La scienza dell'invecchiamento: possiamo vivere per sempre, e dovremmo?

L'invecchiamento per l'essere umano quotidiano è semplicemente il risultato del passare del tempo. L'invecchiamento prende il suo pedaggio fisicamente, manifestandosi in capelli grigi, rughe e singhiozzi di memoria. Alla fine, l'accumulo di usura tipica lascia il posto a malattie e patologie più gravi, come il cancro, l'Alzheimer o le malattie cardiache. Poi, un giorno, espiriamo tutti un ultimo respiro e ci immergiamo nell'ultimo sconosciuto: la morte. Questa descrizione dell'invecchiamento, per quanto vaga e non definitiva possa essere, è qualcosa di così fondamentalmente noto a tutti noi.

Tuttavia, è in atto un cambiamento ideologico che potrebbe rivoluzionare il modo in cui comprendiamo e viviamo l'età. La ricerca emergente sui processi biologici dell'invecchiamento e lo sviluppo di tecnologie biomediche mirate alle malattie legate all'età indicano un approccio distinto nei confronti dell'invecchiamento. L'invecchiamento, infatti, non è più considerato un processo dipendente dal tempo, ma piuttosto un accumulo di meccanismi discreti. L'invecchiamento, invece, potrebbe essere meglio qualificato come malattia stessa.

Entra Aubrey de Grey, un dottorato di ricerca di Cambridge con un background in informatica e gerontologo biomedico autodidatta. Ha una lunga barba che scorre sul petto e sul busto simili a canne. Parla velocemente, le parole gli escono dalla bocca con un affascinante accento britannico. Il discorso a fuoco rapido potrebbe essere semplicemente una stranezza del personaggio, o potrebbe essersi evoluto dal senso di urgenza che prova riguardo alla guerra che sta conducendo contro l'invecchiamento. De Gray è il co-fondatore e Chief Science Officer di Fondazione di ricerca SENS, un ente di beneficenza dedicato a promuovere la ricerca e il trattamento delle malattie legate all'invecchiamento.

De Grey è un personaggio memorabile, motivo per cui passa molto tempo a tenere discorsi e a radunare persone per il movimento anti-invecchiamento. In un episodio di TED Radio Hour di NPR, prevede che "Fondamentalmente, i tipi di cose di cui potresti morire all'età di 100 o 200 anni sarebbero esattamente gli stessi dei tipi di cose di cui potresti morire all'età di 20 o 30 anni".

Un avvertimento: molti scienziati farebbero presto a sottolineare che tali previsioni sono speculative e c'è bisogno di prove definitive prima di fare affermazioni così grandiose. Infatti, nel 2005, il MIT Technology Review ha annunciato il SENS Sfida, offrendo $ 20,000 a qualsiasi biologo molecolare che potesse dimostrare a sufficienza che le affermazioni di SENS riguardo all'inversione dell'invecchiamento erano "indegne di un dibattito dotto". Fino ad ora, nessuno ha rivendicato l'intero premio, tranne una notevole presentazione che i giudici hanno ritenuto abbastanza eloquente da guadagnare $ 10,000. Questo lascia il resto di noi mortali, tuttavia, alle prese con prove che sono nel migliore dei casi inconcludenti, ma abbastanza promettenti da meritare considerazione delle sue implicazioni.

Dopo aver setacciato cumuli di ricerca e titoli eccessivamente ottimistici, ho deciso di concentrarmi solo su alcune aree chiave di ricerca che hanno tecnologie e terapie tangibili legate all'invecchiamento e alle malattie legate all'età.

I geni detengono la chiave?

Il progetto per la vita si trova nel nostro DNA. Il nostro DNA è pieno di codici che chiamiamo "geni"; i geni sono ciò che determina il colore dei tuoi occhi, la velocità del tuo metabolismo e se svilupperai una certa malattia. Negli anni '1990, Cynthia Kenyon, ricercatrice di biochimica presso l'Università di San Francisco e recentemente nominata una delle prime 15 donne nel campo della scienza nel 2015 da Business Insider, ha introdotto un'idea che cambia il paradigma: che i geni potrebbero anche codificare per quanto tempo viviamo e l'attivazione o la disattivazione di determinati geni potrebbe prolungare una durata di vita sana. La sua ricerca iniziale si è concentrata su C.Elegans, minuscoli vermi che vengono utilizzati come organismi modello per la ricerca perché hanno cicli di sviluppo del genoma molto simili a quelli umani. Kenyon ha scoperto che la disattivazione di un gene specifico, Daf2, ha portato i suoi vermi a vivere il doppio dei normali vermi.

