Vananemisteadus: kas me saame elada igavesti ja kas peaksime?

Igapäevaseks inimeseks vananemine on lihtsalt aja möödumise tulemus. Vananemine võtab oma lõivu füüsiliselt, väljendudes hallide juuste, kortsude ja mäluhäiretena. Lõpuks annab tüüpilise kulumise kuhjumine teed tõsisematele haigustele ja patoloogiatele, nagu vähk või Alzheimeri tõbi või südamehaigused. Siis ühel päeval hingame kõik välja viimase hingetõmbe ja sukeldume ülimasse tundmatusse: surma. See vananemise kirjeldus, nii ebamäärane ja ebamäärane, kui see ka pole, on meile kõigile nii põhjalikult teada.

Siiski toimub ideoloogiline nihe, mis võib muuta viisi, kuidas me vanusest aru saame ja kogeme. Uued teadusuuringud vananemise bioloogiliste protsesside kohta ja biomeditsiiniliste tehnoloogiate arendamine, mis on suunatud vanusega seotud haigustele, tähistavad selget lähenemist vananemisele. Vananemist ei peeta tegelikult enam ajast sõltuvaks protsessiks, vaid pigem diskreetsete mehhanismide kuhjumiseks. Vananemist võiks selle asemel paremini kvalifitseerida kui haigust ennast.

Sisenege Aubrey de Grey, Cambridge'i doktorikraad, arvutiteaduse taustaga ja iseõppinud biomeditsiiniline gerontoloog. Tal on pikk habe, mis voolab üle pilliroogu meenutava rinna ja torso. Ta räägib kiiresti, sõnad tormavad suust välja võluva briti aktsendiga. Kiirkõne võib olla lihtsalt iseloomu veidrus või see võis areneda kiireloomulisusest, mida ta tunneb seoses sõjaga, mida ta peab vananemise vastu. De Gray on ettevõtte kaasasutaja ja teadusdirektor SENSi uurimisfond, heategevusorganisatsioon, mis on pühendunud vanusega seotud haiguste uurimise ja ravi edendamisele.

De Gray on meeldejääv tegelane, mistõttu veedab ta palju aega kõnesid pidades ja inimesi vananemisvastase liikumise eest kokku kutsudes. Ühes episoodis TED raadiotund, NPR, ennustab ta, et "Põhimõtteliselt on asjad, millesse võite surra 100- või 200-aastaselt, täpselt samasugused kui asjad, millesse võite surra 20- või 30-aastaselt."

Hoiatus: paljud teadlased rõhutavad kiiresti, et sellised ennustused on spekulatiivsed ja enne selliste suurte väidete esitamist on vaja lõplikke tõendeid. Tegelikult teatas MIT Technology Review 2005. aastal SENSi väljakutse, pakkudes 20,000 10,000 dollarit igale molekulaarbioloogile, kes suudab piisavalt tõestada, et SENS-i väited vananemise tagasipööramise kohta olid "õpitud arutelu vääritud". Seni pole keegi kogu auhinda nõudnud, välja arvatud üks märkimisväärne avaldus, mis kohtunike arvates oli piisavalt kõnekas, et teenida XNUMX XNUMX dollarit. See jätab aga meie, ülejäänud surelikud, maadlema tõenditega, mis on parimal juhul ebaselged, kuid piisavalt paljutõotavad, et teenida. selle tagajärgede arvestamine.

Pärast uurimistöö ja liiga optimistlike pealkirjade sõelumist olen otsustanud keskenduda vaid mõnele võtmevaldkonnale, millel on vananemise ja vanusega seotud haigustega seotud käegakatsutav tehnoloogia ja ravimeetodid.

Kas geenid hoiavad võtit?

Eluplaani võib leida meie DNA-st. Meie DNA on täis koode, mida me nimetame "geenideks"; geenid määravad, mis värvi on teie silmad, kui kiire on teie ainevahetus ja kas teil tekib teatud haigus. 1990. aastatel nimetas San Francisco ülikooli biokeemiauurija Cynthia Kenyon hiljuti 15. aastal teaduse 2015 parima naise hulka. Business Insider, tutvustas paradigmat muutvat ideed – et geenid võivad kodeerida ka seda, kui kaua me elame, ning teatud geenide sisse- või väljalülitamine võib pikendada tervena elatud eluiga. Tema esialgne uurimus keskendus sellele C. Elegans, pisikesed ussid, mida kasutatakse uuringutes mudelorganismidena, kuna neil on inimesega väga sarnased genoomi arengutsüklid. Kenyon leidis, et konkreetse geeni – Daf2 – väljalülitamine viis tema usside elueale kaks korda kauem kui tavalised ussid.

