De wittenskip fan fergrizing: kinne wy ​​foar ivich libje, en moatte wy?

Ferâldering foar de deistige minske is gewoan it resultaat fan it ferrin fan 'e tiid. Fergrizing nimt fysyk syn tol, manifestearret him yn grize hieren, rimpels, en ûnthâld hik. Uteinlik makket de accumulation fan typyske slijtage plak foar mear serieuze sykte en patology, lykas kanker, as Alzheimer's, of hertsykte. Dan, op in dei, útblaze wy allegear in lêste azem en dûke yn it ultime ûnbekende: de dea. Dizze beskriuwing fan fergrizing, sa vague en un-definityf as it kin wêze, is wat sa fûneminteel bekend foar elk fan ús.

D'r is lykwols in ideologyske ferskowing dy't de manier wêrop wy leeftyd begripe en belibje kinne revolúsjonearje. Opkommende ûndersyk nei de biologyske prosessen fan fergrizing, en it ûntwikkeljen fan biomedyske technologyen rjochte op leeftyd-relatearre sykte, betsjutte in ûnderskate oanpak foar fergrizing. Fergrizing wurdt trouwens net langer beskôge as in tiid-ôfhinklik proses, mar earder in accumulation fan diskrete meganismen. Fergrizing koe ynstee better kwalifisearre wurde as in sykte sels.

Fier Aubrey de Grey yn, in Cambridge PhD mei in eftergrûn yn kompjûterwittenskip, en autodidakt biomedysk gerontolooch. Hy hat in lang burd dat oer syn reid-like boarst en romp streamt. Hy sprekt fluch, wurden rinne him út 'e mûle yn in sjarmante Britske aksint. De rappe-fjoer-taspraak koe gewoan in karaktereigendom wêze, of it koe evoluearre hawwe út it gefoel fan urginsje dat hy fielt oangeande de oarloch dy't hy fiert tsjin fergrizing. De Gray is de mei-oprjochter en Chief Science Officer fan SENS Research Foundation, in woldiedigens dy't wijd is oan it fuortsterkjen fan ûndersyk en behanneling foar leeftyd-relatearre sykte.

De Gray is in memorabel karakter, en dêrom besteget er in protte tiid oan it jaan fan petearen en it sammeljen fan minsken foar de anti-agingbeweging. Op in ôflevering fan TED Radio Hour troch NPR, hy foarseit dat "Yn prinsipe, de soarten dingen wêrfan jo kinne stjerre op 'e leeftyd fan 100 of 200 soe krekt itselde wêze as de soarten dingen wêrfan jo kinne stjerre op' e leeftyd fan 20 of 30."

In warskôging: in protte wittenskippers soene der rap op wize dat sokke foarsizzings spekulatyf binne en d'r ferlet is fan definityf bewiis foardat se sokke grutte oanspraken meitsje. Yn feite, yn 2005 kundige MIT Technology Review de SENS Challenge, it oanbieden fan $ 20,000 oan elke molekulêre biolooch dy't genôch oanwize koe dat SENS-oanspraken oangeande de omkearing fan ferâldering "ûnweardich fan leard debat" wiene. Oant no ta hat gjinien de folsleine priis opeaske, útsein ien opmerklike yntsjinjen dy't de rjochters fielden wie wolsprekkend genôch om $ 10,000 te fertsjinjen. beskôging fan syn gefolgen.

Nei it siften troch terpen fan ûndersyk en te optimistyske krantekoppen, haw ik besletten om allinich te fokusjen op in pear wichtige gebieten fan ûndersyk dy't taastbere technology en terapyen hawwe relatearre oan fergrizing en leeftyd-relatearre sykte.

Hâld genen de kaai?

De blauwdruk foar it libben is te finen yn ús DNA. Us DNA is fol mei koades dy't wy 'genen' neame; genen binne wat bepale hokker kleur jo eagen sille wêze, hoe fluch jo stofwikseling is, en oft jo in bepaalde sykte sille ûntwikkelje. Yn 'e jierren '1990 beneamde Cynthia Kenyon, in biogemy-ûndersiker oan 'e Universiteit fan San Francisco en koartlyn ien fan 'e top 15 froulju yn 'e wittenskip yn 2015 troch Business Insider, yntrodusearre in paradigma-feroarjende idee - dat genen ek koe kodearje hoe lang wy libje, en it yn- of útskeakeljen fan bepaalde genen kin in sûne libbensspanne ferlingje. Har earste ûndersyk rjochte him op C. Elegans, lytse wjirms dy't brûkt wurde as modelorganismen foar ûndersyk, om't se heul ferlykbere genoomûntwikkelingssyklusen hawwe as minsken. Kenyon fûn dat it útskeakeljen fan in spesifyk gen - Daf2 - resultearre yn har wjirmen libben twa kear sa lang as gewoane wjirms.

