Die Wissenschaft des Alterns: Können wir ewig leben und sollten wir?

Das Altern zum alltäglichen Menschen ist einfach das Ergebnis des Zeitablaufs. Das Altern fordert körperlich seinen Tribut und äußert sich in grauen Haaren, Falten und Gedächtnisstörungen. Letztendlich führt die Anhäufung typischer Abnutzungserscheinungen zu schwerwiegenderen Krankheiten und Pathologien wie Krebs, Alzheimer oder Herzerkrankungen. Dann, eines Tages, atmen wir alle einen letzten Atemzug aus und stürzen uns in das ultimative Unbekannte: den Tod. Diese Beschreibung des Alterns, so vage und unbestimmt sie auch sein mag, ist jedem von uns so grundlegend bekannt.

Es findet jedoch ein ideologischer Wandel statt, der die Art und Weise, wie wir das Alter verstehen und erleben, revolutionieren könnte. Neue Forschungen zu den biologischen Prozessen des Alterns und die Entwicklung biomedizinischer Technologien zur Bekämpfung altersbedingter Krankheiten bedeuten einen klaren Ansatz zum Thema Altern. Tatsächlich wird Altern nicht mehr als zeitabhängiger Prozess betrachtet, sondern als eine Anhäufung diskreter Mechanismen. Stattdessen könnte man das Altern besser als Krankheit selbst qualifizieren.

Da kommt Aubrey de Grey ins Spiel, ein Cambridge-Doktor mit einem Hintergrund in Informatik und autodidaktischer biomedizinischer Gerontologe. Er hat einen langen Bart, der über seine schilfartige Brust und seinen Oberkörper fällt. Er spricht schnell und die Worte sprudeln mit einem charmanten britischen Akzent aus seinem Mund. Die schnelle Rede könnte einfach eine Eigenart des Charakters sein, oder sie könnte sich aus dem Gefühl der Dringlichkeit entwickelt haben, das er in Bezug auf den Krieg verspürt, den er gegen das Altern führt. De Gray ist Mitbegründer und Chief Science Officer von Forschungsstiftung SENS, eine Wohltätigkeitsorganisation, die sich der Förderung der Forschung und Behandlung altersbedingter Krankheiten widmet.

De Gray ist ein unvergesslicher Charakter, weshalb er viel Zeit damit verbringt, Vorträge zu halten und Menschen für die Anti-Aging-Bewegung zu mobilisieren. In einer Folge von TED Radio Hour von NPR, sagt er voraus: „Grundsätzlich sind die Arten von Dingen, an denen man im Alter von 100 oder 200 Jahren sterben könnte, genau die gleichen wie die Arten von Dingen, an denen man im Alter von 20 oder 30 Jahren sterben könnte.“

Eine Einschränkung: Viele Wissenschaftler würden schnell darauf hinweisen, dass solche Vorhersagen spekulativ sind und dass endgültige Beweise erforderlich sind, bevor solch große Behauptungen aufgestellt werden. Tatsächlich kündigte MIT Technology Review im Jahr 2005 dies an SENS-Herausforderung20,000 US-Dollar bot er jedem Molekularbiologen an, der hinreichend nachweisen konnte, dass SENS-Behauptungen bezüglich der Umkehrung des Alterns „einer wissenschaftlichen Debatte unwürdig“ seien. Bisher hat niemand den vollen Preis beansprucht, außer einem bemerkenswerten Beitrag, der nach Ansicht der Jury eloquent genug war, um 10,000 US-Dollar zu verdienen. Dies lässt den Rest von uns Sterblichen jedoch mit Beweisen ringen, die bestenfalls nicht schlüssig, aber vielversprechend genug sind, um sie zu verdienen Betrachtung seiner Implikationen.

Nachdem ich Unmengen an Forschungsergebnissen und allzu optimistischen Schlagzeilen durchgesehen habe, habe ich beschlossen, mich nur auf einige Schlüsselbereiche der Forschung zu konzentrieren, die über konkrete Technologien und Therapien im Zusammenhang mit dem Altern und altersbedingten Krankheiten verfügen.

