Věda o stárnutí: Můžeme žít věčně a měli bychom?

Stárnutí je pro běžného člověka jednoduše důsledkem plynutí času. Stárnutí si vybírá svou daň fyzicky, projevuje se šedinami, vráskami a škytavkou paměti. Nakonec nahromadění typického opotřebení ustoupí závažnějším onemocněním a patologii, jako je rakovina, Alzheimerova choroba nebo srdeční onemocnění. Pak jednoho dne všichni naposledy vydechneme a ponoříme se do konečného neznáma: smrti. Tento popis stárnutí, jakkoli může být vágní a nedefinitivní, je něco, co je tak zásadně známé každému z nás.

Dochází však k ideologickému posunu, který může způsobit revoluci ve způsobu, jakým chápeme a prožíváme věk. Vznikající výzkum biologických procesů stárnutí a rozvoj biomedicínských technologií zaměřených na nemoci související s věkem znamenají odlišný přístup ke stárnutí. Stárnutí ve skutečnosti již není považováno za proces závislý na čase, ale spíše za nahromadění diskrétních mechanismů. Stárnutí by místo toho mohlo být lépe kvalifikováno jako nemoc samotná.

Vstupte do Aubrey de Grey, doktorandského studia z Cambridge se zázemím v informatice a biomedicínského gerontologa-samouka. Má dlouhé vousy, které mu splývají přes rákosovou hruď a trup. Mluví rychle, slova mu vycházejí z úst s okouzlujícím britským přízvukem. Rychlopalná řeč mohla být jednoduše charakterovým vtípkem, nebo se mohla vyvinout z pocitu naléhavosti, který cítí v souvislosti s válkou, kterou vede proti stárnutí. De Gray je spoluzakladatelem a vedoucím vědeckého týmu Výzkumná nadace SENS, charitativní organizace, která se věnuje pokroku ve výzkumu a léčbě nemocí souvisejících s věkem.

De Gray je nezapomenutelná postava, a proto tráví spoustu času přednášením a shromažďováním lidí pro hnutí proti stárnutí. V epizodě TED Radio Hour od NPR, předpovídá, že „v podstatě typy věcí, na které byste mohli zemřít ve věku 100 nebo 200 let, by byly přesně stejné jako typy věcí, na které byste mohli zemřít ve věku 20 nebo 30 let.“

Upozornění: mnoho vědců by rychle poukázalo na to, že takovéto předpovědi jsou spekulativní a že je třeba získat definitivní důkazy, než učiní taková velkolepá tvrzení. Ve skutečnosti v roce 2005 MIT Technology Review oznámila SENS výzva, nabízející 20,000 10,000 dolarů každému molekulárnímu biologovi, který by mohl dostatečně prokázat, že tvrzení SENS týkající se zvrácení stárnutí byla „nehodná poučené debaty“. Až dosud si nikdo nevyžádal plnou cenu kromě jednoho pozoruhodného příspěvku, který porotci považovali za dostatečně výmluvný, aby vydělal XNUMX XNUMX dolarů. To nás ostatní smrtelníky nechává zápasit s důkazy, které jsou přinejlepším neprůkazné, ale dostatečně slibné, aby si to zasloužily. zvážení jeho důsledků.

Po prosévání hromadami výzkumů a příliš optimistických titulků jsem se rozhodl zaměřit se pouze na několik klíčových oblastí výzkumu, které mají konkrétní technologie a terapie související se stárnutím a nemocemi souvisejícími s věkem.

Jsou klíčem geny?

Plán pro život lze nalézt v naší DNA. Naše DNA je plná kódů, které nazýváme „geny“; geny určují, jakou barvu budou mít vaše oči, jak rychlý je váš metabolismus a zda se u vás rozvine určitá nemoc. V 1990. letech 15. století Cynthia Kenyon, výzkumnice v oblasti biochemie na Univerzitě v San Franciscu a nedávno jmenovaná jednou z 2015 nejlepších žen ve vědě v roce XNUMX Business Insider, představil myšlenku, která mění paradigma – že geny mohou také kódovat, jak dlouho žijeme, a zapnutí nebo vypnutí určitých genů by mohlo prodloužit délku zdravého života. Její počáteční výzkum se zaměřil na C. Elegans, drobní červi, kteří se používají jako modelové organismy pro výzkum, protože mají velmi podobné cykly vývoje genomu jako lidé. Kenyon zjistila, že vypnutí specifického genu – Daf2 – vedlo k tomu, že její červi žijí dvakrát déle než běžní červi.

