Videnskaben om aldring: Kan vi leve evigt, og skal vi?

Aldring for det daglige menneske er simpelthen resultatet af tidens gang. Aldring tager sit præg fysisk og viser sig i grå hår, rynker og hukommelseshikke. Til sidst giver ophobningen af ​​typisk slid og ælde plads til mere alvorlig sygdom og patologi, såsom kræft eller Alzheimers eller hjertesygdom. Så en dag udånder vi alle et sidste åndedrag og kaster os ud i det ultimative ukendte: døden. Denne beskrivelse af aldring, så vag og udefinitiv som den kan være, er noget så grundlæggende kendt for os alle.

Men der sker et ideologisk skift, som kan revolutionere den måde, vi forstår og oplever alder. Ny forskning i de biologiske processer ved aldring og udvikling af biomedicinske teknologier rettet mod aldersrelateret sygdom betyder en særskilt tilgang til aldring. Aldring betragtes faktisk ikke længere som en tidsafhængig proces, men snarere en ophobning af diskrete mekanismer. Aldring kunne i stedet bedre kvalificeres som en sygdom i sig selv.

Indtast Aubrey de Grey, en Cambridge PhD med en baggrund i datalogi og autodidakt biomedicinsk gerontolog. Han har et langt skæg, der flyder over hans sivlignende bryst og torso. Han taler hurtigt, ordene suser ud af munden på ham med en charmerende britisk accent. Den hurtige tale kunne simpelthen være en karakteregenskab, eller den kunne have udviklet sig fra den følelse af hastende karakter, han føler med hensyn til den krig, han fører mod aldring. De Gray er medstifter og Chief Science Officer af SENS Forskningsfond, en velgørenhedsorganisation, der er dedikeret til at fremme forskning og behandling for aldersrelateret sygdom.

De Gray er en mindeværdig karakter, og derfor bruger han meget tid på at holde foredrag og samle folk til anti-aldringsbevægelsen. På et afsnit af TED Radio Hour af NPR, forudsiger han, at "Dybest set ville de typer ting, du kunne dø af i en alder af 100 eller 200, være nøjagtig de samme som de typer ting, du kan dø af i en alder af 20 eller 30."

En advarsel: mange videnskabsmænd ville være hurtige til at påpege, at sådanne forudsigelser er spekulative, og der er behov for endelige beviser, før de fremsætter sådanne store påstande. Faktisk annoncerede MIT Technology Review i 2005 SENS udfordring, og tilbyder 20,000 dollars til enhver molekylærbiolog, der i tilstrækkelig grad kunne påvise, at SENS-påstande vedrørende vendingen af ​​aldring var "uværdige til en lærd debat". Indtil nu har ingen gjort krav på den fulde præmie, undtagen en bemærkelsesværdig indgivelse, som dommerne mente var veltalende nok til at tjene $10,000. Dette efterlader imidlertid resten af ​​os dødelige til at kæmpe med beviser, der i bedste fald er inkonklusive, men lovende nok til at fortjene overvejelse af dets konsekvenser.

Efter at have gennemgået bunke af forskning og alt for optimistiske overskrifter, har jeg besluttet kun at fokusere på nogle få nøgleområder inden for forskning, der har håndgribelig teknologi og terapier relateret til aldring og aldersrelateret sygdom.

Holder gener nøglen?

Planen for livet kan findes i vores DNA. Vores DNA er fuld af koder, som vi kalder 'gener'; gener er det, der bestemmer, hvilken farve dine øjne vil have, hvor hurtigt dit stofskifte er, og om du vil udvikle en bestemt sygdom. I 1990'erne udnævnte Cynthia Kenyon, en biokemiforsker ved University of San Francisco, for nylig en af ​​de 15 bedste kvinder i videnskaben i 2015 af Business Insider, introducerede en paradigmeskiftende idé – at gener også kunne kode for, hvor længe vi lever, og at tænde eller slukke for bestemte gener kunne forlænge en sund levetid. Hendes indledende forskning fokuserede på C. Elegans, bittesmå orme, der bruges som modelorganismer til forskning, fordi de har meget lignende genomudviklingscyklusser som mennesker. Kenyon fandt ud af, at slukning af et specifikt gen – Daf2 – resulterede i, at hendes orme levede dobbelt så længe som almindelige orme.

