Senėjimo mokslas: ar galime gyventi amžinai, o ar turėtume?

Kasdieniam žmogui senėjimas yra tiesiog bėgantio laiko pasekmė. Senėjimas atsiliepia fiziškai, pasireiškia žilais plaukais, raukšlėmis ir atminties sutrikimais. Galų gale, susikaupus tipiniam nusidėvėjimui, atsiranda rimtesnių ligų ir patologijų, tokių kaip vėžys, Alzheimerio ar širdies ligos. Tada vieną dieną visi iškvėpiame paskutinį kvapą ir pasineriame į didžiausią nežinomybę: mirtį. Šis senėjimo aprašymas, kad ir koks neaiškus ir neaiškus būtų, yra kažkas, ką iš esmės žinome kiekvienas iš mūsų.

Tačiau vyksta ideologinis pokytis, kuris gali pakeisti mūsų supratimo ir patirties amžių. Nauji biologinių senėjimo procesų tyrimai ir biomedicinos technologijų, skirtų su amžiumi susijusioms ligoms, kūrimas rodo atskirą požiūrį į senėjimą. Tiesą sakant, senėjimas nebelaikomas nuo laiko priklausomu procesu, o veikiau atskirų mechanizmų kaupimu. Vietoj to, senėjimas galėtų būti geriau kvalifikuojamas kaip pati liga.

Įveskite Aubrey de Grey, Kembridžo daktaro laipsnį, turintį informatikos išsilavinimą, ir savamokslį biomedicinos gerontologą. Jis turi ilgą barzdą, kuri teka per nendrę primenančią krūtinę ir liemenį. Jis kalba greitai, žodžiai veržiasi iš jo burnos žavingu britišku akcentu. Greita kalba gali būti tiesiog charakterio keistenybė arba ji galėjo išsivystyti iš skubos jausmo, kurį jis jaučia dėl karo, kurį jis kariauja prieš senėjimą. De Gray yra vienas iš įkūrėjų ir vyriausiasis mokslo pareigūnas SENS tyrimų fondaslabdaros organizacija, skirta su amžiumi susijusių ligų tyrimams ir gydymui.

De Grėjus yra įsimintinas personažas, todėl jis praleidžia daug laiko kalbėdamas ir telkdamas žmones už judėjimą prieš senėjimą. Epizode iš NPR TED radijo valanda, jis prognozuoja, kad „Iš esmės dalykai, nuo kurių galėtum mirti sulaukę 100 ar 200 metų, būtų lygiai tokie patys kaip dalykai, nuo kurių galėtum mirti būdami 20 ar 30 metų“.

Įspėjimas: daugelis mokslininkų suskubtų atkreipti dėmesį į tai, kad tokios prognozės yra spekuliacinės ir kad prieš pateikiant tokius didelius teiginius reikia pateikti galutinių įrodymų. Tiesą sakant, 2005 m. MIT Technology Review paskelbė SENS iššūkis, siūlydamas 20,000 10,000 USD bet kuriam molekuliniam biologui, kuris galėtų pakankamai įrodyti, kad SENS teiginiai dėl senėjimo panaikinimo buvo „neverti išmoktų diskusijų“. Iki šiol niekas nepretendavo į visą prizą, išskyrus vieną reikšmingą pareiškimą, kuris, teisėjų nuomone, buvo pakankamai iškalbingas, kad uždirbtų XNUMX XNUMX USD. Tačiau mums, likusiems mirtingiesiems, tenka grumtis su įrodymais, kurie geriausiu atveju yra neįtikinami, bet pakankamai žadantys nusipelnyti. jos pasekmių svarstymas.

Peržiūrėjęs daugybę tyrimų ir pernelyg optimistiškų antraščių, nusprendžiau sutelkti dėmesį tik į kelias pagrindines tyrimų sritis, kuriose yra apčiuopiamų technologijų ir gydymo būdų, susijusių su senėjimu ir su amžiumi susijusiomis ligomis.

