מדע ההזדקנות: האם אנחנו יכולים לחיות לנצח, והאם כדאי לנו?

ההזדקנות לאדם היומיומי היא פשוט תוצאה של הזמן החולף. ההזדקנות גובה את שלה פיזית, ומתבטאת בשערות אפורות, קמטים ושיהוקים בזיכרון. בסופו של דבר, הצטברות של בלאי טיפוסי מפנה את מקומה למחלות ופתולוגיה חמורות יותר, כגון סרטן, או אלצהיימר, או מחלות לב. ואז, יום אחד כולנו נושמים נשימה אחרונה וצוללים אל הלא נודע האולטימטיבי: המוות. התיאור הזה של ההזדקנות, מעורפל ולא מוגדר ככל שיהיה, הוא משהו כל כך מוכר לכל אחד וכולנו.

עם זאת, מתרחש שינוי אידיאולוגי שעשוי לחולל מהפכה באופן שבו אנו מבינים וחווים את הגיל. מחקרים מתפתחים על התהליכים הביולוגיים של ההזדקנות, ופיתוח טכנולוגיות ביו-רפואיות המכוונות למחלות הקשורות לגיל, מסמלים גישה מובהקת כלפי הזדקנות. ההזדקנות, למעשה, כבר לא נחשבת לתהליך תלוי זמן, אלא הצטברות של מנגנונים בדידים. הזדקנות, במקום זאת, יכולה להיות מסומנת יותר כמחלה עצמה.

היכנסו ל-Aubrey de Grey, דוקטורט בקיימברידג' עם רקע במדעי המחשב, וגרונטולוג ביו-רפואי אוטודידקט. יש לו זקן ארוך שזורם על החזה והגו דמוי הקנים שלו. הוא מדבר במהירות, מילים יוצאות מפיו במבטא בריטי מקסים. הנאום המהיר יכול להיות פשוט מוזרות אופי, או שהוא יכול היה להתפתח מתחושת הדחיפות שהוא מרגיש בנוגע למלחמה שהוא מנהל נגד ההזדקנות. דה גריי הוא המייסד והמנהל המדע הראשי של קרן המחקר SENS, ארגון צדקה המוקדש לקידום המחקר והטיפול במחלות הקשורות לגיל.

דה גריי הוא דמות בלתי נשכחת, וזו הסיבה שהוא מקדיש זמן רב לשיחות ולגייס אנשים לתנועת האנטי-אייג'ינג. על פרק של שעת רדיו של TED מאת NPR, הוא צופה ש"בעיקרון, סוגי הדברים שאתה יכול למות מהם בגיל 100 או 200 יהיו בדיוק זהים לסוגי הדברים שאתה עלול למות מהם בגיל 20 או 30."

אזהרה: מדענים רבים ימהרו להצביע על כך שתחזיות כאלה הן ספקולטיביות ויש צורך בראיות סופיות לפני שיעלו טענות כה גדולות. למעשה, בשנת 2005, MIT Technology Review הכריזה על כך אתגר SENS, מציע 20,000 דולר לכל ביולוג מולקולרי שיוכל להוכיח מספיק כי טענות SENS לגבי היפוך ההזדקנות היו "לא ראויות לדיון מלומד". עד עכשיו, איש לא תבע את הפרס המלא פרט להגשה בולטת אחת שהשופטים הרגישו שהיא רהוטה מספיק כדי להרוויח 10,000 דולר. זה משאיר את שאר בני התמותה, עם זאת, להתמודד עם ראיות שאינן חד משמעיות במקרה הטוב, אך מבטיחות מספיק כדי לזכות בחינת השלכותיה.

לאחר סינון בין ערימות מחקר וכותרות אופטימיות מדי, החלטתי להתמקד רק בכמה תחומי מחקר מרכזיים שיש להם טכנולוגיה וטיפולים מוחשיים הקשורים להזדקנות ולמחלות הקשורות לגיל.

האם הגנים מחזיקים את המפתח?