Endnu mere spændende, ormene levede ikke bare længere, men de var også sundere i længere tid. Forestil dig, at du lever til 80 og 10 år af, at livet bliver brugt på at kæmpe med skrøbelighed og sygdom. Man kunne være tøvende med at leve til 90, hvis det betød at bruge 20 år af livet plaget af aldersrelaterede sygdomme og lavere livskvalitet. Men Kenyons orme levede til det menneskelige svar på 160 år, og kun 5 år af det liv blev brugt i 'alderdom'. I en artikel i The Guardian, Kenyon blottede, hvad nogle af os kun hemmeligt ville håbe; "Du tænker bare," Wow. Måske kunne jeg være den langlivede orm.'" Siden da har Kenyon været banebrydende forskning i at identificere gener, der styrer ældningsprocessen.

Ideen er, at hvis vi kan finde et mastergen, der styrer ældningsprocessen, så kan vi udvikle lægemidler, der afbryder det gens vej, eller bruge genteknologiske teknikker til at ændre det helt. I 2012, en artikel i Videnskab blev offentliggjort om en ny genteknologisk teknik kaldet CRISPR-Cas9 (lettere omtalt som CRISPR). CRISPR fejede gennem forskningslaboratorier verden over de følgende år og blev indvarslet Natur som det største teknologiske fremskridt inden for biomedicinsk forskning i over et årti.

CRISPR er en enkel, billig og effektiv metode til at redigere DNA, der bruger et segment af RNA – den biokemiske ækvivalent til en brevdue – som guider redigeringsenzymer til en mål-DNA-strimmel. Der kan enzymet hurtigt klippe gener ud og indsætte nye. Det virker fantastisk at være i stand til at 'redigere' menneskelige genetiske sekvenser. Jeg forestiller mig, at forskere laver collager af DNA i laboratoriet, klipper og indsætter gener som børn ved et håndværksbord og kasserer de uønskede gener helt. Det ville være en bioetikers mareridt at skabe protokoller, der regulerer, hvordan sådan teknologi bruges, og på hvem.

For eksempel var der tumult tidligere i år, da et kinesisk forskningslaboratorium offentliggjorde, at det havde forsøgt at genetisk modificere menneskelige embryoner (tjek den originale artikel på Protein og celle, og den efterfølgende kerfuffle kl Natur). Forskerne undersøgte potentialet af CRISPR til at målrette mod genet, der er ansvarligt for β-thalassæmi, en arvelig blodsygdom. Deres resultater viste, at CRISPR formåede at udspalte β-thalassæmi-genet, men det påvirkede også andre dele af DNA-sekvensen, hvilket resulterede i utilsigtede mutationer. Embryonerne overlevede ikke, hvilket så meget desto mere understreger behovet for mere pålidelig teknologi.

Da det relaterer til aldring, forestiller man sig, at CRISPR kan bruges til at målrette mod aldersrelaterede gener og slå til eller fra stier, der ville hjælpe med at bremse aldringsprocessen. Denne metode kunne ideelt set leveres via vaccination, men teknologien er ikke i nærheden af ​​at nå dette mål, og ingen er i stand til at sige afgørende, om den nogensinde vil. Det ser ud til, at grundlæggende omstrukturering af det menneskelige genom og ændring af den måde, vi lever og (potentielt) dør på, forbliver en del af science fiction - indtil videre.

Bioniske væsener

Hvis aldringsbølgen ikke kan dæmmes på det genetiske niveau, så kan vi se på mekanismer længere nede på vejen for at afbryde aldringsprocessen og forlænge sunde liv. I dette øjeblik i historien er protetiske lemmer og organtransplantationer almindelige – spektakulære ingeniørbedrifter, hvor vi har forbedret og til tider helt erstattet vores biologiske systemer og organer for at redde liv. Vi fortsætter med at skubbe grænserne for menneskelig grænseflade; teknologi, digital virkelighed og fremmedlegemer er mere indgroet i vores sociale og fysiske kroppe end nogensinde før. Efterhånden som kanterne på den menneskelige organisme bliver slørede, begynder jeg at spekulere på, på hvilket tidspunkt kan vi ikke længere betragte os selv som strengt 'menneskelige'?