Sind die Gene der Schlüssel?

Der Bauplan des Lebens liegt in unserer DNA. Unsere DNA ist voller Codes, die wir „Gene“ nennen; Gene bestimmen, welche Farbe Ihre Augen haben, wie schnell Ihr Stoffwechsel ist und ob Sie eine bestimmte Krankheit entwickeln. In den 1990er Jahren wurde Cynthia Kenyon, eine Biochemieforscherin an der Universität von San Francisco, kürzlich von der Zeitschrift zu einer der 15 besten Frauen in der Wissenschaft im Jahr 2015 ernannt Business Insiderführte eine paradigmenverändernde Idee ein – dass Gene auch bestimmen könnten, wie lange wir leben, und dass das Ein- oder Ausschalten bestimmter Gene eine gesunde Lebensspanne verlängern könnte. Ihre anfängliche Forschung konzentrierte sich auf C. Elegans, winzige Würmer, die als Modellorganismen für die Forschung dienen, da sie sehr ähnliche Genomentwicklungszyklen wie Menschen haben. Kenyon fand heraus, dass das Ausschalten eines bestimmten Gens – Daf2 – dazu führte, dass ihre Würmer doppelt so lange lebten wie normale Würmer.

Noch aufregender war, dass die Würmer nicht nur länger lebten, sondern auch länger gesünder waren. Stellen Sie sich vor, Sie werden 80 Jahre alt und verbringen 10 Jahre Ihres Lebens damit, mit Gebrechlichkeit und Krankheiten zu kämpfen. Man könnte davor zurückschrecken, 90 Jahre alt zu werden, wenn das bedeutet, dass man 20 Jahre lang mit altersbedingten Krankheiten und schlechterer Lebensqualität zu kämpfen hat. Aber Kenyon-Würmer lebten etwa 160 Jahre alt, und nur 5 Jahre dieses Lebens verbrachten sie im „Alter“. In einem Artikel in The Guardian, Kenyon enthüllte, was einige von uns nur insgeheim hoffen würden; „Man denkt nur: ‚Wow. Vielleicht könnte ich dieser langlebige Wurm sein.‘“ Seitdem leistet Kenyon Pionierarbeit in der Forschung zur Identifizierung von Genen, die den Alterungsprozess steuern.

Die Idee ist, dass wir, wenn wir ein Master-Gen finden, das den Alterungsprozess steuert, Medikamente entwickeln können, die den Weg dieses Gens unterbrechen, oder gentechnische Techniken nutzen können, um ihn vollständig zu verändern. Im Jahr 2012 erschien ein Artikel in Wissenschaft wurde über eine neue gentechnische Technik namens CRISPR-Cas9 (besser als CRISPR bezeichnet) veröffentlicht. CRISPR verbreitete sich in den folgenden Jahren weltweit in Forschungslaboren und wurde eingeführt Natur als der größte technologische Fortschritt in der biomedizinischen Forschung seit über einem Jahrzehnt.

CRISPR ist eine einfache, kostengünstige und effektive Methode zur Bearbeitung von DNA, bei der ein RNA-Segment – ​​das biochemische Äquivalent einer Brieftaube – verwendet wird, das Bearbeitungsenzyme zu einem Ziel-DNA-Streifen leitet. Dort kann das Enzym schnell Gene herausschneiden und neue einfügen. Es scheint fantastisch, menschliche genetische Sequenzen „bearbeiten“ zu können. Ich stelle mir vor, dass Wissenschaftler im Labor DNA-Collagen erstellen, Gene ausschneiden und einfügen wie Kinder an einem Basteltisch und die unerwünschten Gene vollständig verwerfen. Es wäre der Albtraum eines Bioethikers, Protokolle zu erstellen, die regeln, wie und an wem diese Technologie eingesetzt wird.