Ancora più eccitante, i vermi non solo vivevano più a lungo, ma erano anche più sani più a lungo. Immagina di vivere fino a 80 e 10 anni di quella vita trascorsi lottando con fragilità e malattie. Si potrebbe essere riluttanti a vivere fino a 90 anni se ciò significasse trascorrere 20 anni di vita afflitti da malattie legate all'età e una qualità della vita inferiore. Ma i vermi di Kenyon hanno vissuto per l'equivalente umano di 160 anni e solo 5 anni di quella vita sono stati trascorsi in "vecchiaia". In un articolo in Il guardiano, Kenyon ha messo a nudo ciò che alcuni di noi avrebbero solo segretamente sperato; “Pensi solo, 'Wow. Forse potrei essere quel verme longevo.'" Da allora, Kenyon è stata pioniera nella ricerca per identificare i geni che controllano il processo di invecchiamento.

L'idea è che se riusciamo a trovare un gene principale che controlli il processo di invecchiamento, allora possiamo sviluppare farmaci che interrompono il percorso di quel gene o usare tecniche di ingegneria genetica per alterarlo del tutto. Nel 2012 un articolo su Scienze è stato pubblicato su una nuova tecnica di ingegneria genetica chiamata CRISPR-Cas9 (più facilmente indicata come CRISPR). CRISPR ha attraversato i laboratori di ricerca di tutto il mondo negli anni successivi ed è stato annunciato Natura come il più grande progresso tecnologico nella ricerca biomedica in oltre un decennio.

CRISPR è un metodo semplice, economico ed efficace per modificare il DNA che utilizza un segmento di RNA - l'equivalente biochimico di un piccione viaggiatore - che guida gli enzimi di modifica verso una striscia di DNA bersaglio. Lì, l'enzima può rapidamente eliminare i geni e inserirne di nuovi. Sembra fantastico poter "modificare" le sequenze genetiche umane. Immagino scienziati che creano collage di DNA in laboratorio, tagliando e incollando geni come bambini a un tavolo da lavoro, scartando del tutto i geni indesiderati. Sarebbe l'incubo di un bioeticista creare protocolli che regolino come viene utilizzata tale tecnologia e su chi.

Ad esempio, all'inizio di quest'anno c'è stato clamore quando un laboratorio di ricerca cinese ha pubblicato di aver tentato di modificare geneticamente embrioni umani (controlla l'articolo originale su Proteine ​​e cellule, e il successivo kerfuffle at Natura). Gli scienziati stavano studiando il potenziale di CRISPR per colpire il gene responsabile della β-talassemia, una malattia ereditaria del sangue. I loro risultati hanno mostrato che CRISPR è riuscito a scindere il gene della β-talassemia, ma ha anche influenzato altre parti della sequenza del DNA con conseguenti mutazioni indesiderate. Gli embrioni non sono sopravvissuti, il che sottolinea ancora di più la necessità di una tecnologia più affidabile.

Per quanto riguarda l'invecchiamento, si immagina che CRISPR possa essere utilizzato per colpire i geni legati all'età e attivare o disattivare percorsi che aiuterebbero a rallentare il processo di invecchiamento. Questo metodo potrebbe essere fornito, idealmente, tramite la vaccinazione, ma la tecnologia non è neanche lontanamente vicina al raggiungimento di questo obiettivo e nessuno è in grado di dire con certezza se lo farà mai. Sembra che la reingegnerizzazione fondamentale del genoma umano e l'alterazione del modo in cui viviamo e (potenzialmente) moriamo rimangano parte della fantascienza, per ora.

Esseri bionici

Se l'ondata di invecchiamento non può essere arginata a livello genetico, allora possiamo guardare a meccanismi più avanti lungo il percorso per interrompere il processo di invecchiamento e prolungare vite sane. In questo momento storico, gli arti protesici e i trapianti di organi sono all'ordine del giorno: spettacolari imprese ingegneristiche in cui abbiamo migliorato, e talvolta del tutto sostituito, i nostri sistemi e organi biologici per salvare vite umane. Continuiamo a spingere i confini dell'interfaccia umana; la tecnologia, la realtà digitale e la materia estranea sono più radicate che mai nei nostri corpi sociali e fisici. Man mano che i confini dell'organismo umano diventano sfocati, comincio a chiedermi, a che punto non possiamo più considerarci strettamente "umani"?