En ung pige, Hannah Warren, blev født i 2011 uden luftrør. Hun kunne ikke tale, spise eller synke på egen hånd, og hendes udsigter så ikke gode ud. I 2013 gennemgik hun dog en banebrydende procedure som implanterede et luftrør, der var dyrket fra hendes egne stamceller. Hannah vågnede fra proceduren og var i stand til at trække vejret uden maskiner for første gang i sit liv. Denne procedure fik stor opmærksomhed i medierne; hun var en ung, sød pige, og det var første gang, proceduren nogensinde var blevet udført i USA

Men en kirurg ved navn Paolo Macchiarini havde allerede udført denne behandling fem år tidligere i Spanien. Teknikken kræver opbygning af et stillads, som efterligner luftrøret fra kunstige nanofibre. Stilladset 'sås' derefter med patientens egne stamceller høstet fra deres knoglemarv. Stamcellerne dyrkes omhyggeligt og får lov til at vokse rundt om stilladset og danner en fuldt funktionel kropsdel. Appellen ved en sådan tilgang er, at den drastisk reducerer muligheden for, at kroppen afstøder det transplanterede organ. Det er trods alt bygget af deres egne celler!

Derudover lindrer det presset fra organdonationssystemet, som sjældent har nok forsyning af desperat nødvendige organer. Hannah Warren døde desværre senere samme år, men arven fra den procedure lever videre, mens videnskabsmænd kæmper om mulighederne og begrænsningerne ved sådan regenerativ medicin – opbygning af organer fra stamceller.

Ifølge Macchiarini i Lanceti 2012, "Det ultimative potentiale ved denne stamcellebaserede terapi er at undgå human donation og livslang immunsuppression og at være i stand til at erstatte komplekse væv og før eller siden hele organer."

Kontrovers fulgte snart efter denne tilsyneladende jublende periode. Kritikere udtrykte deres mening i begyndelsen af ​​2014 i en redaktionelle i Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, der sætter spørgsmålstegn ved plausibiliteten af ​​Macchiarinis metoder og demonstrerer bekymring over høje dødelighedsrater ved lignende procedurer. Senere samme år, Karolinska Institutet i Stockholm, et prestigefyldt medicinsk universitet, hvor Macchiarini er gæsteprofessor, iværksat undersøgelser ind i sit arbejde. Mens Macchiarini var det renset for forseelse tidligere på året viser den tøven i det videnskabelige samfund over fejltrin i så kritisk og nyt arbejde. Ikke desto mindre er der en kliniske forsøg i øjeblikket i gang i USA, hvor der testes sikkerheden og effektiviteten af ​​den stamcelle-konstruerede trakealtransplantation, og undersøgelsen anslås at være afsluttet ved udgangen af ​​dette år.

Macchiarinis nye procedure er ikke det eneste skridt fremad i at skabe skræddersyede organer – fremkomsten af ​​3D-printeren har samfundet klar til at printe alt fra blyanter til knogler. En gruppe forskere fra Princeton formåede at udskrive en prototype af et funktionelt bionisk øre i 2013, hvilket ser ud til at være evigheder siden i betragtning af, hvor hurtigt teknologien har udviklet sig (se deres artikel i Nano Letters). 3D-print er blevet kommercielt nu, og der kan meget vel være et kapløb for biotekvirksomheder om, hvem der kan markedsføre det første 3D-printede orgel.

San Diego-baseret virksomhed Organovo blev offentliggjort i 2012 og har brugt 3D-printteknologi til at fremme biomedicinsk forskning, for eksempel ved at masseproducere bittesmå lever, der skal bruges til lægemiddeltestning. Fordelene ved 3D-print er, at det ikke kræver det indledende stillads, og det giver meget mere fleksibilitet – man kunne potentielt flette elektronisk infrastruktur med det biologiske væv og indsætte nye funktionaliteter i organer. Der er endnu ingen tegn på udskrivning af fuldgyldige organer til menneskelig transplantation, men fremdriften er der, som det fremgår af Organovos partnerskab med Methuselah Foundation – endnu et udtænkt af den berygtede Aubrey de Grey.

