노화의 과학: 우리는 영원히 살 수 있을까?

일상적인 인간에게 늙어가는 것은 단순히 시간의 흐름에 따른 결과일 뿐입니다. 노화는 흰머리, 주름, 기억력 장애로 나타나며 신체적으로 큰 타격을 줍니다. 결국 전형적인 마모가 축적되면 암이나 알츠하이머병, 심장병과 같은 더 심각한 질병과 병리가 발생하게 됩니다. 그러던 어느 날 우리 모두는 마지막 숨을 내쉬며 궁극적인 미지의 세계, 즉 죽음 속으로 뛰어들게 됩니다. 노화에 대한 이러한 설명은 모호하고 불확실할 수 있지만 우리 모두에게 근본적으로 알려진 것입니다.

그러나 우리가 나이를 이해하고 경험하는 방식에 혁명을 일으킬 수 있는 이념적 변화가 일어나고 있습니다. 노화의 생물학적 과정에 대한 새로운 연구와 노화 관련 질병을 목표로 하는 생물의학 기술 개발은 노화에 대한 뚜렷한 접근 방식을 의미합니다. 실제로 노화는 더 이상 시간에 따른 과정이 아니라 개별 메커니즘의 축적으로 간주됩니다. 대신 노화는 질병 자체로 더 잘 정의될 수 있습니다.

컴퓨터 공학을 전공한 캠브리지 박사이자 독학으로 생의학 노인학자인 Aubrey de Grey를 만나보세요. 그는 갈대 같은 가슴과 몸통 위로 긴 수염이 흘러내리고 있습니다. 그는 매력적인 영국식 억양으로 그의 입에서 빠르게 말을 내뱉었습니다. 속사포 같은 연설은 단순히 성격의 변덕일 수도 있고, 노화에 맞서 벌이고 있는 전쟁에 대해 그가 느끼는 긴박감에서 진화했을 수도 있습니다. De Gray는 공동 창립자이자 최고 과학 책임자입니다. SENS연구재단는 노화 관련 질병에 대한 연구 및 치료 발전에 전념하는 자선 단체입니다.

De Grey는 기억에 남는 인물이기 때문에 그는 노화 방지 운동을 위해 연설하고 사람들을 모으는 데 많은 시간을 보냅니다. 의 에피소드에서 NPR의 TED 라디오 아워, 그는 “기본적으로 100세, 200세에 죽을 수 있는 질병의 종류는 20세, 30세에 죽을 수 있는 질병의 종류와 똑같을 것”이라고 예측합니다.

주의 사항: 많은 과학자들은 그러한 예측은 추측에 불과하며 그러한 거창한 주장을 하기 전에 확실한 증거가 필요하다는 점을 재빠르게 지적할 것입니다. 실제로 2005년 MIT Technology Review는 SENS 챌린지, 노화 역전과 관련된 SENS의 주장이 "학문적인 토론을 할 가치가 없다"는 것을 충분히 입증할 수 있는 분자 생물학자에게 20,000달러를 제공합니다. 지금까지 심사위원들이 10,000달러를 벌 수 있을 만큼 설득력이 있다고 느꼈던 한 가지 주목할만한 제출을 제외하고는 누구도 전체 상을 주장하지 않았습니다. 그러나 이로 인해 나머지 우리는 기껏해야 결론이 나지 않지만 가치가 있을 만큼 충분히 유망한 증거와 씨름해야 합니다. 그 의미를 고려합니다.

수많은 연구와 지나치게 낙관적인 헤드라인을 살펴본 후, 저는 노화 및 노화 관련 질병과 관련된 실질적인 기술과 치료법이 있는 몇 가지 핵심 연구 분야에만 집중하기로 결정했습니다.

유전자가 열쇠를 쥐고 있을까?

생명의 청사진은 우리의 DNA에서 찾을 수 있습니다. 우리의 DNA는 우리가 '유전자'라고 부르는 코드로 가득 차 있습니다. 유전자는 당신의 눈 색깔, 신진 대사 속도, 특정 질병 발병 여부를 결정합니다. 1990년대 샌프란시스코 대학의 생화학 연구원인 신시아 케년(Cynthia Kenyon)은 최근 15년 과학계 여성 상위 2015명 중 한 명으로 선정했습니다. 사업 내부자, 패러다임을 바꾸는 아이디어를 소개했습니다. 유전자는 우리의 수명을 인코딩할 수 있으며 특정 유전자를 켜거나 끄면 건강한 수명을 연장할 수 있다는 것입니다. 그녀의 초기 연구는 다음에 중점을 두었습니다. C. 엘레강스, 인간과 게놈 발달 주기가 매우 유사하기 때문에 연구용 모델 유기체로 사용되는 작은 벌레입니다. Kenyon은 특정 유전자인 Daf2를 끄면 그녀의 벌레가 일반 벌레보다 두 배 더 오래 살 수 있다는 것을 발견했습니다.