Veelgi põnevam on see, et ussid ei elanud lihtsalt kauem, vaid olid ka kauem tervemad. Kujutage ette, et elate 80-aastaseks ja 10 aastat sellest elust möödub nõrkuse ja haigustega võideldes. Võib kõhkleda 90-aastaseks elamise suhtes, kui see tähendaks 20 eluaastat, mida vaevavad vanusega seotud haigused ja halvem elukvaliteet. Kuid Kenyoni ussid elasid 160-aastaseks inimeseks ja ainult 5 aastat sellest elust veedeti "vanas eas". Artiklis aastal Eestkostja, Kenyon paljastas selle, mida mõned meist vaid salaja lootsid; "Sa lihtsalt mõtled:" Vau. Võib-olla võiksin olla see pikaealine uss." Sellest ajast alates on Kenyon olnud teedrajav teadustöö vananemisprotsessi kontrollivate geenide tuvastamiseks.

Idee seisneb selles, et kui leiame peamise geeni, mis kontrollib vananemisprotsessi, siis saame välja töötada ravimeid, mis katkestavad selle geeni raja, või kasutada geenitehnoloogia meetodeid, et seda täielikult muuta. 2012. aastal ilmus artikkel teadus avaldati uue geenitehnoloogia tehnika kohta nimega CRISPR-Cas9 (kergemini viidatakse kui CRISPR). CRISPR tungis järgmistel aastatel läbi kogu maailma uurimislaborite ja kuulutati sisse loodus kui biomeditsiiniliste uuringute suurim tehnoloogiline edusamm enam kui kümne aasta jooksul.

CRISPR on lihtne, odav ja tõhus meetod DNA redigeerimiseks, mis kasutab RNA segmenti – kandetuvi biokeemilist ekvivalenti –, mis suunab redigeerivad ensüümid sihtmärk-DNA ribale. Seal saab ensüüm kiiresti geene välja lõigata ja uusi sisestada. Tundub fantastiline, et on võimalik "redigeerida" inimese geneetilisi järjestusi. Ma kujutan ette, et teadlased loovad laboris DNA-kollaaže, lõikavad ja kleebivad geene nagu lapsed käsitöölauas, jättes soovimatud geenid täielikult kõrvale. Bioeetikute õudusunenägu oleks luua protokolle, mis reguleerivad, kuidas sellist tehnoloogiat kasutatakse ja kelle peal.

Näiteks tekkis selle aasta alguses kära, kui Hiina uurimislabor avaldas, et üritas inimese embrüoid geneetiliselt muundada (vaadake algset artiklit aadressil Valk ja rakkja sellele järgnev kerfuffle kl loodus). Teadlased uurisid CRISPR-i potentsiaali sihtida geeni, mis vastutab β-talasseemia, päriliku verehaiguse eest. Nende tulemused näitasid, et CRISPR-il õnnestus β-talasseemia geen välja lõigata, kuid see mõjutas ka teisi DNA järjestuse osi, põhjustades soovimatuid mutatsioone. Embrüod ellu ei jäänud, mis seda enam rõhutab vajadust töökindlama tehnoloogia järele.

Mis puudutab vananemist, siis arvatakse, et CRISPR-i saab kasutada vanusega seotud geenide sihtimiseks ja vananemisprotsessi aeglustamiseks mõeldud radade sisse- või väljalülitamiseks. Seda meetodit võiks ideaaljuhul kasutada vaktsineerimise teel, kuid tehnoloogia ei ole selle eesmärgi saavutamisele lähedal ja keegi ei saa otsustavalt öelda, kas see kunagi saavutatakse. Näib, et inimgenoomi põhimõtteline ümberkujundamine ning meie elu- ja (potentsiaalselt) suremise viiside muutmine jääb praegu ulme osaks.

Bioonilised olendid

Kui vananemislainet ei saa geneetilisel tasandil peatada, siis saame otsida mehhanisme, mis vananemisprotsessi katkestada ja tervena elatud elu pikendada. Praegusel ajaloohetkel on jäsemete proteesimine ja elundite siirdamine igapäevane – suurejoonelised inseneritegevused, mille käigus oleme elude päästmiseks täiustanud ja kohati ka täielikult asendanud oma bioloogilisi süsteeme ja elundeid. Jätkame inimliidese piiride nihutamist; tehnoloogia, digitaalne reaalsus ja võõrkehad on meie sotsiaalsesse ja füüsilisse kehasse rohkem juurdunud kui kunagi varem. Kui inimorganismi servad muutuvad häguseks, hakkan mõtlema, mis hetkel ei saa me end enam rangelt "inimeseks" pidada?

