La scienco de maljuniĝo: Ĉu ni povas vivi eterne, kaj ĉu ni devas?

Maljuniĝo al la ĉiutaga homo estas simple la rezulto de la paso de la tempo. Maljuniĝo estas fizike, manifestiĝante en grizaj haroj, sulkoj kaj memoraj singultoj. Fine, la amasiĝo de tipa eluziĝo cedas lokon al pli seriozaj malsanoj kaj patologioj, kiel kancero, aŭ Alzheimer aŭ kormalsano. Tiam, unu tagon ni ĉiuj elspiras finan spiron kaj plonĝas en la finfinan nekonataĵon: morton. Ĉi tiu priskribo de maljuniĝo, kiel ajn malklara kaj nedefinitiva, estas io tiel fundamente konata de ĉiu kaj ĉiuj el ni.

Tamen, okazas ideologia ŝanĝo, kiu eble revolucios la manieron kiel ni komprenas kaj spertas aĝon. Aperanta esplorado pri la biologiaj procezoj de maljuniĝo, kaj evoluigado de biomedicinaj teknologioj celantaj aĝ-rilatan malsanon, signifas klaran aliron al maljuniĝo. Maljuniĝo, fakte, ne plu estas konsiderata tempo-dependa procezo, sed prefere amasiĝo de diskretaj mekanismoj. Maljuniĝo, anstataŭe, povus esti pli bone kvalifikita kiel malsano mem.

Eniru Aubrey de Grey, Kembriĝa PhD kun fono en komputiko, kaj memlernita biomedicina gerontologo. Li havas longan barbon kiu fluas super lia kan-simila brusto kaj torso. Li parolas rapide, vortoj elkurantaj el lia buŝo en ĉarma brita akĉento. La rapida fajra parolado povus simple esti karaktero strangaĵo, aŭ ĝi povus esti evoluinta el la urĝecsento, kiun li sentas rilate la militon, kiun li faras kontraŭ maljuniĝo. De Gray estas la kunfondinto kaj Chief Science Officer de SENS Esplora Fondaĵo, bonfarado kiu estas dediĉita al avancado de esplorado kaj terapio por aĝ-rilata malsano.

De Gray estas memorinda karaktero, tial li pasigas multe da tempo donante paroladojn kaj kunvenante homojn por la kontraŭ-maljuniĝanta movado. En epizodo de TED Radio Hour de NPR, li antaŭdiras ke "Esence, la specoj de aĵoj, kiujn vi povus morti je la aĝo de 100 aŭ 200 jaroj, estus ekzakte la samaj kiel la specoj de aĵoj, pri kiuj vi povus morti en la aĝo de 20 aŭ 30 jaroj."

Averto: multaj sciencistoj rapide atentus, ke tiaj antaŭdiroj estas konjektaj kaj necesas definitiva pruvo antaŭ fari tiajn grandajn asertojn. Fakte, en 2005, MIT Technology Review anoncis la SENS Defio, ofertante 20,000 USD al iu molekula biologo kiu povis sufiĉe pruvi ke SENS-asertoj koncerne la inversigon de maljuniĝo estis "malindaj je klera debato". Ĝis nun, neniu postulis la plenan premion krom unu rimarkinda submetaĵo, kiun la juĝistoj sentis sufiĉe elokventa por gajni $ 10,000. Ĉi tio lasas la ceterajn el ni mortontojn, tamen, batali kun pruvo kiu estas nekonkludebla en la plej bona kazo, sed sufiĉe promesanta por meriti. konsidero de ĝiaj implicoj.

Post ekzamenado de amasoj da esplorado kaj tro optimismaj fraptitoloj, mi decidis koncentriĝi nur pri kelkaj ŝlosilaj esplorkampoj, kiuj havas palpeblan teknologion kaj terapiojn rilate al maljuniĝo kaj maljuniĝo-rilata malsano.

Ĉu genoj tenas la ŝlosilon?

La plano por vivo troviĝas en nia DNA. Nia DNA estas plena de kodoj, kiujn ni nomas 'genoj'; genoj estas kiuj determinas kian koloron estos viaj okuloj, kiom rapide via metabolo estas, kaj ĉu vi disvolvos certan malsanon. En la 1990-aj jaroj, Cynthia Kenyon, biokemio-esploristo ĉe la Universitato de San Francisco kaj lastatempe nomis unu el la plej bonaj 15 virinoj en scienco en 2015 de Komerca Internulo, lanĉis paradigm-ŝanĝantan ideon - ke genoj ankaŭ povus ĉifri kiom longe ni vivas, kaj ŝalti aŭ malŝalti certajn genojn povus plilongigi sanan vivdaŭron. Ŝia komenca esplorado temigis C. Elegans, etaj vermoj kiuj estas utiligitaj kiel modelorganismoj por esplorado ĉar ili havas tre similajn genarajn evoluciklojn al homoj. Kenyon trovis, ke malŝalti specifan genon - Daf2 - rezultigis ŝiajn vermojn vivantajn duoble pli longe ol regulaj vermoj.