더욱 흥미로운 점은 이 벌레가 단순히 더 오래 사는 것이 아니라 더 오랫동안 건강하게 살았다는 것입니다. 당신이 80년, 그 중 10년을 허약함과 질병으로 고생하며 산다고 상상해 보십시오. 90년을 노령질환과 낮은 삶의 질에 시달리며 보내야 한다면 20세까지 사는 것이 망설여질 수도 있다. 그러나 케년의 벌레는 인간의 수명인 160년에 해당하는 수명을 살았으며 그 중 5년만이 '노년기'로 보내졌습니다. 의 기사에서는 가디언, Kenyon은 우리 중 일부가 비밀리에 바라는 것을 드러냈습니다. “그냥 '와우'라고 생각하세요. 어쩌면 나는 오래 사는 벌레가 될 수도 있습니다.'" 그 이후로 Kenyon은 노화 과정을 조절하는 유전자를 식별하는 연구를 개척해 왔습니다.

노화 과정을 제어하는 ​​마스터 유전자를 찾을 수 있다면 해당 유전자의 경로를 방해하는 약물을 개발하거나 유전 공학 기술을 사용하여 유전자를 완전히 변경할 수 있다는 생각입니다. 2012년에 한 기사에서 과학 CRISPR-Cas9(더 쉽게 CRISPR라고 함)라고 불리는 새로운 유전공학 기술에 관한 논문이 발표되었습니다. CRISPR는 다음 해에 전 세계 연구실을 휩쓸었고 자연 이는 지난 10년 동안 생물의학 연구에서 가장 큰 기술적 발전이었습니다.

CRISPR는 편집 효소를 표적 DNA 스트립으로 안내하는 운반비둘기의 생화학적 등가물인 RNA 세그먼트를 사용하는 간단하고 저렴하며 효과적인 DNA 편집 방법입니다. 그곳에서 효소는 신속하게 유전자를 잘라내고 새로운 유전자를 삽입할 수 있습니다. 인간의 유전적 서열을 '편집'할 수 있다는 것은 환상적으로 보입니다. 나는 과학자들이 실험실에서 DNA 콜라주를 만들고, 아이들처럼 공예 테이블에 유전자를 자르고 붙이고, 원치 않는 유전자를 모두 버리는 것을 상상합니다. 그러한 기술이 누구에게 어떻게 사용되는지 규제하는 프로토콜을 만드는 것은 생명윤리학자에게는 악몽이 될 것입니다.

예를 들어, 올해 초 중국 연구실에서 인간 배아의 유전자 변형을 시도했다는 사실이 발표되면서 소란이 일어났습니다. 단백질 및 세포, 그리고 그에 따른 커프플 자연). 과학자들은 유전성 혈액 질환인 베타 지중해빈혈을 담당하는 유전자를 표적으로 삼는 CRISPR의 잠재력을 조사하고 있었습니다. 그들의 결과는 CRISPR가 β-지중해빈혈 유전자를 절단하는 데 성공했지만 DNA 서열의 다른 부분에도 영향을 미쳐 의도하지 않은 돌연변이를 일으켰다는 것을 보여주었습니다. 배아는 생존하지 못했으며, 이는 더욱 신뢰할 수 있는 기술의 필요성을 더욱 강조합니다.

노화와 관련하여 CRISPR는 노화 관련 유전자를 표적으로 삼고 노화 과정을 늦추는 데 도움이 되는 경로를 켜거나 끄는 데 사용될 수 있다고 상상됩니다. 이 방법은 이상적으로는 백신 접종을 통해 전달될 수 있지만 기술은 이 목표를 달성하는 데 전혀 가깝지 않으며 누구도 단호하게 말할 수 없습니다. 인간 게놈을 근본적으로 재설계하고 우리가 살고 (잠재적으로) 죽는 방식을 바꾸는 것은 현재로서는 SF의 일부로 남아 있는 것 같습니다.

생체 공학적 존재

노화의 흐름을 유전적 수준에서 막을 수 없다면, 우리는 노화 과정을 방해하고 건강한 삶을 연장하기 위한 메커니즘을 더 자세히 살펴볼 수 있습니다. 역사상 이 순간에도 의수족과 장기 이식은 흔한 일입니다. 생명을 구하기 위해 생물학적 시스템과 장기를 강화하고 때로는 완전히 대체하는 놀라운 공학적 위업입니다. 우리는 계속해서 휴먼 인터페이스의 경계를 확장하고 있습니다. 기술, 디지털 현실, 이물질은 그 어느 때보다 우리의 사회적, 육체적 몸에 깊이 뿌리박혀 있습니다. 인간 유기체의 경계가 흐릿해지면서 나는 어느 시점에서 우리 자신을 더 이상 엄격하게 '인간'이라고 생각할 수 없는지 궁금해지기 시작합니다.