Noor tüdruk Hannah Warren sündis 2011. aastal ilma hingetoruta. Ta ei saanud iseseisvalt rääkida, süüa ega neelata ning tema väljavaated ei paistnud head. 2013. aastal läbis ta aga a murranguline protseduur kes implanteeris enda tüvirakkudest kasvatatud hingetoru. Hannah ärkas protseduurist ja sai esimest korda elus ilma masinateta hingata. See protseduur pälvis meedias palju tähelepanu; ta oli noor armsa välimusega tüdruk ja see oli esimene kord, kui protseduur USA-s läbi viidi

Kuid kirurg nimega Paolo Macchiarini oli selle ravi pioneeriks juba viis aastat varem Hispaanias läbi viinud. Tehnika nõuab karkassi ehitamist, mis jäljendab hingetoru tehislikest nanokiududest. Seejärel "külvatakse" tellingutele patsiendi enda tüvirakud, mis on kogutud tema luuüdist. Tüvirakke kasvatatakse hoolikalt ja neil lastakse kasvada ümber tellingute, moodustades täielikult toimiva kehaosa. Sellise lähenemisviisi võlu seisneb selles, et see vähendab drastiliselt võimalust, et keha lükkab siirdatud organi tagasi. Lõppude lõpuks on see ehitatud nende endi rakkudest!

Lisaks leevendab see survet elundidoonorlussüsteemist, millel on harva hädasti vajalikke elundeid. Kahjuks suri Hannah Warren hiljem samal aastal, kuid selle protseduuri pärand elab edasi, kui teadlased võitlevad sellise regeneratiivse meditsiini võimaluste ja piirangute üle – tüvirakkudest elundeid ehitades.

Vastavalt Macchiarini aastal Lantsettaastal 2012: "Selle tüvirakkudel põhineva teraapia ülim potentsiaal on vältida inimeste annetamist ja elukestvat immunosupressiooni ning olla võimeline asendama keerulisi kudesid ja varem või hiljem terveid elundeid."

Peagi järgnesid sellele näiliselt juubeldavale perioodile vaidlused. Kriitikud avaldasid oma arvamust 2014. aasta alguses an juhtkiri aasta Rindkere ja südame-veresoonkonna kirurgia ajakiri, mis seab kahtluse alla Macchiarini meetodite usutavuse ja näitab muret sarnaste protseduuride kõrge suremuse pärast. Hiljem samal aastal Stockholmi Karolinska Instituut, mainekas meditsiiniülikool, kus Macchiarini on külalisprofessor. juurdlusi algatanud tema töösse. Sel ajal kui Macchiarini oli üleastumisest vabastatud Selle aasta alguses näitab see teadusringkondade kõhklusi selliste kriitiliste ja uute töödega seotud vigade pärast. Sellest hoolimata on olemas a kliinilises uuringus USA-s katsetatakse praegu tüvirakkudega konstrueeritud hingetoru siirdamise ohutust ja tõhusust ning uuring viiakse hinnanguliselt lõpule selle aasta lõpuks.

Macchiarini uudne protseduur ei ole ainus samm edasi eritellimusel valmistatud elundite loomisel – 3D-printeri tulek on ühiskond valmis printima kõike alates pliiatsitest kuni luudeni. Ühel Princetoni teadlaste rühmal õnnestus 2013. aastal printida funktsionaalse bioonilise kõrva prototüüp, mis tundub olevat eonid tagasi, arvestades, kui kiiresti tehnoloogia on arenenud (vt nende artiklit Nano tähed). 3D-printimine on nüüdseks muutunud kommertslikuks ja biotehnoloogiaettevõtete vahel võib tekkida võidujooks, et näha, kes suudab turustada esimest 3D-prinditud orelit.

San Diegos asuv ettevõte Organovo tuli börsile 2012. aastal ja on kasutanud 3D-printimise tehnoloogiat biomeditsiiniliste uuringute edendamiseks, näiteks tootnud masstootmises pisikesi maksa, mida kasutatakse ravimite testimisel. 3D-printimise eelisteks on see, et see ei nõua esialgset tellinguid ja annab palju rohkem paindlikkust – potentsiaalselt saaks bioloogilise koega põimida elektroonilise infrastruktuuri ja sisestada elunditesse uusi funktsioone. Täielike elundite trükkimisest inimesele siirdamiseks pole veel märke, kuid see on olemas, nagu näitab Organovo partnerlus Metuusala fond – kurikuulsa Aubrey de Grey järjekordne vaimusünnitus.