Beispielsweise gab es Anfang des Jahres Aufruhr, als ein chinesisches Forschungslabor veröffentlichte, dass es versucht hatte, menschliche Embryonen genetisch zu verändern (siehe Originalartikel unter). Protein & Zelle, und die anschließende Kerfuffle bei Natur). Die Wissenschaftler untersuchten das Potenzial von CRISPR, das Gen anzugreifen, das für β-Thalassämie, eine erbliche Bluterkrankung, verantwortlich ist. Ihre Ergebnisse zeigten, dass es CRISPR zwar gelang, das β-Thalassämie-Gen abzuspalten, es wirkte sich jedoch auch auf andere Teile der DNA-Sequenz aus, was zu unbeabsichtigten Mutationen führte. Die Embryonen überlebten nicht, was die Notwendigkeit einer zuverlässigeren Technologie umso mehr unterstreicht.

Was das Altern betrifft, geht man davon aus, dass CRISPR dazu verwendet werden kann, altersbedingte Gene anzusprechen und Signalwege ein- oder auszuschalten, die zur Verlangsamung des Alterungsprozesses beitragen würden. Diese Methode könnte im Idealfall durch eine Impfung umgesetzt werden, aber die Technologie ist bei weitem nicht in der Lage, dieses Ziel zu erreichen, und niemand kann mit Sicherheit sagen, ob dies jemals der Fall sein wird. Es scheint, dass die grundlegende Umgestaltung des menschlichen Genoms und die Veränderung der Art und Weise, wie wir leben und (möglicherweise) sterben, noch ein Teil der Science-Fiction bleibt – vorerst.

Bionische Wesen

Wenn die Flut des Alterns nicht auf genetischer Ebene eingedämmt werden kann, können wir später nach Mechanismen suchen, um den Alterungsprozess zu unterbrechen und ein gesundes Leben zu verlängern. In diesem Moment der Geschichte sind Prothesen und Organtransplantationen an der Tagesordnung – spektakuläre technische Meisterleistungen, bei denen wir unsere biologischen Systeme und Organe verbessert und manchmal sogar ersetzt haben, um Leben zu retten. Wir erweitern weiterhin die Grenzen der menschlichen Schnittstelle. Technologie, digitale Realität und Fremdkörper sind tiefer denn je in unseren sozialen und physischen Körpern verankert. Während die Grenzen des menschlichen Organismus verschwimmen, frage ich mich, ab wann wir uns nicht mehr als streng „menschlich“ betrachten können.

Ein junges Mädchen, Hannah Warren, wurde 2011 ohne Luftröhre geboren. Sie konnte nicht alleine sprechen, essen oder schlucken und ihre Aussichten sahen nicht gut aus. Im Jahr 2013 unterzog sie sich jedoch einer bahnbrechendes Verfahren die eine aus ihren eigenen Stammzellen gezüchtete Luftröhre implantierte. Hannah erwachte nach dem Eingriff und konnte zum ersten Mal in ihrem Leben ohne Geräte atmen. Dieses Verfahren erregte große mediale Aufmerksamkeit; Sie war ein junges, süß aussehendes Mädchen und es war das erste Mal, dass der Eingriff in den USA durchgeführt wurde

Ein Chirurg namens Paolo Macchiarini hatte diese Behandlung jedoch bereits fünf Jahre zuvor in Spanien durchgeführt. Die Technik erfordert den Aufbau eines Gerüsts, das die Luftröhre aus künstlichen Nanofasern nachahmt. Das Gerüst wird dann mit den eigenen Stammzellen des Patienten, die aus seinem Knochenmark gewonnen wurden, „besiedelt“. Die Stammzellen werden sorgfältig kultiviert und können um das Gerüst herum wachsen, wodurch ein voll funktionsfähiger Körperteil entsteht. Der Reiz eines solchen Ansatzes besteht darin, dass er die Möglichkeit einer Abstoßung des transplantierten Organs durch den Körper drastisch verringert. Schließlich ist es aus eigenen Zellen aufgebaut!

Darüber hinaus entlastet es das Organspendesystem, das selten über ausreichend dringend benötigte Organe verfügt. Leider verstarb Hannah Warren später das selbe Jahr, aber das Erbe dieses Verfahrens lebt weiter, während Wissenschaftler über die Möglichkeiten und Grenzen einer solchen regenerativen Medizin – dem Aufbau von Organen aus Stammzellen – streiten.