את התוכנית לחיים ניתן למצוא ב-DNA שלנו. ה-DNA שלנו מלא בקודים שאנו מכנים 'גנים'; הגנים הם שקובעים איזה צבע יהיו העיניים שלך, כמה מהיר חילוף החומרים שלך, והאם תפתח מחלה מסוימת. בשנות ה-1990, סינתיה קניון, חוקרת ביוכימיה באוניברסיטת סן פרנסיסקו ולאחרונה נבחרה לאחת מ-15 הנשים המובילות במדע ב-2015 על ידי Insider עסקים, הציג רעיון משנה פרדיגמה - שגנים יכולים גם לקודד כמה זמן אנחנו חיים, והפעלה או כיבוי של גנים מסוימים יכולה להאריך תוחלת חיים בריאה. המחקר הראשוני שלה התמקד ב סי אלגנס, תולעים זעירות המשמשות כמודל אורגניזמים למחקר כי יש להן מחזורי התפתחות גנום דומים מאוד לבני אדם. קניון גילתה שכיבוי של גן ספציפי - Daf2 - הביא לכך שהתולעים שלה חיו פי שניים יותר מאשר תולעים רגילות.

אפילו יותר מרגש, התולעים לא פשוט חיו יותר, אלא גם היו בריאות יותר לאורך זמן. תארו לעצמכם שאתם חיים עד 80 ו-10 שנים מהחיים האלה במאבק עם שבריריות ומחלות. אפשר להסס אם לחיות עד גיל 90 אם זה אומר לבלות 20 שנות חיים מוכות במחלות הקשורות לגיל ואיכות חיים נמוכה יותר. אבל התולעים של קניון חיו בערך המקבילה האנושית של 160 שנה ורק 5 שנים מהחיים האלה עברו ב"זקנה". במאמר ב האפוטרופוס, קניון חשף את מה שחלקנו רק היינו מקווים בסתר; "אתה רק חושב, 'וואו. אולי אני יכול להיות התולעת הארוכה הזאת.'" מאז קניון היה חלוץ במחקר בזיהוי גנים השולטים בתהליך ההזדקנות.

הרעיון הוא שאם נוכל למצוא גן מאסטר השולט בתהליך ההזדקנות, אז נוכל לפתח תרופות שקוטעות את המסלול של הגן הזה, או להשתמש בטכניקות הנדסה גנטית כדי לשנות אותו לחלוטין. בשנת 2012, מאמר ב מדע פורסם על טכניקה חדשה של הנדסה גנטית בשם CRISPR-Cas9 (המכונה ביתר קלות CRISPR). CRISPR סחף את מעבדות המחקר ברחבי העולם בשנים הבאות והתבשרה טבע בתור ההתקדמות הטכנולוגית הגדולה ביותר במחקר ביו-רפואי מזה למעלה מעשור.

CRISPR היא שיטה פשוטה, זולה ויעילה לעריכת DNA המשתמשת בקטע של RNA - המקבילה הביוכימית של יונה דוארת - המנחה אנזימים לעריכה לרצועת DNA מטרה. שם, האנזים יכול לחתוך במהירות גנים ולהכניס גנים חדשים. זה נראה פנטסטי, להיות מסוגל 'לערוך' רצפים גנטיים אנושיים. אני מדמיין מדענים יוצרים קולאז'ים של DNA במעבדה, חותכים ומדביקים גנים כמו ילדים ליד שולחן מלאכה, ומשליכים את הגנים הלא רצויים כליל. זה יהיה סיוט של ביואתיקאי ליצור פרוטוקולים המסדירים את אופן השימוש בטכנולוגיה כזו, ועל מי.