Ještě více vzrušující je, že červi jednoduše nežili déle, ale byli také déle zdravější. Představte si, že se dožijete 80 a 10 let z toho života strávíte bojem s křehkostí a nemocemi. Někdo by mohl váhat, zda se dožít 90 let, pokud by to znamenalo strávit 20 let života sužovaných nemocemi souvisejícími s věkem a nižší kvalitou života. Ale červi Kenyonovi se dožili ekvivalentu 160 let u člověka a pouze 5 let z tohoto života strávili ve „stáří“. V článku v GuardianKenyon odhalil to, v co by někteří z nás jen tajně doufali; "Myslíš si jen: 'Wow." Možná bych mohl být tím dlouhověkým červem.“ Od té doby je Kenyon průkopníkem ve výzkumu identifikace genů, které řídí proces stárnutí.

Myšlenka je taková, že pokud dokážeme najít hlavní gen, který řídí proces stárnutí, pak můžeme vyvinout léky, které přeruší dráhu tohoto genu, nebo použít techniky genetického inženýrství k jeho úplné změně. V roce 2012 vyšel článek v Věda byla publikována o nové technice genetického inženýrství nazvané CRISPR-Cas9 (snáze označované jako CRISPR). CRISPR se v následujících letech prohnal výzkumnými laboratořemi po celém světě a byl ohlášen Příroda jako největší technologický pokrok v biomedicínském výzkumu za více než deset let.

CRISPR je jednoduchá, levná a efektivní metoda úpravy DNA, která využívá segment RNA – biochemický ekvivalent poštovního holuba – který vede editační enzymy k cílovému proužku DNA. Tam může enzym rychle vyjmout geny a vložit nové. Zdá se fantastické, být schopen „upravovat“ lidské genetické sekvence. Představuji si vědce, kteří v laboratoři vytvářejí koláže DNA, stříhají a vkládají geny jako děti u řemeslného stolu a nechtěné geny úplně odhazují. Bylo by noční můrou bioetika vytvořit protokoly, které regulují, jak se taková technologie používá a na koho.

Například začátkem tohoto roku došlo k pozdvižení, když čínská výzkumná laboratoř zveřejnila, že se pokusila geneticky modifikovat lidská embrya (podívejte se na původní článek na Protein & Cell, a následný kerffuff at Příroda). Vědci zkoumali potenciál CRISPR zaměřit se na gen zodpovědný za β-talasémii, dědičnou poruchu krve. Jejich výsledky ukázaly, že CRISPR skutečně dokázal odštěpit gen β-thalasemie, ale také ovlivnil další části sekvence DNA, což mělo za následek nezamýšlené mutace. Embrya nepřežila, což o to více zdůrazňuje potřebu spolehlivější technologie.

Pokud jde o stárnutí, předpokládá se, že CRISPR lze použít k cílení na geny související s věkem a k zapnutí nebo vypnutí drah, které by pomohly zpomalit proces stárnutí. Tato metoda by mohla být v ideálním případě poskytnuta prostřednictvím očkování, ale technologie se ani zdaleka neblíží dosažení tohoto cíle a nikdo není schopen jednoznačně říci, zda vůbec bude. Zdá se, že zásadní přepracování lidského genomu a změna způsobu, jakým žijeme a (potenciálně) umíráme, zůstává součástí sci-fi – prozatím.

Bionické bytosti

Pokud nelze příliv stárnutí zastavit na genetické úrovni, pak se můžeme podívat na mechanismy dále na cestě k přerušení procesu stárnutí a prodloužení zdravého života. V tomto historickém okamžiku jsou protetické končetiny a transplantace orgánů samozřejmostí – velkolepé inženýrské výkony, kdy jsme vylepšili a někdy úplně nahradili naše biologické systémy a orgány, abychom zachránili životy. Pokračujeme v posouvání hranic lidského rozhraní; technologie, digitální realita a cizí hmota jsou v našich sociálních a fyzických tělech zakořeněny více než kdy jindy. Jak se okraje lidského organismu rozmazávají, začínám si klást otázku, v jakém bodě se již nemůžeme považovat za striktně „lidské“?