Ar genai turi raktą?

Gyvybės planą galima rasti mūsų DNR. Mūsų DNR pilna kodų, kuriuos vadiname „genais“; genai lemia, kokios spalvos bus jūsų akys, kokia greita medžiagų apykaita ir ar nesusirgsite tam tikra liga. Dešimtajame dešimtmetyje San Fransisko universiteto biochemijos tyrinėtoja Cynthia Kenyon, kuri neseniai buvo įtraukta į 1990 geriausių moterų mokslo srityje 15 m. Verslo, pasinaudojant viešai neatskleista, pristatė paradigmą keičiančią idėją – kad genai taip pat gali užkoduoti, kiek mes gyvename, o įjungus arba išjungus tam tikrus genus galima pailginti sveiko gyvenimo trukmę. Jos pradiniai tyrimai buvo skirti C. Elegansas, mažyčių kirminų, kurie naudojami kaip pavyzdiniai organizmai tyrimams, nes jų genomo vystymosi ciklai labai panašūs į žmonių. Kenyon nustatė, kad išjungus konkretų geną – Daf2 – jos kirminai gyveno dvigubai ilgiau nei įprasti kirminai.

Dar įdomiau, kad kirminai ne tik gyveno ilgiau, bet ir buvo sveikesni ilgiau. Įsivaizduokite, kad gyvenate 80, o 10 metų praleidžiate kovodami su silpnumu ir ligomis. Galima dvejoti, ar gyventi iki 90 metų, jei tai reikštų 20 gyvenimo metų, kamuojamų su amžiumi susijusių ligų ir prastesnės gyvenimo kokybės. Tačiau Kenjono kirminai gyveno iki 160 metų, ir tik 5 metai iš to gyvenimo buvo „senatvėje“. Straipsnyje, esančiame "The Guardian", Kenjonas atskleidė tai, ko kai kurie iš mūsų tik slapčia tikėjosi; „Tu tik pagalvok:„ Oho. Galbūt aš galėčiau būti tas ilgaamžis kirminas.“ Nuo to laiko Kenjonas pradėjo pirmuosius tyrimus, siekdamas nustatyti genus, kontroliuojančius senėjimo procesą.

Idėja yra ta, kad jei mes galime rasti pagrindinį geną, kuris kontroliuoja senėjimo procesą, galime sukurti vaistus, kurie nutraukia šio geno kelią, arba panaudoti genų inžinerijos metodus, kad jį visiškai pakeistume. Straipsnyje 2012 m Mokslas buvo paskelbta apie naują genų inžinerijos techniką, pavadintą CRISPR-Cas9 (lengviau vadinama CRISPR). Vėlesniais metais CRISPR apėmė tyrimų laboratorijas visame pasaulyje ir buvo paskelbtas Gamta kaip didžiausią technologinę pažangą biomedicinos tyrimų srityje per daugiau nei dešimtmetį.

CRISPR yra paprastas, pigus ir efektyvus DNR redagavimo metodas, kuriame naudojamas RNR segmentas – biocheminis balandžio balandžio atitikmuo – kuris nukreipia redagavimo fermentus į tikslinę DNR juostelę. Ten fermentas gali greitai iškirpti genus ir įterpti naujus. Atrodo fantastiška galimybė „redaguoti“ žmogaus genetines sekas. Įsivaizduoju, kaip mokslininkai laboratorijoje kuria DNR koliažus, pjausto ir klijuoja genus kaip vaikai prie amatų stalo, iš viso atsisako nepageidaujamų genų. Būtų bioetiko košmaras sukurti protokolus, reglamentuojančius, kaip tokia technologija naudojama ir kam.