Noch spannender, de wjirms libbe net gewoan langer, mar se wiene ek langer sûner. Stel jo foar dat jo libje oant 80 en 10 jier fan dat libben wurdt bestege oan wrakseling en sykte. Men kin twifelje oer libjen oant 90 as it betsjutte dat 20 jier fan it libben pleage wurde mei leeftydsrelatearre sykten en legere leefberens. Mar de wjirmen fan Kenyon libbe oant it minsklik ekwivalint fan 160 jier en mar 5 jier fan dat libben waard trochbrocht yn 'âldere leeftyd'. Yn in artikel yn De wachter, Kenyon lei bleat wat guon fan ús allinne temûk hoopje soene; "Jo tinke gewoan," Wow. Miskien soe ik dy wjirm mei lang libben wêze kinne.'" Sûnt dy tiid hat Kenyon pionierswurk dien foar it identifisearjen fan genen dy't it ferâlderingsproses kontrolearje.

It idee is dat as wy in mastergen kinne fine dat it fergrizingproses kontrolearret, dan kinne wy ​​medisinen ûntwikkelje dy't it paad fan dat gen ûnderbrekke, of genetyske technyktechniken brûke om it hielendal te feroarjen. Yn 2012, in artikel yn Wittenskip waard publisearre oer in nije technyk fan genetyske technyk neamd CRISPR-Cas9 (makliker oantsjutten as CRISPR). CRISPR sweefde de folgjende jierren wrâldwiid troch ûndersykslaboratoria en waard yntrodusearre Natuer as de grutste technologyske foarútgong yn biomedysk ûndersyk yn mear as in desennia.

CRISPR is in ienfâldige, goedkeape en effektive metoade foar it bewurkjen fan DNA dy't in segmint fan RNA brûkt - it biogemyske ekwivalint fan in dragerduif - dy't it bewurkjen fan enzymen liedt nei in doel DNA-strip. Dêr kin it enzym gau genen útknippe en nije ynfoegje. It liket fantastysk, om minsklike genetyske sekwinsjes 'bewurkje' te kinnen. Ik stel my foar dat wittenskippers collages fan DNA yn it laboratoarium meitsje, genen snije en plakke lykas bern by in ambachtstafel, en de net-winske genen hielendal wegerje. It soe de nachtmerje fan in bioethicist wêze om protokollen te meitsjen dy't regelje hoe't sokke technology wurdt brûkt, en op wa.

Bygelyks, d'r wie earder dit jier opskuor doe't in Sineesk ûndersykslabo publisearre dat it hie besocht minsklike embryo's genetysk te feroarjen (besjoch it orizjinele artikel op Protein & Cell, en de folgjende kerfuffle by Natuer). De wittenskippers ûndersochten it potensjeel fan CRISPR om it gen te rjochtsjen dat ferantwurdlik is foar β-thalassemia, in erflike bloedstoornis. Harren resultaten lieten sjen dat CRISPR it slagge om it β-thalassemia-gen út te knipjen, mar it beynfloedet ek oare dielen fan 'e DNA-sekwinsje, wat resultearre yn ûnbedoelde mutaasjes. De embryo's hawwe net oerlibbe, wat des te mear beklammet de needsaak foar mear betroubere technology.

As it relatearret oan fergrizing, wurdt it foarsteld dat CRISPR kin wurde brûkt om leeftyd-relatearre genen te rjochtsjen en paden yn- of út te skeakeljen dy't it fergrizingproses soene fertrage. Dizze metoade koe, ideaal, fia faksinaasje wurde levere, mar de technology is nearne tichtby it berikken fan dit doel en gjinien is by steat om beslissend te sizzen as it oait sil. It docht bliken dat it yn prinsipe op 'e nij ûntwerpe fan it minsklik genoom en it feroarjen fan 'e manier wêrop wy libje en (potinsjeel) stjerre, in diel fan science fiction bliuwt - foar no.

Bionic wêzens

As it tij fan fergrizing net op genetysk nivo kin wurde bestriden, dan kinne wy ​​​​sjen nei meganismen fierderop it paad om it ferâlderingsproses te ûnderbrekken en sûn libben te ferlingjen. Op dit stuit yn 'e skiednis binne prosthetyske ledematen en oargeltransplantaasjes gewoanlik - spektakulêre feats fan technyk wêr't wy ús biologyske systemen en organen hawwe ferbettere, en soms hielendal ferfongen, om libbens te rêden. Wy bliuwe te triuwe de grinzen fan minsklik ynterface; technology, digitale realiteit, en frjemde saken binne mear yn ús sosjale en fysike lichems ferburgen as ea. As de rânen fan it minsklik organisme wazig wurde, begjin ik my ôf te freegjen, op hokker punt kinne wy ​​ússels net langer strikt 'minsklik' beskôgje?