Mladá dívka Hannah Warren se narodila v roce 2011 bez průdušnice. Nemohla sama mluvit, jíst ani polykat a její vyhlídky nevypadaly dobře. V roce 2013 však podstoupila a průlomový postup která implantovala průdušnici vypěstovanou z jejích vlastních kmenových buněk. Hannah se z procedury probudila a mohla poprvé v životě dýchat bez přístrojů. Tento postup si získal velkou pozornost médií; byla to mladá, sladce vypadající dívka a bylo to vůbec poprvé, co byl tento postup proveden v USA

Chirurg jménem Paolo Macchiarini však tuto léčbu prováděl již před pěti lety ve Španělsku jako průkopník. Tato technika vyžaduje vybudování lešení, které napodobuje průdušnici z umělých nanovláken. Lešení je pak „oseto“ vlastními kmenovými buňkami pacienta získanými z jeho kostní dřeně. Kmenové buňky se pečlivě kultivují a nechají se růst kolem lešení a tvoří plně funkční část těla. Přitažlivost takového přístupu spočívá v tom, že drasticky snižuje možnost, že tělo odmítne transplantovaný orgán. Koneckonců, je postaven z jejich vlastních buněk!

Navíc uvolňuje tlak ze systému dárcovství orgánů, který má jen zřídka dostatek zásob zoufale potřebných orgánů. Hannah Warrenová bohužel později zemřela téhož roku, ale dědictví tohoto postupu žije dál, zatímco vědci bojují o možnosti a omezení takové regenerativní medicíny – budování orgánů z kmenových buněk.

Podle Macchiariniho v Lancetav roce 2012, „Konečným potenciálem této terapie založené na kmenových buňkách je vyhnout se lidskému dárcovství a celoživotní imunosupresi a být schopen nahradit složité tkáně a dříve nebo později celé orgány.“

Po tomto zdánlivě veselém období brzy následovaly kontroverze. Kritici vyjádřili své názory na začátku roku 2014 v an redakční v Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, zpochybňující věrohodnost Macchiariniho metod a prokazující znepokojení nad vysokou úmrtností podobných postupů. Později téhož roku Karolinska Institute ve Stockholmu, prestižní lékařská univerzita, kde je Macchiarini hostujícím profesorem, zahájil vyšetřování do jeho práce. Zatímco Macchiarini byl zbavený pochybení počátkem tohoto roku demonstruje váhavost vědecké komunity ohledně chybných kroků v tak kritické a nové práci. Přesto existuje a klinická studie v současné době probíhá v USA testování bezpečnosti a účinnosti transplantace trachey vytvořené pomocí kmenových buněk a odhaduje se, že studie bude dokončena do konce tohoto roku.

Macchiariniho neotřelý postup není jediným krokem kupředu ve vytváření orgánů na zakázku – příchod 3D tiskárny má společnost připravenou tisknout vše od tužek po kosti. Jedné skupině výzkumníků z Princetonu se v roce 2013 podařilo vytisknout prototyp funkčního bionického ucha, což se vzhledem k tomu, jak rychle se technologie vyvíjela, jeví jako před věky (viz jejich článek v Nano Letters). 3D tisk je nyní komerčně dostupný a mezi biotechnologickými společnostmi může dojít k závodu o to, kdo dokáže uvést na trh první 3D tištěný orgán.

Společnost se sídlem v San Diegu Organovo vstoupil na veřejnost v roce 2012 a využívá technologii 3D tisku k pokroku v biomedicínském výzkumu, například hromadnou výrobou malých jater, která se použijí při testování léků. Výhodou 3D tisku je, že nevyžaduje počáteční lešení a poskytuje mnohem větší flexibilitu – potenciálně by bylo možné propojit elektronickou infrastrukturu s biologickou tkání a vložit do orgánů nové funkce. Zatím nejsou žádné známky tisku plnohodnotných orgánů pro lidskou transplantaci, ale úsilí tu je, jak naznačuje partnerství Organova s ​​organizací Nadace Metuzalém – další nápad notoricky známého Aubrey de Grey.