Eĉ pli ekscite, la vermoj ne simple vivis pli longe, sed ili estis pli sanaj ankaŭ pli longe. Imagu, ke vi vivas ĝis 80 kaj 10 jaroj de tiu vivo estas pasigitaj luktante kun malforteco kaj malsano. Oni povus heziti pri vivi ĝis 90 se tio signifus pasigi 20 jarojn da vivo plagita de aĝo-rilataj malsanoj kaj pli malalta vivokvalito. Sed la vermoj de Kenyon vivis ĝis la homa ekvivalento de 160 jaroj kaj nur 5 jaroj de tiu vivo estis pasigitaj en "maljuneco". En artikolo en la Gardanto, Kenyon malkovris tion, kion iuj el ni nur sekrete esperus; “Vi nur pensas, 'Ve. Eble mi povus esti tiu longviva vermo." Ekde tiam, Kenyon iniciatis esploradon pri identigado de genoj kiuj kontrolas la maljuniĝan procezon.

La ideo estas, ke se ni povas trovi majstran genon, kiu kontrolas la maljuniĝan procezon, tiam ni povas evoluigi drogojn, kiuj interrompas la vojon de tiu geno, aŭ uzi genetikajn teknikojn por ŝanĝi ĝin entute. En 2012, artikolo en scienco estis publikigita pri nova tekniko de genetika inĝenierado nomita CRISPR-Cas9 (pli facile referita kiel CRISPR). CRISPR balais tra esplorlaboratorioj tutmonde la sekvajn jarojn kaj estis anoncita naturo kiel la plej granda teknologia progreso en biomedicina esplorado en pli ol jardeko.

CRISPR estas simpla, malmultekosta kaj efika metodo de redaktado de DNA, kiu uzas segmenton de RNA - la biokemia ekvivalento de leĝkolombo - kiu gvidas redakti enzimojn al cela DNA-strio. Tie, la enzimo povas rapide eltranĉi genojn kaj enmeti novajn. Ŝajnas fantazia, povi 'redakti' homajn genetikajn sekvencojn. Mi imagas, ke sciencistoj kreas glumozaikojn de DNA en la laboratorio, tranĉante kaj algluante genojn kiel infanoj ĉe metia tablo, forĵetante la nedeziratajn genojn entute. Estus la koŝmaro de bioetikisto krei protokolojn kiuj reguligas kiel tia teknologio estas uzata, kaj pri kiu.

Ekzemple, estis tumulto pli frue ĉi-jare kiam ĉina esplorlaboratorio publikigis ke ĝi provis genetike modifi homajn embriojn (kontrolu la originalan artikolon ĉe Proteino & Ĉelo, kaj la posta kerfuffle ĉe naturo). La sciencistoj esploris la potencialon de CRISPR celi la genon respondecan por β-talasemio, hereda sangomalsano. Iliaj rezultoj montris, ke CRISPR sukcesis fendi la β-talasemian genon, sed ĝi ankaŭ influis aliajn partojn de la DNA-sekvenco rezultigante neintencitajn mutaciojn. La embrioj ne pluvivis, kio des pli emfazas la bezonon de pli fidinda teknologio.

Kiel ĝi rilatas al maljuniĝo, estas imagite, ke CRISPR povas esti uzata por celi aĝ-rilatajn genojn kaj ŝalti aŭ malŝalti vojojn, kiuj helpus malrapidigi la maljuniĝan procezon. Ĉi tiu metodo povus esti liverita, ideale, per vakcinado, sed la teknologio estas nenie proksime al atingi ĉi tiun celon kaj neniu povas diri decide, ĉu ĝi iam faros. Ŝajnas, ke esence rekonstrui la homan genaron kaj ŝanĝi la manieron kiel ni vivas kaj (eble) mortas restas parto de sciencfikcio - nuntempe.

Bionaj Estaĵoj

Se la tajdo de maljuniĝo ne povas esti bremsita je la genetika nivelo, tiam ni povas serĉi mekanismojn pli malsupre sur la vojo por interrompi la maljuniĝan procezon kaj plilongigi sanajn vivojn. En ĉi tiu momento en la historio, prostetaj membroj kaj organtransplantaĵoj estas ordinaraj - spektaklaj heroaĵoj de inĝenieristiko kie ni plibonigis, kaj foje tute anstataŭigis, niajn biologiajn sistemojn kaj organojn por savi vivojn. Ni daŭre puŝas la limojn de homa interfaco; teknologio, cifereca realeco kaj fremda materio estas pli enradikiĝintaj ol iam en niaj sociaj kaj fizikaj korpoj. Dum la randoj de la homa organismo malklariĝas, mi komencas demandi, en kiu punkto ni ne plu povas konsideri nin strikte ‘homaj’?