Laut Macchiarini im Lanzetteim Jahr 2012: „Das ultimative Potenzial dieser stammzellbasierten Therapie besteht darin, menschliche Spenden und lebenslange Immunsuppression zu vermeiden und komplexe Gewebe und früher oder später ganze Organe ersetzen zu können.“

Auf diese scheinbar jubelnde Zeit folgte bald eine Kontroverse. Kritiker äußerten ihre Meinung Anfang 2014 in einem Leitartikel der Zeitschrift für Thorax- und Herz-Kreislauf-Chirurgie, was die Plausibilität von Macchiarinis Methoden in Frage stellt und seine Besorgnis über die hohen Sterblichkeitsraten ähnlicher Verfahren zum Ausdruck bringt. Später in diesem Jahr wurde das Karolinska-Institut in Stockholm, eine renommierte medizinische Universität, an der Macchiarini Gastprofessor ist, Ermittlungen eingeleitet in seine Arbeit ein. Während Macchiarini war vom Fehlverhalten freigesprochen Zu Beginn dieses Jahres zeigt es, wie zögerlich die wissenschaftliche Gemeinschaft angesichts von Fehltritten bei solch kritischen und neuen Arbeiten ist. Dennoch gibt es eine klinischen Studie Derzeit wird in den USA die Sicherheit und Wirksamkeit der stammzelltechnisch hergestellten Trachealtransplantation getestet. Die Studie wird voraussichtlich bis Ende dieses Jahres abgeschlossen sein.

Macchiarinis neuartiges Verfahren ist nicht der einzige Fortschritt bei der Herstellung maßgeschneiderter Organe – die Einführung des 3D-Druckers hat die Gesellschaft dazu gebracht, alles zu drucken, vom Bleistift bis zum Knochen. Einer Gruppe von Forschern aus Princeton gelang es 2013, einen Prototyp eines funktionsfähigen bionischen Ohrs zu drucken, was angesichts der schnellen Entwicklung der Technologie wie Äonen her vorkommt (siehe ihren Artikel in Nano-Buchstaben). Mittlerweile ist der 3D-Druck kommerziell angekommen, und es könnte durchaus zu einem Wettlauf der Biotech-Unternehmen darum kommen, wer das erste 3D-gedruckte Organ vermarkten kann.

Unternehmen aus San Diego Organovo ging 2012 an die Börse und nutzt 3D-Drucktechnologie, um die biomedizinische Forschung voranzutreiben, beispielsweise durch die Massenproduktion winziger Lebern für Drogentests. Der Vorteil des 3D-Drucks besteht darin, dass kein anfängliches Gerüst erforderlich ist und viel mehr Flexibilität bietet – man könnte möglicherweise elektronische Infrastruktur mit dem biologischen Gewebe verknüpfen und neue Funktionalitäten in Organe einfügen. Es gibt noch keine Anzeichen für den Druck vollwertiger Organe für die menschliche Transplantation, aber der Antrieb ist vorhanden, wie die Partnerschaft von Organovo mit dem zeigt Methusalah-Stiftung – eine weitere Idee des berüchtigten Aubrey de Grey.

Die Methuselah Foundation ist eine gemeinnützige Organisation, die Forschung und Entwicklung im Bereich der regenerativen Medizin finanziert und Berichten zufolge über 4 Millionen US-Dollar an verschiedene Partner spendet. Obwohl dies im Hinblick auf wissenschaftliche Forschung und Entwicklung nicht viel ist – laut ForbesGroße Pharmaunternehmen können zwischen 15 und 13 Milliarden US-Dollar pro Medikament ausgeben, und die biotechnologische Forschung und Entwicklung ist vergleichbar – es ist immer noch viel Geld.

Länger leben und die Tragödie des Tithonus

In der griechischen Mythologie ist Tithonus der Liebhaber von Eos, dem Titanen der Morgenröte. Tithonus ist der Sohn eines Königs und einer Wassernymphe, aber er ist sterblich. Eos, die ihren Geliebten unbedingt vor dem Tod retten möchte, bittet den Gott Zeus, Tithonus Unsterblichkeit zu schenken. Zeus verleiht Tithonus tatsächlich Unsterblichkeit, doch in einer grausamen Wendung erkennt Eos, dass sie vergessen hat, auch um ewige Jugend zu bitten. Tithonus lebt ewig, aber er altert weiter und verliert seine Fähigkeiten.