לדוגמה, הייתה מהומה מוקדם יותר השנה כאשר מעבדת מחקר סינית פרסמה שהיא ניסתה לשנות גנטית עוברים אנושיים (בדוק את המאמר המקורי בכתובת חלבון ותא, והפריחה שלאחר מכן ב טבע). המדענים חקרו את הפוטנציאל של CRISPR למקד את הגן האחראי ל-β-תלסמיה, הפרעת דם תורשתית. התוצאות שלהם הראו ש-CRISPR אכן הצליח לנתק את הגן β-תלסמיה, אבל הוא השפיע גם על חלקים אחרים של רצף ה-DNA וכתוצאה מכך נוצרו מוטציות לא מכוונות. העוברים לא שרדו, מה שמדגיש על אחת כמה וכמה את הצורך בטכנולוגיה אמינה יותר.

בהתייחס להזדקנות, ניתן לדמיין שניתן להשתמש ב-CRISPR כדי למקד גנים הקשורים לגיל ולהפעיל או לכבות מסלולים שיעזרו להאט את תהליך ההזדקנות. שיטה זו יכולה להיות מועברת, באופן אידיאלי, באמצעות חיסון, אבל הטכנולוגיה לא קרובה להשגת מטרה זו ואף אחד לא יכול לומר בפסקנות אם היא תצליח אי פעם. נראה כי הנדסה מחדש מהותית של הגנום האנושי ושינוי האופן בו אנו חיים ו(פוטנציאלי) מתים נותרו חלק מהמדע הבדיוני - לעת עתה.

ישויות ביוניות

אם לא ניתן לעצור את גאות ההזדקנות ברמה הגנטית, אז נוכל לחפש מנגנונים בהמשך הדרך כדי לקטוע את תהליך ההזדקנות ולהאריך חיים בריאים. ברגע זה בהיסטוריה, גפיים תותבות והשתלת איברים הם דבר שבשגרה - הישגים מרהיבים של הנדסה שבהם שיפרנו, ולעתים החלפנו לגמרי, את המערכות הביולוגיות והאיברים שלנו כדי להציל חיים. אנו ממשיכים לדחוף את גבולות הממשק האנושי; טכנולוגיה, מציאות דיגיטלית וחומר זר טבועים יותר מתמיד בגוף החברתי והפיזי שלנו. כשהקצוות של האורגניזם האנושי מטושטשים, אני מתחיל לתהות, באיזו נקודה אנחנו כבר לא יכולים לראות את עצמנו כ"אנושיים" למהדרין?

נערה צעירה, האנה וורן, נולדה ב-2011 ללא קנה נשימה. היא לא יכלה לדבר, לאכול או לבלוע בעצמה, והסיכויים שלה לא נראו טוב. בשנת 2013, לעומת זאת, היא עברה א הליך פורץ דרך שהשתלה קנה הנשימה שגדל מתאי הגזע שלה. חנה התעוררה מההליך והצליחה לנשום, ללא מכונות, לראשונה בחייה. הליך זה זכה לתשומת לב תקשורתית רבה; היא הייתה ילדה צעירה ומתוקה למראה וזו הייתה הפעם הראשונה שההליך בוצע אי פעם בארה"ב.

עם זאת, מנתח בשם פאולו מקיאריני כבר ביצע את הטיפול הזה חמש שנים קודם לכן בספרד. הטכניקה דורשת בניית פיגום המחקה את קנה הנשימה מננו-סיביים מלאכותיים. לאחר מכן 'מזרעים' את הפיגום עם תאי הגזע של המטופל עצמו שנקטפו ממח העצם שלהם. תאי הגזע עוברים תרבית בקפידה ומאפשרים להם לצמוח סביב הפיגום, ויוצרים חלק גוף מתפקד במלואו. המשיכה של גישה כזו היא שהיא מצמצמת באופן דרסטי את האפשרות שהגוף ידחה את האיבר המושתל. אחרי הכל, זה בנוי מהתאים שלהם!

בנוסף, זה משחרר את הלחץ ממערכת תרומת האיברים שלעיתים רחוקות יש מספיק אספקה ​​של איברים נחוצים נואשות. האנה וורן, למרבה הצער, נפטרה מאוחר יותר אותה שנה, אבל המורשת של הליך זה ממשיכה לחיות בעוד מדענים נלחמים על האפשרויות והמגבלות של רפואה רגנרטיבית כזו - בניית איברים מתאי גזע.