Juna knabino, Hannah Warren, naskiĝis en 2011 sen trakeo. Ŝi ne povis paroli, manĝi aŭ gluti memstare, kaj ŝiaj perspektivoj ne aspektis bone. En 2013 ŝi tamen suferis pionira procedo tio enplantis trakeon kreskintan el siaj propraj stamĉeloj. Hannah vekiĝis de la proceduro kaj povis spiri, sen maŝinoj, por la unua fojo en sia vivo. Ĉi tiu proceduro akiris multe da amaskomunikila atento; ŝi estis juna, dolĉaspekta knabino kaj estis la unua fojo, ke la proceduro iam estis farita en Usono.

Tamen, kirurgo nomita Paolo Macchiarini jam efektivigis pioniris ĉi tiun traktadon kvin jarojn pli frue en Hispanio. La tekniko postulas konstrui eŝafodon kiu imitas la trakeon de artefaritaj nanofibroj. La skafaldaro tiam estas "semita" kun la propraj stamĉeloj de la paciento rikoltitaj de ilia osta medolo. La stamĉeloj estas zorge kultivitaj kaj permesitaj kreski ĉirkaŭ la skafaldaro, formante plene funkcian korpoparton. La allogo de tia aliro estas, ke ĝi draste reduktas la eblecon, ke la korpo malakceptu la transplantitan organon. Post ĉio, ĝi estas konstruita el siaj propraj ĉeloj!

Aldone, ĝi malpezigas premon de la organdonaca sistemo, kiu malofte havas sufiĉe da provizo de neespere bezonataj organoj. Hannah Warren, bedaŭrinde, forpasis poste la saman jaron, sed la heredaĵo de tiu proceduro vivas dum sciencistoj batalas super la eblecoj kaj limigoj de tia regenera medicino - konstruante organojn de stamĉeloj.

Laŭ Macchiarini en la Lancetoen 2012, "La finfina potencialo de ĉi tiu stamĉelo bazita terapio estas eviti homan donacon kaj dumvivan imunosupresion kaj povi anstataŭigi kompleksajn histojn kaj, baldaŭ aŭ malfrue, tutajn organojn."

Konflikto baldaŭ sekvis ĉi tiun ŝajne jubila periodon. Kritikistoj esprimis siajn opiniojn frue en 2014 en an eldonejo en la Ĵurnalo de Toraka kaj Kardiovaskula Kirurgio, pridubante la verŝajnecon de la metodoj de Macchiarini kaj montrante konzernon super altaj mortoprocentaĵoj de similaj proceduroj. Poste tiun jaron, la Karolinska Instituto en Stokholmo, prestiĝa medicina universitato kie Macchiarini estas alvojaĝanta profesoro, lanĉis esplorojn en lian laboron. Dum Macchiarini estis liberigite de miskonduto pli frue ĉi-jare, ĝi ja pruvas la heziton en la scienca komunumo pri mispaŝoj en tia kritika kaj nova laboro. Tamen, estas a klinika testo nuntempe en Usono testas la sekurecon kaj efikecon de la trakea transplantado de stamĉeloj kaj oni taksas, ke la studo estos finita antaŭ la fino de ĉi tiu jaro.

La nova proceduro de Macchiarini ne estas la sola paŝo antaŭen en kreado de laŭmezuraj organoj - la apero de la 3D presilo havas socion preta presi ĉion de krajonoj ĝis ostoj. Unu grupo de esploristoj de Princeton sukcesis presi prototipon de funkcia biona orelo en 2013, kiu ŝajnas antaŭ eonoj pro kiom rapide la teknologio disvolviĝis (vidu ilian artikolon en Nano-Leteroj). 3D presado fariĝis komerca nun, kaj povas bone esti vetkuro por bioteknologiaj kompanioj por vidi kiu povas surmerkatigi la unuan 3D presitan organon.

San Diego-bazita firmao Organovo publikiĝis en 2012 kaj uzis 3D-presan teknologion por antaŭenigi biomedicinan esploradon, ekzemple, amasproduktante etajn hepatojn por esti uzataj en drogtestado. La avantaĝoj de 3D-presado estas, ke ĝi ne postulas la komencan skafaldaron kaj ĝi provizas multe pli da fleksebleco - oni eble povus interplekti elektronikan infrastrukturon kun la biologia histo kaj enmeti novajn funkciojn en organojn. Ankoraŭ ne estas signoj de presado de plenkreskaj organoj por homa transplantado, sed la veturado ekzistas kiel indikite de la partnereco de Organovo kun la Fondaĵo Methuselah – alia ideo de fifama Aubrey de Grey.