„Unsterbliches Alter neben unsterblicher Jugend / Und alles, was ich war, in Asche“, heißt es Alfred Tennyson in einem Gedicht, geschrieben aus der Perspektive des ewig verdammten Mannes. Wenn wir unseren Körper davon überzeugen können, doppelt so lange durchzuhalten, gibt es keine Garantie dafür, dass unser Geist diesem Beispiel folgen wird. Viele Menschen erkranken an Alzheimer oder anderen Formen der Demenz, bevor ihre körperliche Gesundheit nachlässt. Früher wurde allgemein behauptet, dass Neuronen nicht regeneriert werden können und die kognitiven Funktionen daher mit der Zeit irreversibel abnehmen würden.

Allerdings hat die Forschung mittlerweile eindeutig bewiesen, dass Neuronen tatsächlich regeneriert werden können und „Plastizität“ zeigen, also die Fähigkeit, neue Bahnen zu bilden und neue Verbindungen im Gehirn herzustellen. Grundsätzlich kann man einem alten Hund neue Tricks beibringen. Aber das reicht kaum aus, um einen Gedächtnisverlust über ein Leben von 160 Jahren zu verhindern (meine zukünftige Lebensspanne wäre für de Grey lächerlich, der behauptet, Menschen könnten bis zu 600 Jahre alt werden). Es ist kaum wünschenswert, ein langes Leben ohne geistige Fähigkeiten zu führen, um es zu genießen, aber seltsame neue Entwicklungen deuten darauf hin, dass es vielleicht noch Hoffnung gibt, unseren Geist und unsere Seele vor dem Absterben zu bewahren.

Im Oktober 2014 startete ein Forscherteam der Stanford University eine vielbeachtete Studie klinischen Studie die vorschlug, Alzheimer-Patienten Blut von jungen Spendern zu injizieren. Die Prämisse der Studie hat einen gewissen gruseligen Charakter, dem viele von uns skeptisch gegenüberstehen würden, aber sie basiert auf vielversprechenden Forschungsergebnissen, die bereits an Mäusen durchgeführt wurden.

Im Juni 2014 wurde ein Artikel in veröffentlicht Natur In der Zeitschrift einer Gruppe von Wissenschaftlern aus Stanford wird detailliert beschrieben, wie die Transfusion von jungem Blut in ältere Mäuse tatsächlich die Auswirkungen des Alterns im Gehirn von der molekularen auf die kognitive Ebene umkehrte. Die Forschung zeigte, dass die älteren Mäuse, wenn sie junges Blut erhielten, Neuronen nachwachsen ließen, mehr Konnektivität im Gehirn zeigten und über ein besseres Gedächtnis und eine bessere kognitive Funktion verfügten. In einem Interview mit der GuardianTony Wyss-Coray – einer der führenden Wissenschaftler, die an dieser Forschung arbeiten, und Professor für Neurologie an der Stanford University – sagte: „Dies eröffnet ein völlig neues Feld.“ Es zeigt uns, dass das Alter eines Organismus oder eines Organs wie des Gehirns nicht in Stein gemeißelt ist. Es ist formbar. Man kann es in die eine oder andere Richtung bewegen.“

Es ist nicht genau bekannt, welche Faktoren im Blut solch dramatische Auswirkungen haben, aber die Ergebnisse an Mäusen waren vielversprechend genug, um die Genehmigung einer klinischen Studie am Menschen zu ermöglichen. Wenn die Forschung gut voranschreitet, könnten wir möglicherweise einzelne Faktoren identifizieren, die das menschliche Gehirngewebe verjüngen, und ein Medikament entwickeln, das möglicherweise Alzheimer umkehrt und uns bis zum Ende der Zeit mit dem Lösen von Kreuzworträtseln beschäftigt.