Metuusala sihtasutus on mittetulundusühing, mis rahastab regeneratiivse meditsiini uurimis- ja arendustegevust, annetades väidetavalt erinevatele partneritele üle 4 miljoni dollari. Kuigi see pole teadusliku uurimis- ja arendustegevuse seisukohast palju – vastavalt Forbes, saavad suured farmaatsiaettevõtted kulutada 15–13 miljardit dollarit ravimi kohta ning biotehnoloogia teadus- ja arendustegevus on võrreldav – see on ikkagi suur raha.

Kauem elamine ja Tithonuse tragöödia

Kreeka mütoloogias on Tithonus Eose armastaja, koidu titaan. Tithonus on kuninga ja vesinümfi poeg, kuid ta on surelik. Eos, kes soovib meeleheitlikult päästa oma väljavalitu võimalikust surmast, palub jumal Zeusil kinkida Tithonusele surematus. Zeus kinkib Tithonusele tõepoolest surematuse, kuid julmal kombel mõistab Eos, et unustas ka igavest noorust paluda. Tithonus elab igavesti, kuid ta vananeb ja kaotab oma võimed.

"Surematu vanus surematu nooruse kõrval / Ja kõik, mis ma olin, tuhas" ütleb Alfred Tennyson luuletuses, mis on kirjutatud igaveseks neetud mehe vaatenurgast. Kui suudame veenda oma keha kaks korda kauem vastu pidama, pole mingit garantiid, et meie mõistus järgib seda. Paljud inimesed langevad Alzheimeri tõve või muud tüüpi dementsuse ohvriks enne, kui nende füüsiline tervis hakkab halvenema. Varem väideti laialdaselt, et neuroneid ei saa taastada, mistõttu kognitiivne funktsioon langeb aja jooksul pöördumatult.

Kuid uuringud on nüüd kindlalt tõestanud, et neuroneid saab tegelikult regenereerida ja neil on "plastilisus", mis on võime moodustada uusi teid ja luua ajus uusi ühendusi. Põhimõtteliselt saab vanale koerale uusi trikke õpetada. Kuid vaevalt sellest piisab mälukaotuse vältimiseks 160-aastase eluea jooksul (minu tulevane eluiga oleks naeruväärne de Greyle, kes väidab, et inimesed võivad jõuda 600-aastaseks). Vaevalt on soovitav elada pikka elu ilma vaimsete võimeteta, et seda nautida, kuid kummalised uued arengud viitavad sellele, et võib-olla on veel lootust päästa meie vaimud ja vaimud närbumisest.

2014. aasta oktoobris alustas Stanfordi ülikooli teadlaste meeskond laialdast reklaami kliinilises uuringus mis tegi ettepaneku infundeerida Alzheimeri tõvega patsientidele noorte doonorite verd. Uuringu eeldusel on teatav õudne kvaliteet, mille suhtes paljud meist oleksid skeptilised, kuid see põhineb paljulubavatel hiirtel juba tehtud uuringutel.

Juunis 2014 avaldati artikkel aastal loodus Stanfordi teadlaste rühm kirjeldab üksikasjalikult, kuidas noore vere ülekandmine vanematele hiirtele tegelikult muutis vananemise mõju ajus molekulaarselt kognitiivsele tasemele. Uuring näitas, et vanematel hiirtel kasvasid noore vere saamisel tagasi neuronid, neil on ajus rohkem ühenduvust ning neil on parem mälu ja kognitiivne funktsioon. Intervjuus ajakirjaga HooldajaTony Wyss-Coray – üks selle uuringuga tegelevatest juhtivatest teadlastest ja Stanfordi neuroloogiaprofessor – ütles: „See avab täiesti uue valdkonna. See ütleb meile, et organismi või organi nagu aju vanus ei ole kivisse kirjutatud. See on tempermalmist. Saate seda ühes või teises suunas liigutada.

Pole täpselt teada, millised tegurid veres selliseid dramaatilisi mõjusid põhjustavad, kuid hiirte tulemused olid piisavalt paljulubavad, et võimaldada kliinilise uuringu heakskiitmist inimestel. Kui uuringud kulgevad hästi, võiksime potentsiaalselt tuvastada üksikud tegurid, mis noorendavad inimese ajukude ja luua ravimi, mis võib Alzheimeri tõve tagasi pöörata ja hoida meid ristsõnu lahendamas kuni aegade lõpuni.