La Fondaĵo Methuselah estas ne-profita organizaĵo, kiu financas esploradon kaj evoluon pri regenera medicino, laŭdire donacante pli ol 4 milionojn USD al diversaj partneroj. Dum ĉi tio ne estas multe pri scienca R&D - laŭ Forbes, grandaj farmaciaj kompanioj povas elspezi ie ajn de $15 milionoj ĝis $13 miliardoj per drogo, kaj bioteknologia R&D estas komparebla - ĝi ankoraŭ estas multe da mono.

Vivante pli longe kaj la tragedio de Tithonus

En greka mitologio, Tithonus estas la amanto de Eoso, Titano de la tagiĝo. Titono estas filo de reĝo kaj akvonimfo, sed li estas mortema. Eoso, malespera savi sian amanton de eventuala morto, petegas la dion Zeŭso por donaci al Tithonus senmortecon. Zeŭso ja donas senmortecon al Tithonus, sed en kruela tordaĵo, Eoso ekkomprenas ke ŝi forgesis peti eternan junecon ankaŭ. Tithonus vivas eterne, sed li daŭre maljuniĝas kaj perdas siajn kapablojn.

"Senmorta aĝo apud senmorta juneco / Kaj ĉio, kion mi estis, en cindro" diras Alfred Tennyson en poemo verkita el la perspektivo de la eterne damnita viro. Se ni kapablas persvadi niajn korpojn daŭri duoble pli longe, ne estas garantio, ke niaj mensoj sekvos la ekzemplon. Multaj homoj falas predon de Alzheimer aŭ aliaj specoj de demenco antaŭ ol ilia fizika sano komencas malsukcesi. Kutime estis vaste asertite, ke neŭronoj ne povas esti regeneritaj, do kogna funkcio neinversigeble malkreskus kun la tempo.

Tamen, esplorado nun firme konstatis, ke neŭronoj povas fakte esti regeneritaj kaj pruvi 'plastikecon', kio estas la kapablo formi novajn vojojn kaj krei novajn ligojn en la cerbo. Esence, vi povas instrui al maljuna hundo novajn lertaĵojn. Sed ĉi tio apenaŭ sufiĉas por malhelpi memorperdon dum vivdaŭro de 160 jaroj (mia iranta estonta vivdaŭro estus ridinda por de Grey, kiu asertas, ke homoj povas atingi eĉ 600 jarojn). Apenaŭ estas dezirinde vivi longan vivon sen iaj mensaj kapabloj por ĝui ĝin, sed strangaj novaj evoluoj indikas, ke eble ankoraŭ ekzistas espero por savi niajn mensojn kaj spiritojn de velko.

En oktobro 2014, teamo de esploristoj en Universitato Stanford komencis tre diskonigitan klinika testo tio proponis infuzi pacientojn de Alzheimer per sango de junaj donacantoj. La kondiĉo de la studo havas certan malican kvaliton, pri kiu multaj el ni estus skeptikaj, sed ĝi baziĝas sur promesplena esplorado jam farita sur musoj.

En junio 2014, artikolo estis publikigita en naturo revuo de grupo de sciencistoj de Stanfordo detaliganta kiel transfuzi junan sangon en pli maljunajn musojn fakte inversigis la efikojn de maljuniĝo en la cerbo de la molekula ĝis la kogna nivelo. La esplorado montris, ke la pli maljunaj musoj, ricevinte junan sangon, rekreskus neŭronojn, montrus pli da konektebleco en la cerbo kaj havus pli bonan memoron kaj kognan funkcion. En intervjuo kun la kuratoro, Tony Wyss-Coray - unu el la ĉefaj sciencistoj laborantaj pri ĉi tiu esplorado, kaj profesoro pri neŭrologio ĉe Stanfordo - diris, "Ĉi tio malfermas tute novan kampon. Ĝi diras al ni, ke la aĝo de organismo, aŭ organo kiel la cerbo, ne estas skribita en ŝtono. Ĝi estas modebla. Vi povas movi ĝin en unu direkton aŭ alian.”

Estas nekonate precize kiaj faktoroj en la sango kaŭzas tiajn dramajn efikojn, sed la rezultoj en musoj estis sufiĉe promesplenaj por permesi ke klinika testo estu aprobita en homoj. Se la esploro daŭras bone, tiam ni povus identigi unuopajn faktorojn, kiuj rejunigas homan cerban histon kaj krei drogon, kiu povas bone renversi Alzheimer-on kaj teni nin solvi krucvortojn ĝis la fino de la tempo.