In jong famke, Hannah Warren, waard berne yn 2011 sûnder luchtpijp. Se koe net prate, ite, of slikke op har eigen, en har perspektyf like net goed. Yn 2013 ûndergie se lykwols in baanbrekkende proseduere dat ymplantearre in luchtpijp groeid út har eigen stamsellen. Hannah waard wekker fan de proseduere en koe foar it earst yn har libben sykhelje, sûnder masines. Dizze proseduere krige in soad media omtinken; sy wie in jong, swiet-looking famke en it wie de earste kear dat de proseduere ea waard útfierd yn de FS

In sjirurch mei de namme Paolo Macchiarini hie lykwols al útfierd, pionierde dizze behanneling fiif jier earder yn Spanje. De technyk fereasket it bouwen fan in steiger dy't de trachea neimakket fan keunstmjittige nanofibers. De steigers wurdt dan 'siedde' mei de eigen stamsellen fan de pasjint dy't út har bienmurch helle binne. De stamsellen wurde soarchfâldich yn kultuer brocht en meie groeie om de steigers, foarmje in folslein funksjoneel lichemsdiel. It berop fan sa'n oanpak is dat it de mooglikheid drastysk ferminderet dat it lichem it transplantearre oargel ôfwiist. Ommers, it is boud út harren eigen sellen!

Derneist ferleget it de druk fan it oargeldonaasjesysteem dat selden genôch oanbod hat fan wanhopich needsaaklike organen. Hannah Warren, spitigernôch, ferstoar letter itselde jier, mar de neilittenskip fan dy proseduere libbet as wittenskippers striid oer de mooglikheden en beheinings fan sokke regenerative medisinen - it bouwen fan organen út stamsellen.

Neffens Macchiarini yn 'e Lancetyn 2012, "It ultime potinsjeel fan dizze terapy basearre op stamsel is om minsklike donaasje en libbenslange immunosuppresje te foarkommen en komplekse weefsels en, ier of letter, hiele organen te ferfangen."

Kontrovers folge al gau op dizze skynber jubeljende perioade. Kritisy stimde harren mieningen yn begjin 2014 yn in editorial yn de Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, de plausibiliteit fan 'e metoaden fan Macchiarini te freegjen en soargen te bewizen oer hege mortaliteitsraten fan ferlykbere prosedueres. Letter dat jier, it Karolinska Ynstitút yn Stockholm, in prestizjeuze medyske universiteit dêr't Macchiarini in besite heechlearaar is, ûndersiken lansearre yn syn wurk. Wylst Macchiarini wie frijmakke fan wangedrag earder dit jier, it docht bliken de wifkjen yn 'e wittenskiplike mienskip oer misstappen yn sa'n kritysk en nij wurk. Dochs is der in klinyske test op it stuit oan 'e gong yn' e FS testen fan 'e feiligens en effektiviteit fan' e tracheale transplantaasje mei stamselûntwerp en de stúdzje wurdt rûsd oan 'e ein fan dit jier te foltôgjen.

De nije proseduere fan Macchiarini is net de ienige stap foarút yn it meitsjen fan maatwurkorganen - de komst fan 'e 3D-printer hat de maatskippij ree om alles te printsjen fan potloden oant bonken. Ien groep ûndersikers út Princeton slagge it yn 2013 om in prototype fan in funksjoneel bionysk ear te printsjen, wat eonen lyn liket, sjoen hoe fluch de technology hat ûntwikkele (sjoch har artikel yn Nano letters). 3D-printsjen is no kommersjeel wurden, en der kin wol in race wêze foar biotechbedriuwen om te sjen wa't it earste 3D-printe oargel kin ferkeapje.

San Diego-basearre bedriuw Organovo gie iepenbier yn 2012 en hat 3D-printtechnology brûkt om biomedysk ûndersyk te befoarderjen, bygelyks troch massaprodusearjen fan lytse levers om te brûken yn drugstesten. De foardielen fan 3D-printsjen is dat it de earste steigers net nedich is en it biedt folle mear fleksibiliteit - men kin elektroanyske ynfrastruktuer mooglik ferweve mei it biologyske weefsel en nije funksjonaliteiten ynfoegje yn organen. D'r binne noch gjin tekens fan it printsjen fan folweardige organen foar minsklike transplantaasje, mar de driuw is der lykas oanjûn troch Organovo's partnerskip mei de Stichting Methusalem - in oar tinkbyld fan beruchte Aubrey de Grey.

