæl på vejen mod at give mennesker, der har mistet evnen til at tale, stemmen tilbage.

»Vi troede aldrig, at vi ville se det fungere på et så imponerende niveau, som vi gør,« siger professor Nathan Welham ved University of Wisconsin School of Medicine and Public Health, USA, der står bag forskningen.

Welham og kolleger anslår, at der er omkring 20 millioner amerikanere med stemmeproblemer. Der findes ikke danske tal på området, men overfører man de amerikanske tal til Danmark, svarer det til omkring 300.000 danskere.

Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science Translational Medicine.

Stemmen er en fantastisk ting

Stemmeproblemer kan for eksempel være følge af rygning, infektioner, kræftknuder og ardannelse efter operationer på stemmebåndet. Der er for de fleste tale om mindre skader, som forsvinder igen, men for nogle er skaderne alvorlige, og man mister evnen til at tale med sine nære, kommunikere på arbejdspladsen og indgå normalt i sociale sammenhænge.

»Stemmen er en ret fantastisk ting, men vi tænker ikke meget over den før noget går galt,« siger Welham.

Ifølge den danske professor Jens Overgaard er det nye studie et skridt i den rigtige retning for mennesker med stemmeproblemer. Han har ikke selv deltaget i studiet, men finder området vigtigt at forske i.

»Det her er et skridt i afdelingen for at lave kunstige reservedele til mennesker, og det har jeg sympati for,« siger Jens Overgaard, som er ekspert i hoved- og halskræft og arbejder ved Institut for Klinisk Medicin, Aarhus Universitet. Professoren mener dog, at der vil være et stykke vej, før det når klinikken.

En video af almindelige, menneskelige stemmebånd i funktion. De 1,5 cm lange bånd kan vibrere flere hundrede gange i sekundet og skaber derved den summende lyd, som er kilde til tale og sang. (Video: Nathan Welham, University of Wisconsin-Madison)

Væv med superhelte-egenskaber

Stemmebåndene består af to ca. 1,5 centimeter lange fleksible muskelbånd, som hver dag er på en superhelte-lignende opgave. Det er blandt andet derfor, vævet er så vanskeligt at erstatte.

Båndene skal på den ene side være fleksible nok til at vibrere, men samtidig skal de have styrken til at kunne bankes sammen flere hundrede gange i sekundet.

Lyden skabes ved disse vibrationer og formes efterfølgende til ord eller toner i svælget, munden og næsen. Mens mange andre af kroppens væv kan heles efter skade uden funktionstab, er stemmebåndene beklædt af et sart slimlag, som ikke tåler ar ret godt, så stemmebåndene bliver stive. Det fører til forringet stemme.

Man har ingen behandling, der kan genskabe stemmebåndenes højt specialiserede funktion fuldt ud - kun ret primitive behandlinger som at sprøjte et stof ind, så stemmebåndene svulmer lidt op, hvis de er blevet slappe og har svært ved at nå sammen.

Dyrkede stemmebånd i petriskål

I stedet for at reparere på skadede stemmebånd, fik de amerikanske forskere den idé, at det måske var bedre at erstatte dem og simpelthen dyrke nogle friske, som var bygget op fra grunden med slimlagets egne celler.

For at gøre det, byggede forskerne først en 3D-skabelon af stemmebåndene i kollagen-bindevæv, ligesom dem andre forskere bruger til at dyrke kunstig hud, kunstige ører og andre 'reservedele'.

Forskerne høstede to af slimlagets specielle celletyper, dels fra lig, dels fra patienter, som skulle have bortopereret stemmebåndet af andre grunde.

Herefter 'plantede' de celletyperne i lag som i den naturlige slimhinde og ventede 14 dage på, at cellerne etablerede sig. Imponerende nok kom det til at ligne og føles som helt rigtige stemmebånd.

Med forskellige test viste de også, at stemmebåndene både har den rigtige komposition, producerer den naturlige specialiserede blanding af proteiner og har samme bevægelighed og styrke som naturlige stemmebånd.

Dr. Frankensteins overmand

Så var det tid til at prøve dem af. I en test, som kunne være taget fra top 10 over skøre forsøg, valgte de at prøve dem af på en strube opereret ud af en død hund og lagt på laboratoriebordet med en luftslange monteret.

Skitse af stemmebåndene i et menneske. De specialiserede celler (orange og blå) er afgørende for stemmebåndenes funktion. Cellerne heler dårligt efter skader så stemmebåndet bliver stiftet og stemmen forringes. Nu viser forskerne at man potentielt kan skifte dem helt ud med kunstigt dyrkede stemmebånd. (Credit: K. Sutliff/Science)

Hunde har en strube, der anatomisk kommer tæt på menneskets, og man har desuden en del tidligere studier med hundestruber involveret at læne sig op ad.