한나 워렌(Hannah Warren)이라는 어린 소녀는 2011년에 기관지 없이 태어났습니다. 그녀는 스스로 말하거나 먹거나 삼킬 수 없었고 전망도 좋지 않았습니다. 그러나 2013년에 그녀는 다음과 같은 수술을 받았습니다. 획기적인 절차 자신의 줄기 세포에서 자란 기관을 이식했습니다. Hannah는 수술에서 깨어났고 생애 처음으로 기계 없이 숨을 쉴 수 있게 되었습니다. 이 절차는 많은 언론의 주목을 받았습니다. 그녀는 젊고 사랑스러워 보이는 소녀였고 미국에서 시술을 받은 것은 이번이 처음이었습니다.

그러나 파올로 마치아리니(Paolo Macchiarini)라는 외과의사가 이미 5년 전에 스페인에서 이 치료법을 개척했습니다. 이 기술을 위해서는 인공 나노섬유로 기관을 모방한 지지체를 구축해야 합니다. 그런 다음 스캐폴딩에는 환자의 골수에서 수확한 줄기 세포가 '파종'됩니다. 줄기 세포는 조심스럽게 배양되고 비계 주위에서 자라도록 허용되어 완전한 기능을 갖춘 신체 부위를 형성합니다. 이러한 접근법의 매력은 신체가 이식된 장기를 거부할 가능성을 대폭 감소시킨다는 것입니다. 결국 그것은 자신의 세포로 만들어졌습니다!

또한 절실히 필요한 장기를 거의 공급하지 못하는 장기 기증 시스템의 부담을 덜어줍니다. 한나 워렌(Hannah Warren)은 안타깝게도 나중에 세상을 떠났습니다. 같은 해그러나 과학자들이 줄기세포로 장기를 만드는 재생의학의 가능성과 한계를 두고 싸우면서 그 절차의 유산은 계속 이어지고 있습니다.

Macchiarini에 따르면 랜싯2012년에 "이 줄기세포 기반 치료법의 궁극적인 잠재력은 인간 기증과 평생 면역 억제를 피하고 복잡한 조직과 조만간 전체 장기를 대체할 수 있다는 것입니다."

이 겉보기에 기뻐하는 기간이 곧 이어 논란이 이어졌습니다. 비평가들은 2014년 초에 자신의 의견을 표명했습니다. 사설 FBI 증오 범죄 보고서 흉부 및 심혈관 수술 저널, Macchiarini 방법의 타당성에 의문을 제기하고 유사한 절차의 높은 사망률에 대한 우려를 나타냅니다. 그해 말, 마키아리니가 객원교수로 있는 스톡홀름의 명문 의과대학 카롤린스카 연구소에서 조사 착수 그의 일에. 마키아리니가 있던 동안 위법 행위가 면제됨 올해 초, 이러한 중요하고 새로운 작업의 실수에 대해 과학계가 주저함을 보여주었습니다. 그럼에도 불구하고 임상 시험 현재 미국에서 줄기세포 공학적 기관 이식의 안전성과 효능을 테스트하고 있으며 해당 연구는 올해 말까지 완료될 것으로 예상됩니다.

Macchiarini의 새로운 절차는 맞춤형 장기를 만드는 데 있어 유일한 진전이 아닙니다. 3D 프린터의 출현으로 사회는 연필부터 뼈까지 모든 것을 인쇄할 준비가 되었습니다. 프린스턴의 한 연구원 그룹은 2013년에 기능성 생체공학 귀의 프로토타입을 인쇄하는 데 성공했는데, 이는 기술이 얼마나 빠르게 발전했는지를 고려하면 아주 오래전처럼 보입니다. 나노 편지). 이제 3D 프린팅은 상업화되었으며, 생명공학 회사들은 누가 최초의 3D 프린팅 장기를 시장에 내놓을 수 있는지 알아보기 위한 경쟁을 벌일 것입니다.

샌디에이고 기반 회사 오르가노보 2012년에 기업을 공개한 후 3D 프린팅 기술을 사용하여 생의학 연구를 발전시켰습니다. 예를 들어 약물 테스트에 사용할 작은 간을 대량 생산하는 등의 일이 있었습니다. 3D 프린팅의 장점은 초기 비계가 필요하지 않으며 훨씬 더 많은 유연성을 제공한다는 것입니다. 잠재적으로 전자 인프라를 생물학적 조직과 결합하고 장기에 새로운 기능을 삽입할 수 있습니다. 인간 이식을 위한 완전한 장기를 인쇄할 징후는 아직 없지만 Organovo와 메두 셀라 재단 – 악명 높은 Aubrey de Grey의 또 다른 아이디어.