Pavyzdžiui, šiais metais kilo triukšmas, kai Kinijos tyrimų laboratorija paskelbė, kad ji bandė genetiškai modifikuoti žmogaus embrionus (žr. originalų straipsnį adresu Baltymai ir ląstelės, ir vėlesnis kerfuffle ties Gamta). Mokslininkai tyrė CRISPR potencialą nukreipti į geną, atsakingą už β-talasemiją, paveldimą kraujo sutrikimą. Jų rezultatai parodė, kad CRISPR pavyko išardyti β-talasemijos geną, tačiau jis taip pat paveikė kitas DNR sekos dalis, dėl kurių atsirado nenumatytų mutacijų. Embrionai neišliko, o tai dar labiau pabrėžia patikimesnių technologijų poreikį.

Kalbant apie senėjimą, manoma, kad CRISPR gali būti naudojamas su amžiumi susijusiems genams nukreipti ir įjungti arba išjungti būdus, kurie padėtų sulėtinti senėjimo procesą. Idealiu atveju šis metodas galėtų būti įgyvendintas skiepijant, tačiau ši technologija toli gražu nepriartėjo prie šio tikslo ir niekas negali ryžtingai pasakyti, ar tai kada nors pasieks. Atrodo, kad esminis žmogaus genomo pertvarkymas ir gyvenimo būdo bei (galimai) mirties keitimas kol kas tebėra mokslinės fantastikos dalis.

Bioninės būtybės

Jei senėjimo banga negali būti sustabdyta genetiniu lygmeniu, galime ieškoti būdų, kaip sustabdyti senėjimo procesą ir pratęsti sveiką gyvenimą. Šiuo metu istorijoje galūnių protezavimas ir organų persodinimas yra įprastas dalykas – tai įspūdingi inžinerijos žygdarbiai, kai patobulinome, o kartais ir visiškai pakeitėme savo biologines sistemas ir organus, siekdami išgelbėti gyvybes. Mes ir toliau stumiame žmogaus sąsajos ribas; technologijos, skaitmeninė realybė ir svetimkūniai labiau nei bet kada įsitvirtino mūsų socialiniuose ir fiziniuose kūnuose. Kai žmogaus organizmo pakraščiai neryškūs, aš pradedu svarstyti, kada mes nebegalime savęs laikyti griežtai „žmogumi“?

Jauna mergina Hannah Warren 2011 metais gimė be vėjo vamzdžio. Ji negalėjo kalbėti, valgyti ar nuryti pati, o jos perspektyvos neatrodė geros. Tačiau 2013 metais jai buvo atlikta a novatoriška procedūra kuri implantavo trachėją, išaugintą iš jos pačios kamieninių ląstelių. Hannah pabudo po procedūros ir pirmą kartą gyvenime galėjo kvėpuoti be mašinų. Ši procedūra sulaukė didelio žiniasklaidos dėmesio; ji buvo jauna, mielai atrodanti mergina ir tai buvo pirmas kartas, kai procedūra buvo atlikta JAV.

Tačiau chirurgas Paolo Macchiarini jau buvo pradėjęs šį gydymą penkerius metus Ispanijoje. Taikant šią techniką reikia pastatyti pastolius, imituojančius trachėją iš dirbtinių nanopluoštų. Tada pastoliai yra „pasėjami“ paties paciento kamieninėmis ląstelėmis, paimtomis iš kaulų čiulpų. Kamieninės ląstelės yra kruopščiai kultivuojamos ir joms leidžiama augti aplink pastolius, suformuojant visiškai funkcionalią kūno dalį. Tokio požiūrio patrauklumas yra tas, kad jis drastiškai sumažina galimybę organizmui atmesti persodintą organą. Juk ji pastatyta iš jų pačių ląstelių!

Be to, jis sumažina spaudimą iš organų donorystės sistemos, kuri retai turi pakankamai desperatiškai reikalingų organų. Deja, Hannah Warren mirė vėliau tais pačiais metais, tačiau šios procedūros palikimas gyvuoja, mokslininkams kovojant dėl ​​tokios regeneracinės medicinos – organų kūrimo iš kamieninių ląstelių – galimybių ir apribojimų.