Methuselah Foundation er en non-profit organisation, som finansierer forskning og udvikling af regenerativ medicin, og angiveligt donerer over $4 millioner til forskellige partnere. Selvom dette ikke er meget i forhold til videnskabelig R&D – iflg Forbes, store farmaceutiske virksomheder kan bruge alt fra $15 millioner til $13 milliarder per lægemiddel, og bioteknologisk R&D er sammenlignelig – det er stadig mange penge.

Leve længere og Tithonus' tragedie

I græsk mytologi er Tithonus elskeren af ​​Eos, Titan af daggry. Tithonus er søn af en konge og en vandnymfe, men han er dødelig. Eos, desperat efter at redde sin elsker fra en eventuel død, trygler guden Zeus om at give Tithonus udødelighed. Zeus skænker ganske rigtigt Tithonus udødelighed, men i en grusom drejning indser Eos, at hun også har glemt at bede om evig ungdom. Tithonus lever evigt, men han bliver ved med at ældes og mister sine evner.

"Udødelig alder ved siden af ​​udødelig ungdom / Og alt hvad jeg var, i aske" siger Alfred Tennyson i et digt skrevet fra den evigt fordømte mands perspektiv. Hvis vi er i stand til at overtale vores krop til at holde dobbelt så længe, ​​er der ingen garanti for, at vores sind vil følge trop. Mange mennesker bliver ofre for Alzheimers eller andre former for demens, før deres fysiske helbred begynder at svigte. Det plejede at være almindeligt hævdet, at neuroner ikke kan regenereres, så kognitiv funktion ville irreversibelt falde over tid.

Men forskningen har nu slået fast, at neuroner faktisk kan regenereres og udvise 'plasticitet', som er evnen til at danne nye veje og skabe nye forbindelser i hjernen. Som udgangspunkt kan du lære en gammel hund nye tricks. Men dette er næppe nok til at forhindre hukommelsestab over en levetid på 160 år (min fremtidig levetid ville være til grin for de Grey, som hævder, at mennesker kan blive så gamle som 600 år). Det er næppe ønskeligt at leve et langt liv uden mentale evner til at nyde det, men mærkelige nye udviklinger indikerer, at der måske endnu er håb for at redde vores sind og ånd fra at visne.

I oktober 2014 påbegyndte et team af forskere ved Stanford University en meget publiceret kliniske forsøg der foreslog at infundere Alzheimers patienter med blod fra unge donorer. Forudsætningen for undersøgelsen har en vis uhyggelig kvalitet, som mange af os ville være skeptiske over, men den er baseret på lovende forskning, der allerede er udført på mus.

I juni 2014 blev der publiceret en artikel i Natur magasin af en gruppe videnskabsmænd fra Stanford, der beskriver, hvordan transfusion af ungt blod til ældre mus faktisk vendte virkningerne af aldring i hjernen fra det molekylære til det kognitive niveau. Forskningen viste, at de ældre mus, efter at have modtaget ungt blod, ville vokse neuroner tilbage, vise mere forbindelse i hjernen og have bedre hukommelse og kognitiv funktion. I et interview med GuardianTony Wyss-Coray – en af ​​de førende videnskabsmænd, der arbejder på denne forskning, og professor i neurologi ved Stanford – sagde: "Dette åbner et helt nyt felt. Det fortæller os, at en organismes alder eller et organ som hjernen ikke er skrevet med sten. Den er formbar. Du kan flytte den i den ene eller den anden retning."

Det er uvist præcist, hvilke faktorer i blodet, der forårsager så dramatiske virkninger, men resultaterne i mus var lovende nok til at tillade et klinisk forsøg at blive godkendt på mennesker. Hvis forskningen skrider frem, så kan vi potentielt identificere enestående faktorer, der forynger menneskets hjernevæv og skaber et lægemiddel, der meget vel kan vende Alzheimers og holde os til at løse krydsord indtil tidens ende.