For at studere funktionen skiftede forskerne kun stemmebåndet i den ene side ud, så de kunne sammenligne det kunstige stemmebånd direkte med hundens naturlige stemmebånd.

Det transplanterede stemmebånd blev fæstnet til brusklaget med en biologisk vævslim kaldet fibrinklæber, og for at vævene skulle holde sig friske, fugtede forskerne dem hele tiden med fugtede vatdupper. Et high-speed kamera blev sat op til at filme vibrationerne, og så blæste de varm og fugtig 'udåndingsluft' gennem struben.

Fra den Frankensteinske konstruktion blev laboratoriet fyldt med lyden af succes. En monoton robotstemme - 'EEEEEEEE' - som Welham forsikrer er helt som et naturligt stemmebånd.

»Det lyder ikke som din eller min stemme, men hvis jeg skar mit hoved af og lavede lyde ud i luften, ville det lyde sådan,« siger han begejstret.

Folk vil hellere have stive stemmebånd end skifte dem ud

High-speed billederne i videoen øverst i artiklen viser, at det kunstige stemmebånd svinger ligesom hundens stemmebånd.

Altsammen meget lovende, men herhjemme maner professor i øre-, næse-, halssygdomme Preben Hornøe ved Køge Sygehus lidt til besindelse.

»Det er fantastisk, at de har kunnet dyrke de celler, og at de danner det bindevæv og slimhinde, som stemmebånd har, og det er egentlig dér, hvor jeg ser det mulige fremskridt - at man bruger dem til at injicere i syge stemmebånd og så se, om der vokser noget mere normalt slimhinde frem,« siger Hornøe.

»Man skal aldrig sige aldrig, men det med at sætte noget ind og få det til at vibrere, tror jeg ikke, man får en så god stemme ud af. Og så tror jeg måske, folk hellere vil leve med deres stive stemmebånd end at skifte dem ud. Men det er en fascinerende tanke.«

Men selvom Welham og kolleger måske ikke er lodret uenige, har de et resultat mere, som peger på, at transplantation kan blive en realitet i fremtiden.

Stemmebånd kan principielt blive en hyldevare

Forskerne opdagede nemlig også, at de transplanterede stemmebånd tilsyneladende ikke udløste en immunreaktion hos forsøgsmus med et menneskeliggjort immunforsvar.

Det er en ret stor bonus på vejen mod transplantationer, hvor immunforsvaret er en stor barriere, fordi det typisk vil 'opfatte' det nye væv som en fremmed infektion og angribe det, så vævet afstødes.

Forsøgene peger på, at stemmebåndene er det, man kalder 'immun-privilegerede', som man også kender fra øjets hornhinde, og på den lange bane betyder det, at kunstige stemmebånd kan blive en hyldevare, hvor en enkelt vævstype passer alle.

Noget andet, dette delresultat peger på, er, at stemmebånd fra døde mennesker er egnede til organdonation. Ifølge Welham vil organdonorer dog være en ret sjælden kilde, og det er ikke noget, man gør i dag.

Stamceller er måske vejen til transplantationer

Nathan Welham understreger dog også, at det er stadig år ude i fremtiden, inden man kan sætte kunstige stemmebånd ind i mennesker. Mange undersøgelser venter endnu.

Det næste skridt bliver at teste stemmebåndene i levende dyr og blandt andet undersøge immunresponsen grundigere. Stemmebånd hænger ikke på træerne, så ifølge Welham bliver en vigtig prioritet at finde og etablere cellelinjer, der kan bruges til at bygge stemmebånd til et menneskeligt reservedelslager.

Han peger på stamceller fra knoglemarven, som kan være en stabil kilde, og han siger, at man er allerede i gang med forsøg i bioreaktorer, hvor stamceller kan 'trænes' til at blive stemmebåndsceller. Lykkes det, skal man også have fundet ud af, om de kunstige stemmebånd kan produceres på samlebånd og fryses ned, eller om man er nødt til at lave dem til hver patient umiddelbart før en transplantation.

»Der er mange overvejelser og milepæle endnu, inden vi er klar til kliniske forsøg,« siger Welham.

For nuværende kan forsøgene give håb til patienter uden stemmer, og forskerne har taget de første afgørende skridt på vej mod et reservedelslager af laboratoriedyrkede stemmebånd, der kan transplanteres.

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.