Nadace Metuzalém je nezisková organizace, která financuje výzkum a vývoj regenerativní medicíny a údajně darovala více než 4 miliony dolarů různým partnerům. I když to není mnoho z hlediska vědeckého výzkumu a vývoje – podle ForbesVelké farmaceutické společnosti mohou utratit za lék kdekoli od 15 milionů do 13 miliard USD a biotechnologický výzkum a vývoj je srovnatelný – stále jde o hodně peněz.

Žít déle a tragédie Tithonu

V řecké mytologii je Tithonus milovníkem Eos, Titána úsvitu. Tithonus je synem krále a vodní nymfy, ale je smrtelný. Eos, která se zoufale snaží zachránit svého milence před případnou smrtí, prosí boha Dia, aby daroval Tithonovi nesmrtelnost. Zeus skutečně uděluje Tithonovi nesmrtelnost, ale v krutém zvratu si Eos uvědomí, že také zapomněla požádat o věčné mládí. Tithonus žije věčně, ale stále stárne a ztrácí své schopnosti.

"Nesmrtelný věk vedle nesmrtelného mládí / A vše, co jsem byl, v popelu," říká Alfred Tennyson v básni napsané z pohledu věčně zatraceného muže. Pokud jsme schopni přesvědčit naše těla, aby vydržela dvakrát tak dlouho, není žádná záruka, že naše mysl bude následovat. Mnoho lidí se stane obětí Alzheimerovy choroby nebo jiných typů demence dříve, než jejich fyzické zdraví začne selhávat. Dříve se široce tvrdilo, že neurony nelze regenerovat, takže kognitivní funkce časem nenávratně poklesnou.

Výzkum však nyní pevně prokázal, že neurony lze ve skutečnosti regenerovat a prokázat „plasticitu“, což je schopnost vytvářet nové dráhy a vytvářet nová spojení v mozku. V podstatě můžete starého psa naučit novým kouskům. Ale to sotva stačí k tomu, aby se zabránilo ztrátě paměti po celých 160 let (můj odhad budoucí délky života by byl k smíchu de Greyovi, který tvrdí, že lidé mohou dosáhnout stáří až 600 let). Je stěží žádoucí žít dlouhý život bez jakýchkoli mentálních schopností, abychom si ho užili, ale podivné nové události naznačují, že by ještě mohla existovat naděje na záchranu naší mysli a ducha před vyschnutím.

V říjnu 2014 tým výzkumníků na Stanfordské univerzitě zahájil vysoce medializovanou klinická studie který navrhoval podávat pacientům s Alzheimerovou chorobou krev od mladých dárců. Premisa studie má určitou děsivou kvalitu, ke které by mnozí z nás byli skeptičtí, ale je založena na slibném výzkumu, který již byl proveden na myších.

V červnu 2014 vyšel článek v Příroda časopis skupiny vědců ze Stanfordu podrobně popisující, jak transfuze mladé krve starším myším ve skutečnosti zvrátila účinky stárnutí v mozku z molekulární na kognitivní úroveň. Výzkum ukázal, že starším myším po obdržení mladé krve narostou zpět neurony, projeví se větší konektivita v mozku a budou mít lepší paměť a kognitivní funkce. V rozhovoru s PoručníkTony Wyss-Coray – jeden z vedoucích vědců pracujících na tomto výzkumu a profesor neurologie na Stanfordu – řekl: „To otevírá zcela nový obor. Říká nám, že stáří organismu nebo orgánu, jako je mozek, není zapsáno do kamene. Je tvárný. Můžete to posunout jedním nebo druhým směrem."

Není přesně známo, jaké faktory v krvi způsobují tak dramatické účinky, ale výsledky u myší byly dostatečně slibné, aby umožnily schválení klinické studie na lidech. Pokud výzkum půjde dobře, pak bychom mohli potenciálně identifikovat jedinečné faktory, které omlazují lidskou mozkovou tkáň a vytvořit lék, který může zvrátit Alzheimerovu chorobu a udržet nás při luštění křížovek až do konce věků.