לדברי Macchiarini ב אִזְמֵלבשנת 2012, "הפוטנציאל האולטימטיבי של טיפול זה מבוסס תאי גזע הוא להימנע מתרומת בני אדם ומדיכוי חיסוני לכל החיים ולהיות מסוגל להחליף רקמות מורכבות, במוקדם או במאוחר, איברים שלמים."

מחלוקת באה במהרה בעקבות התקופה הצוהלת לכאורה הזו. המבקרים הביעו את דעתם בתחילת 2014 ב-an דבר עורך ב כתב העת לניתוחי חזה וקרדיווסקולרים, מטיל ספק בסבירות השיטות של מקיאריני ומפגין דאגה משיעורי תמותה גבוהים של הליכים דומים. מאוחר יותר באותה שנה, מכון קרולינסקה בשטוקהולם, אוניברסיטה יוקרתית לרפואה שבה מקיאריני הוא פרופסור אורח, פתחו בחקירות לתוך עבודתו. בעוד מקיאריני היה נוקה מהתנהגות בלתי הולמת מוקדם יותר השנה, הוא אכן מדגים את ההיסוס בקהילה המדעית לגבי צעדים מוטעים בעבודה קריטית וחדשה כל כך. עם זאת, יש א ניסוי קליני מתבצעת כעת בארה"ב בודקת את הבטיחות והיעילות של השתלת קנה הנשימה שהונדסה באמצעות תאי גזע, והמחקר אמור להסתיים עד סוף השנה הנוכחית.

ההליך החדש של מקיאריני אינו הצעד היחיד קדימה ביצירת איברים מותאמים אישית - הופעתה של מדפסת התלת-ממד עשתה את החברה מוכנה להדפיס הכל מעפרונות ועד עצמות. קבוצה אחת של חוקרים מפרינסטון הצליחה להדפיס אב טיפוס של אוזן ביונית פונקציונלית בשנת 3, שנראה כמו לפני עידנים בהתחשב באיזו מהירות הטכנולוגיה התפתחה (ראה המאמר שלהם ב- מדעי Nano Letters). הדפסת תלת מימד הפכה למסחרית כעת, וייתכן בהחלט שיהיה מירוץ בין חברות ביוטכנולוגיה לראות מי יכול לשווק את האיבר המודפס בתלת מימד הראשון.

חברה שבסיסה בסן דייגו אורגנובו יצא לציבור בשנת 2012 והשתמש בטכנולוגיית הדפסה תלת מימדית כדי לקדם את המחקר הביו-רפואי, למשל, על ידי ייצור המוני של כבדים זעירים לשימוש בבדיקות סמים. היתרונות של הדפסת תלת מימד הם בכך שהיא אינה מצריכה את הפיגום הראשוני והיא מספקת הרבה יותר גמישות - אפשר לשזור תשתית אלקטרונית עם הרקמה הביולוגית ולהכניס פונקציות חדשות לאיברים. אין עדיין סימנים להדפסת איברים מלאים להשתלה אנושית, אבל הכונן נמצא שם כפי שמצוין על ידי השותפות של Organovo עם קרן מתושלח - עוד פרי מוחות של אוברי דה גריי הידועה לשמצה.

קרן מתושלח היא ארגון ללא מטרות רווח המממן מחקר ופיתוח ברפואה רגנרטיבית, על פי הדיווחים תורם למעלה מ-4 מיליון דולר לשותפים שונים. אמנם זה לא הרבה במונחים של מו"פ מדעי - לפי פורבס, חברות תרופות גדולות יכולות להוציא מ-15 מיליון דולר עד 13 מיליארד דולר לכל תרופה, ומו"פ ביוטכנולוגיה דומה - זה עדיין הרבה כסף.