Pasak Macchiarini Lancetas2012 m., „Pagrindinis šios kamieninėmis ląstelėmis pagrįstos terapijos potencialas yra išvengti žmonių donorystės ir visą gyvenimą trunkančio imunosupresijos bei sugebėti pakeisti sudėtingus audinius ir anksčiau ar vėliau ištisus organus“.

Šį, atrodytų, džiaugsmingą laikotarpį netrukus sekė ginčai. Kritikai išreiškė savo nuomonę 2014 m. pradžioje redakcijos viduje Krūtinės ir širdies ir kraujagyslių chirurgijos žurnalas, kvestionuojantis Macchiarini metodų patikimumą ir demonstruojant susirūpinimą dėl didelio mirtingumo nuo panašių procedūrų. Vėliau tais pačiais metais Stokholmo Karolinska institutas, prestižinis medicinos universitetas, kuriame Macchiarini yra kviestinis profesorius, pradėjo tyrimus į jo darbą. Kol Macchiarini buvo atleistas nuo netinkamo elgesio Šių metų pradžioje tai rodo, kad mokslo bendruomenė dvejojo ​​dėl tokio kritiško ir naujo darbo klaidų. Nepaisant to, yra a klinikinis tyrimas Šiuo metu JAV vyksta kamieninių ląstelių inžinerijos trachėjos transplantacijos saugumo ir veiksmingumo bandymai, o tyrimas turėtų būti baigtas iki šių metų pabaigos.

Nauja Macchiarini procedūra nėra vienintelis žingsnis į priekį kuriant pagal užsakymą pagamintus organus – atsiradus 3D spausdintuvui, visuomenė pasirengusi spausdinti viską nuo pieštukų iki kaulų. Vienai Prinstono tyrėjų grupei 2013 m. pavyko atspausdinti funkcinės bioninės ausies prototipą, o tai atrodo kaip prieš eonus, atsižvelgiant į tai, kaip sparčiai vystėsi technologija (žr. jų straipsnį „Nano raidės“). 3D spausdinimas dabar tapo komerciniu, todėl gali kilti lenktynės dėl biotechnologijų įmonių, kurios galės parduoti pirmuosius 3D spausdintus organus.

San Diege įsikūrusi įmonė Organovo 2012 m. pasirodė viešai ir naudojo 3D spausdinimo technologiją biomedicininiams tyrimams tobulinti, pavyzdžiui, masiškai gamindamas mažas kepenėles, kurios bus naudojamos tiriant vaistus. 3D spausdinimo pranašumai yra tai, kad jam nereikia pradinių pastolių ir suteikia daug daugiau lankstumo – galima būtų susieti elektroninę infrastruktūrą su biologiniu audiniu ir įterpti į organus naujas funkcijas. Kol kas nėra ženklų, kad būtų spausdinami pilnaverčiai organai, skirti žmogaus transplantacijai, tačiau, kaip rodo Organovo partnerystė su Metuzalės fondas – dar vienas liūdnai pagarsėjusio Aubrey de Grey idėja.

„Methuselah Foundation“ yra ne pelno siekianti organizacija, finansuojanti regeneracinės medicinos mokslinius tyrimus ir plėtrą, įvairiems partneriams dovanojanti daugiau nei 4 mln. Nors tai nėra daug mokslinių tyrimų ir taikomosios veiklos požiūriu – pasak "Forbes", didelės farmacijos įmonės vienam vaistui gali išleisti nuo 15 iki 13 milijardų JAV dolerių, o biotechnologijų moksliniai tyrimai ir plėtra yra panaši – tai vis dar dideli pinigai.