De Methuselah Foundation is in non-profit organisaasje dy't ûndersyk en ûntwikkeling fan regeneratyf medisinen finansiert, nei alle gedachten mear dan $ 4 miljoen donearret oan ferskate partners. Hoewol dit net folle is yn termen fan wittenskiplike R&D - neffens Forbes, Grutte farmaseutyske bedriuwen kinne oeral fan $ 15 miljoen oant $ 13 miljard per medisyn besteegje, en biotechnology R & D is fergelykber - it is noch altyd in soad jild.

Langer libje en de trageedzje fan Tithonus

Yn 'e Grykske mytology is Tithonus de leafhawwer fan Eos, Titan fan 'e moarn. Tithonus is de soan fan in kening en in wetternimf, mar hy is stjerlik. Eos, wanhopich om har leafste te rêden fan 'e úteinlike dea, smeket de god Zeus om Tithonus ûnstjerlikens te jaan. Zeus jout Tithonus wol ûnstjerlikens, mar yn in wrede draai beseft Eos dat se ek fergetten is om te freegjen om ivige jeugd. Tithonus libbet foar altyd, mar hy bliuwt âlder en ferliest syn fakulteiten.

"Unstjerlike leeftyd neist ûnstjerlike jeugd / En alles wat ik wie, yn jiske" seit Alfred Tennyson yn in gedicht skreaun út it perspektyf fan de ivich fordomde man. As wy ús lichems kinne oertsjûgje om twa kear sa lang te duorjen, is d'r gjin garânsje dat ús geasten sille folgje. In protte minsken falle proai foar Alzheimer's of oare soarten demintia foardat har fysike sûnens begjint te mislearjen. It waard eartiids breed beweard dat neuroanen net kinne wurde regenerearre, sadat kognitive funksje yn 'e rin fan' e tiid ûnomkearber soe ôfnimme.

Undersyk hat lykwols no fêst fêststeld dat neuroanen yn feite kinne wurde regenerearre en 'plasticiteit' demonstrearje, dat is de mooglikheid om nije paden te foarmjen en nije ferbiningen te meitsjen yn it harsens. Yn prinsipe kinne jo in âlde hûn nije trúkjes leare. Mar dit is amper genôch om ûnthâldferlies te foarkommen oer in libben fan 160 jier (myn go-to takomstige libbensduur soe laitsjend wêze foar de Grey, dy't beweart dat minsken sa âld as 600 jier âld kinne berikke). It is amper winsklik om in lang libben sûnder geastlike fermogens te libjen om derfan te genietsjen, mar frjemde nije ûntjouwings jouwe oan dat der noch hope wêze kin om ús geast en geast te rêden fan it ferdwinen.

Yn oktober 2014 begon in team fan ûndersikers oan 'e Stanford University in tige publisearre klinyske test dat foarstelde om Alzheimer-pasjinten te infusearjen mei bloed fan jonge donateurs. It útgongspunt fan 'e stúdzje hat in bepaalde ghoulish kwaliteit, wêrfan in protte fan ús skeptysk wêze soene, mar it is basearre op belofte ûndersyk dat al dien is op mûzen.

Yn juny 2014 waard in artikel publisearre yn Natuer tydskrift troch in groep wittenskippers út Stanford dy't detaillearre hoe't it transfusearjen fan jong bloed yn âldere mûzen eins de effekten fan fergrizing yn 'e harsens fan it molekulêre nei it kognitive nivo omkeard. It ûndersyk die bliken dat de âldere mûzen, by ûntfangst fan jong bloed, neuroanen weromgroeie, mear ferbining yn 'e harsens sjen litte, en better ûnthâld en kognitive funksje hawwe. Yn in fraachpetear mei de Fâd, Tony Wyss-Coray - ien fan 'e liedende wittenskippers dy't wurkje oan dit ûndersyk, en in heechlearaar neurology by Stanford - sei: "Dit iepenet in folslein nij fjild. It fertelt ús dat de leeftyd fan in organisme, of in oargel lykas it brein, net yn stien skreaun is. It is malleable. Jo kinne it yn ien of oare rjochting ferpleatse."

It is ûnbekend krekt hokker faktoaren yn it bloed sokke dramatyske effekten feroarsaakje, mar de resultaten yn mûzen wiene kânsryk genôch om in klinyske proef goedkard te meitsjen by minsken. As it ûndersyk goed trochgiet, dan kinne wy ​​​​potinsjeel unike faktoaren identifisearje dy't minsklik harsensweefsel ferjongje en in medisyn meitsje dy't Alzheimer's goed kin keare en ús krúswurdwurdwurden oplosse oant it ein fan 'e tiid.