חיים ארוכים יותר והטרגדיה של טיתונוס

במיתולוגיה היוונית, טיטונוס הוא המאהב של אאוס, טיטאן של השחר. טיתונוס הוא בן מלך ונימפת מים, אבל הוא בן תמותה. Eos, נואשת להציל את אהובה ממוות בסופו של דבר, מתחננת לאל זאוס להעניק לטיטונוס אלמוות במתנה. זאוס אכן מעניק אלמוות לטיתון, אבל בפיתול אכזרי, Eos מבינה שהיא שכחה לבקש גם נעורים נצחיים. טיטונוס חי לנצח, אבל הוא ממשיך להזדקן ולאבד את יכולותיו.

"גיל אלמוות לצד נוער אלמוות / וכל מה שהייתי, באפר" אומר אלפרד טניסון בשיר שנכתב מנקודת מבטו של האדם הארור לנצח. אם נצליח לשכנע את גופנו להחזיק מעמד פי שניים, אין ערובה שהמוח שלנו ילך בעקבותיו. אנשים רבים נופלים טרף לאלצהיימר או סוגים אחרים של דמנציה לפני שהבריאות הפיזית שלהם מתחילה להיכשל. בעבר נטען בהרחבה שלא ניתן לשקם נוירונים, ולכן התפקוד הקוגניטיבי יירד באופן בלתי הפיך עם הזמן.

עם זאת, מחקר קבע כעת היטב כי נוירונים למעשה יכולים להתחדש ולהפגין 'פלסטיות', שהיא היכולת ליצור מסלולים חדשים וליצור קשרים חדשים במוח. בעיקרון, אתה יכול ללמד כלב זקן טריקים חדשים. אבל זה בקושי מספיק כדי למנוע אובדן זיכרון לאורך חיים של 160 שנה (תוחלת החיים העתידית שלי תהיה מצחיקה בעיני דה גריי, שטוען שבני אדם עשויים להגיע לגיל 600). זה בקושי רצוי לחיות חיים ארוכים בלי שום כישורים נפשיים כדי ליהנות מהם, אבל התפתחויות חדשות מוזרות מצביעות על כך שאולי יש עוד תקווה להציל את מוחנו ורוחותינו מקמלה.

באוקטובר 2014, צוות חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד החל בתוכנית מתוקשרת מאוד ניסוי קליני שהציע להחדיר לחולי אלצהיימר דם מתורמים צעירים. הנחת היסוד של המחקר היא בעלת איכות אכזרית מסוימת, שרבים מאיתנו יהיו סקפטיים לגביה, אך היא מבוססת על מחקר מבטיח שכבר נעשה על עכברים.

ביוני 2014 פורסם מאמר ב טבע מגזין מאת קבוצת מדענים מסטנפורד המפרט כיצד עירוי דם צעיר לעכברים מבוגרים למעשה הפך את השפעות ההזדקנות במוח מהרמה המולקולרית לקוגניטיבית. המחקר הראה כי העכברים המבוגרים יותר, עם קבלת דם צעיר, יצמחו בחזרה נוירונים, יראו יותר קישוריות במוח, ויש להם זיכרון ותפקוד קוגניטיבי טובים יותר. בראיון עם ה אפוטרופוס, טוני ויס-קורי - אחד המדענים המובילים שעובדים על מחקר זה, ופרופסור לנוירולוגיה בסטנפורד - אמר, "זה פותח תחום חדש לגמרי. זה אומר לנו שגילו של אורגניזם, או איבר כמו המוח, לא כתוב באבן. זה ניתן לעיבוד. אתה יכול להזיז אותו לכיוון זה או אחר."

לא ידוע בדיוק אילו גורמים בדם גורמים להשפעות כה דרמטיות, אך התוצאות בעכברים היו מבטיחות מספיק כדי לאפשר אישור ניסוי קליני בבני אדם. אם המחקר יתקדם בצורה טובה, אז נוכל לזהות גורמים ייחודיים המחדשים את רקמת המוח האנושית ויוצרים תרופה שעשויה בהחלט להפוך את האלצהיימר ולהשאיר אותנו לפתור תשבצים עד קץ הזמן.