메두셀라 재단(Methuselah Foundation)은 재생 의학 연구 개발에 자금을 지원하는 비영리 단체로, 다양한 파트너에게 4만 달러 이상을 기부한 것으로 알려졌습니다. 과학적 R&D 측면에서는 그리 많지 않지만 – 포브스대형 제약회사는 약품 하나당 15만 달러에서 13억 달러까지 지출할 수 있으며, 생명공학 R&D도 이와 비슷합니다. 여전히 많은 돈입니다.

장수와 티토누스의 비극

그리스 신화에서 티토노스는 새벽의 타이탄인 에오스의 연인이다. 티토누스는 왕과 물의 요정의 아들이지만 그는 필멸의 존재입니다. 애인을 죽음으로부터 구하기 위해 필사적으로 노력하는 에오스는 제우스 신에게 티토누스에게 불멸의 생명을 선물해 달라고 간청합니다. 제우스는 실제로 티토누스에게 불멸성을 부여했지만, 잔혹하게도 에오스는 자신이 영원한 젊음을 구하는 것도 잊었다는 사실을 깨닫습니다. 티토누스는 영원히 살지만 계속 늙어가며 능력을 잃습니다.

"불멸의 젊음 옆에 불멸의 나이 / 그리고 나는 잿더미 속에 있었어"라고 말합니다. 알프레드 테니슨 영원히 저주받은 남자의 관점에서 쓴 시에서. 우리 몸이 두 배 더 오래 지속되도록 설득할 수 있다면 우리 마음도 그에 따를 것이라는 보장은 없습니다. 많은 사람들이 신체 건강이 쇠퇴하기 전에 알츠하이머병이나 다른 유형의 치매에 걸리게 됩니다. 뉴런은 재생될 수 없으므로 인지 기능은 시간이 지남에 따라 돌이킬 수 없을 정도로 저하된다는 주장이 널리 퍼져 있었습니다.

그러나 이제 연구에서는 뉴런이 실제로 재생될 수 있고 뇌에서 새로운 경로를 형성하고 새로운 연결을 생성하는 능력인 '가소성'을 입증할 수 있다는 사실이 확고히 확립되었습니다. 기본적으로 늙은 개에게 새로운 재주를 가르칠 수 있습니다. 그러나 이것은 160년의 일생 동안 기억 상실을 예방하기에는 충분하지 않습니다. (인간의 나이는 600세까지 도달할 수 있다고 주장하는 드 그레이의 미래 수명은 우스꽝스러울 것입니다.) 정신적 장애 없이 장수하는 것은 바람직하지 않습니다. 그러나 이상한 새로운 발전은 우리의 정신과 영혼이 시들어가는 것을 막을 수 있는 희망이 아직 남아 있을 수 있음을 나타냅니다.

2014년 XNUMX월, 스탠포드 대학교 연구팀은 널리 알려진 연구를 시작했습니다. 임상 시험 알츠하이머 환자에게 젊은 기증자의 혈액을 주입하겠다고 제안한 것입니다. 이 연구의 전제는 우리 중 많은 사람들이 회의적인 어떤 소름 끼치는 특성을 가지고 있지만 이는 이미 쥐에 대해 수행된 유망한 연구를 기반으로 합니다.

2014년 XNUMX월에 다음과 같은 기사가 게재되었습니다. 자연 젊은 피를 나이든 쥐에게 수혈하는 것이 실제로 뇌의 노화 효과를 분자 수준에서 인지 수준으로 역전시키는 방법을 자세히 설명하는 스탠포드 과학자 그룹의 잡지입니다. 연구에 따르면 젊은 피를 받은 나이든 쥐는 뉴런이 다시 자라나고 뇌의 연결성이 더 좋아지며 기억력과 인지 기능이 더 좋아지는 것으로 나타났습니다. 와의 인터뷰에서 보호자, 이 연구를 진행하는 수석 과학자 중 한 명이자 스탠포드 신경학 교수인 Tony Wyss-Coray는 이렇게 말했습니다. “이것은 완전히 새로운 분야를 열어줍니다. 이는 유기체나 뇌와 같은 기관의 나이가 돌에 새겨져 있지 않다는 것을 말해줍니다. 가단성이 있습니다. 한 방향이나 다른 방향으로 움직일 수 있습니다.”

혈액 내 어떤 요인이 그러한 극적인 효과를 일으키는지는 정확히 알 수 없지만, 쥐를 대상으로 한 결과는 인간을 대상으로 한 임상 시험이 승인될 만큼 충분히 유망했습니다. 연구가 잘 진행된다면 인간의 뇌 조직을 젊어지게 하는 단일 요인을 잠재적으로 식별하고 알츠하이머 병을 역전시키고 시간이 끝날 때까지 십자말 풀이를 계속 풀 수 있는 약물을 만들 수 있을 것입니다.