Gyvenimas ilgiau ir Titono tragedija

Graikų mitologijoje Titonas yra Eoso, aušros titano, meilužis. Titonas yra karaliaus ir vandens nimfos sūnus, tačiau jis yra mirtingas. Eosas, desperatiškai norėdamas išgelbėti savo mylimąjį nuo galimos mirties, maldauja dievo Dzeuso padovanoti Titonui nemirtingumą. Dzeusas iš tiesų dovanoja Titonui nemirtingumą, tačiau žiauriai pasisukus Eosas supranta, kad pamiršo paprašyti ir amžinos jaunystės. Titonas gyvena amžinai, bet ir toliau sensta ir praranda savo sugebėjimus.

„Nemirtingas amžius šalia nemirtingos jaunystės / Ir visa, ką aš buvau, pelenuose“, sako Alfredas Tennysonas eilėraštyje, parašytame iš amžinai pasmerkto žmogaus perspektyvos. Jei sugebame įtikinti savo kūnus ištverti dvigubai ilgiau, nėra jokios garantijos, kad mūsų protas paseks. Daugelis žmonių tampa Alzheimerio ar kitų rūšių demencijos aukomis, kol jų fizinė sveikata pradeda silpnėti. Anksčiau buvo plačiai teigiama, kad neuronai negali būti regeneruojami, todėl kognityvinė funkcija laikui bėgant negrįžtamai susilpnės.

Tačiau moksliniai tyrimai dabar tvirtai įrodė, kad neuronai iš tikrųjų gali būti regeneruoti ir parodyti „plastiškumą“, ty gebėjimą formuoti naujus kelius ir sukurti naujus ryšius smegenyse. Iš esmės seną šunį galite išmokyti naujų triukų. Tačiau vargu ar to pakanka, kad per 160 metų nebūtų prarasta atmintis (mano ateities gyvenimo trukmė būtų juokinga de Grey'ui, kuris teigia, kad žmonėms gali sulaukti 600 metų). Vargu ar būtų pageidautina gyventi ilgą gyvenimą be jokių protinių gebėjimų, kad juo džiaugtumėtės, tačiau keistos naujovės rodo, kad dar gali būti vilties išgelbėti mūsų protą ir dvasią nuo nudžiūvimo.

2014 m. spalį Stanfordo universiteto mokslininkų komanda pradėjo labai viešai paskelbtą klinikinis tyrimas kad Alzheimerio liga sergantiems pacientams buvo pasiūlytas jaunų donorų kraujas. Tyrimo prielaida pasižymi tam tikra niūria savybe, kurią daugelis iš mūsų vertintų skeptiškai, tačiau ji pagrįsta daug žadančiais tyrimais, jau atliktais su pelėmis.

2014 m. birželio mėn. buvo paskelbtas straipsnis Gamta Stenfordo mokslininkų grupės žurnalas, kuriame išsamiai aprašoma, kaip jauno kraujo perpylimas vyresnėms pelėms iš tikrųjų pakeitė smegenų senėjimo poveikį nuo molekulinio iki pažinimo lygio. Tyrimas parodė, kad vyresnės pelės, gavusios jauną kraują, išaugins neuronus, parodys didesnį smegenų ryšį, geresnę atmintį ir pažinimo funkciją. Interviu su Globėjas, Tony Wyss-Coray – vienas iš pagrindinių mokslininkų, dirbančių su šiuo tyrimu, ir neurologijos profesorius Stanforde – sakė: „Tai atveria visiškai naują sritį. Tai mums sako, kad organizmo ar tokio organo kaip smegenys amžius nėra įrašytas akmenyje. Jis yra kalus. Galite perkelti jį viena ar kita kryptimi.

Tiksliai nežinoma, kokie veiksniai kraujyje sukelia tokį dramatišką poveikį, tačiau rezultatai su pelėmis buvo pakankamai daug žadantys, kad būtų galima patvirtinti klinikinį tyrimą su žmonėmis. Jei tyrimai vyks gerai, galbūt galėtume nustatyti išskirtinius veiksnius, kurie atjaunina žmogaus smegenų audinį ir sukurti vaistą, galintį pakeisti Alzheimerio ligą ir priversti mus spręsti kryžiažodžius iki laikų pabaigos.