Una giovane ragazza, Hannah Warren, è nata nel 2011 senza trachea. Non poteva parlare, mangiare o deglutire da sola e le sue prospettive non sembravano buone. Nel 2013, invece, ha subito a procedura rivoluzionaria che ha impiantato una trachea cresciuta dalle sue stesse cellule staminali. Hannah si è svegliata dalla procedura ed è stata in grado di respirare, senza macchine, per la prima volta nella sua vita. Questa procedura ha guadagnato molta attenzione da parte dei media; era una ragazza giovane e dall'aspetto dolce ed era la prima volta che la procedura veniva eseguita negli Stati Uniti

Tuttavia, un chirurgo di nome Paolo Macchiarini aveva già effettuato questo trattamento da pioniere cinque anni prima in Spagna. La tecnica richiede la costruzione di un'impalcatura che imita la trachea da nanofibre artificiali. L'impalcatura viene quindi "seminata" con le cellule staminali del paziente raccolte dal midollo osseo. Le cellule staminali vengono accuratamente coltivate e lasciate crescere attorno all'impalcatura, formando una parte del corpo completamente funzionale. Il fascino di un tale approccio è che riduce drasticamente la possibilità che il corpo rigetti l'organo trapiantato. Dopotutto, è costruito dalle loro stesse cellule!

Inoltre, allevia la pressione dal sistema di donazione degli organi che raramente ha una fornitura sufficiente di organi di cui c'è un disperato bisogno. Hannah Warren, sfortunatamente, è morta più tardi lo stesso anno, ma l'eredità di quella procedura sopravvive mentre gli scienziati combattono sulle possibilità e sui limiti di tale medicina rigenerativa - la costruzione di organi dalle cellule staminali.

Secondo Macchiarini nel Lancettanel 2012, "Il potenziale ultimo di questa terapia basata sulle cellule staminali è evitare la donazione umana e l'immunosoppressione per tutta la vita ed essere in grado di sostituire tessuti complessi e, prima o poi, interi organi".

Le polemiche seguirono presto questo periodo apparentemente giubilante. I critici hanno espresso le loro opinioni all'inizio del 2014 in un editoriale nel Giornale di chirurgia toracica e cardiovascolare, mettendo in dubbio la plausibilità dei metodi di Macchiarini e dimostrando preoccupazione per gli alti tassi di mortalità di procedure simili. Nello stesso anno, il Karolinska Institute di Stoccolma, una prestigiosa università medica dove Macchiarini è visiting professor, avviato indagini nel suo lavoro. Mentre Macchiarini lo era scagionato da cattiva condotta all'inizio di quest'anno, dimostra l'esitazione della comunità scientifica per i passi falsi in un lavoro così critico e nuovo. Tuttavia, c'è un sperimentazione clinica attualmente in corso negli Stati Uniti i test sulla sicurezza e l'efficacia del trapianto tracheale ingegnerizzato con cellule staminali e si stima che lo studio sarà completato entro la fine di quest'anno.

La nuova procedura di Macchiarini non è l'unico passo avanti nella creazione di organi su misura: l'avvento della stampante 3D ha la società pronta a stampare qualsiasi cosa, dalle matite alle ossa. Un gruppo di ricercatori di Princeton è riuscito a stampare un prototipo di un orecchio bionico funzionale nel 2013, che sembra passato eoni, data la velocità con cui la tecnologia si è sviluppata (vedi il loro articolo in Nano Letters). La stampa 3D è diventata commerciale ora e potrebbe esserci una corsa per le aziende biotecnologiche per vedere chi può commercializzare il primo organo stampato in 3D.

Società con sede a San Diego organovo è diventato pubblico nel 2012 e ha utilizzato la tecnologia di stampa 3D per far progredire la ricerca biomedica, ad esempio producendo in serie minuscoli fegati da utilizzare nei test antidroga. I vantaggi della stampa 3D sono che non richiede l'impalcatura iniziale e offre molta più flessibilità: si potrebbe potenzialmente intrecciare l'infrastruttura elettronica con il tessuto biologico e inserire nuove funzionalità negli organi. Non ci sono ancora segni di stampa di organi completi per il trapianto umano, ma la spinta c'è, come indicato dalla collaborazione di Organovo con il Fondazione Methuselah – un'altra idea del famigerato Aubrey de Grey.

La Methuselah Foundation è un'organizzazione senza scopo di lucro che finanzia la ricerca e lo sviluppo della medicina rigenerativa, donando oltre 4 milioni di dollari a vari partner. Anche se questo non è molto in termini di ricerca e sviluppo scientifica - secondo Forbes, le grandi aziende farmaceutiche possono spendere da 15 a 13 miliardi di dollari per farmaco e la ricerca e lo sviluppo nel campo delle biotecnologie è paragonabile: sono ancora molti soldi.

Vivere più a lungo e la tragedia di Titone

Nella mitologia greca, Tithonus è l'amante di Eos, Titano dell'aurora. Titone è figlio di un re e di una ninfa delle acque, ma è mortale. Eos, nel disperato tentativo di salvare il suo amante dalla morte finale, implora il dio Zeus di donare l'immortalità a Titone. Zeus conferisce davvero l'immortalità a Titone, ma in un colpo di scena crudele, Eos si rende conto di aver dimenticato di chiedere anche l'eterna giovinezza. Titone vive per sempre, ma continua a invecchiare ea perdere le sue facoltà.

"Età immortale accanto a una giovinezza immortale / E tutto ciò che ero, in cenere", dice Alfred Tennyson in una poesia scritta dal punto di vista dell'uomo eternamente dannato. Se siamo in grado di persuadere i nostri corpi a durare il doppio, non c'è alcuna garanzia che le nostre menti seguiranno l'esempio. Molte persone cadono preda dell'Alzheimer o di altri tipi di demenza prima che la loro salute fisica inizi a peggiorare. È stato ampiamente affermato che i neuroni non possono essere rigenerati, quindi la funzione cognitiva diminuirebbe irreversibilmente nel tempo.

Tuttavia, la ricerca ha ora fermamente stabilito che i neuroni possono effettivamente essere rigenerati e dimostrare la "plasticità", ovvero la capacità di formare nuovi percorsi e creare nuove connessioni nel cervello. Fondamentalmente, puoi insegnare a un vecchio cane nuovi trucchi. Ma questo non è abbastanza per prevenire la perdita di memoria per una vita di 160 anni (la mia vita futura sarebbe ridicola per de Grey, che afferma che gli esseri umani possono raggiungere i 600 anni). Non è desiderabile vivere una lunga vita senza alcuna facoltà mentale per godersela, ma strani nuovi sviluppi indicano che potrebbe esserci ancora speranza per salvare le nostre menti e i nostri spiriti dall'appassimento.

Nell'ottobre 2014, un team di ricercatori della Stanford University ha avviato un'indagine molto pubblicizzata sperimentazione clinica che proponeva di infondere ai malati di Alzheimer il sangue di giovani donatori. La premessa dello studio ha una certa qualità macabra, di cui molti di noi sarebbero scettici, ma si basa su promettenti ricerche già condotte sui topi.

Nel giugno 2014 è stato pubblicato un articolo su Natura rivista di un gruppo di scienziati di Stanford che spiega in dettaglio come la trasfusione di sangue giovane in topi più anziani abbia effettivamente invertito gli effetti dell'invecchiamento nel cervello dal livello molecolare a quello cognitivo. La ricerca ha dimostrato che i topi più anziani, dopo aver ricevuto sangue giovane, ricrescono i neuroni, mostrano una maggiore connettività nel cervello e hanno una memoria e una funzione cognitiva migliori. In un'intervista al Custode, Tony Wyss-Coray – uno dei principali scienziati che lavorano a questa ricerca e professore di neurologia a Stanford – ha dichiarato: “Questo apre un campo completamente nuovo. Ci dice che l'età di un organismo, o di un organo come il cervello, non è scritta nella pietra. È malleabile. Puoi spostarlo in una direzione o nell'altra.

Non si sa esattamente quali fattori nel sangue stiano causando effetti così drammatici, ma i risultati nei topi sono stati abbastanza promettenti da consentire l'approvazione di una sperimentazione clinica sugli esseri umani. Se la ricerca procede bene, allora potremmo potenzialmente identificare singoli fattori che ringiovaniscono il tessuto cerebrale umano e creare un farmaco che potrebbe far regredire l'Alzheimer e farci risolvere i cruciverba fino alla fine dei tempi.