Zinātne par novecošanu: vai mēs varam dzīvot mūžīgi, un vai mums vajadzētu?

Novecošana ikdienišķam cilvēkam ir vienkārši ejošā laika rezultāts. Novecošana fiziski ietekmē, izpaužoties sirmos matiņos, grumbās un atmiņas žagas. Galu galā tipiskā nolietojuma uzkrāšanās noved pie nopietnākām slimībām un patoloģijām, piemēram, vēzis, Alcheimera slimība vai sirds slimība. Tad kādu dienu mēs visi izelpojam pēdējo elpu un iegremdējam galīgajā nezināmajā: nāvē. Šis novecošanas apraksts, lai cik tas arī būtu neskaidrs un nenoteikts, ir kaut kas tik fundamentāli zināms ikvienam no mums.

Tomēr notiek ideoloģiska maiņa, kas var mainīt veidu, kā mēs saprotam un piedzīvojam vecumu. Jaunie pētījumi par novecošanas bioloģiskajiem procesiem un biomedicīnas tehnoloģiju izstrāde, kas vērstas uz ar vecumu saistītām slimībām, norāda uz atšķirīgu pieeju novecošanai. Faktiski novecošana vairs netiek uzskatīta par no laika atkarīgu procesu, bet gan par atsevišķu mehānismu uzkrāšanos. Tā vietā novecošanu varētu labāk kvalificēt kā slimību.

Ienāc Obrijs de Grejs, Kembridžas doktora grāds ar datorzinātņu pieredzi un autodidakts biomedicīnas gerontologs. Viņam ir gara bārda, kas plūst pāri viņa niedrei līdzīgajai krūtīm un ķermenim. Viņš runā ātri, vārdi izplūst no viņa mutes burvīgā britu akcentā. Ātrā runa varētu būt vienkārši rakstura dīvainība, vai arī tā varētu būt attīstījusies no steidzamības sajūtas, ko viņš izjūt saistībā ar karu, ko viņš risina pret novecošanu. De Grejs ir uzņēmuma līdzdibinātājs un galvenais zinātņu vadītājs SENS pētniecības fonds, labdarības organizācija, kas ir veltīta ar vecumu saistītu slimību izpētes un ārstēšanas veicināšanai.

De Grejs ir neaizmirstams tēls, tāpēc viņš daudz laika pavada, sniedzot sarunas un pulcējot cilvēkus pretnovecošanās kustībai. Par epizodi NPR radiostunda TED, viņš prognozē, ka "būtībā lietas, no kurām jūs varētu mirt 100 vai 200 gadu vecumā, būtu tieši tādas pašas kā lietas, no kurām jūs varētu nomirt 20 vai 30 gadu vecumā."

Brīdinājums: daudzi zinātnieki steigšus norādītu, ka šādas prognozes ir spekulatīvas un pirms šādu grandiozu apgalvojumu izvirzīšanas ir nepieciešami galīgi pierādījumi. Faktiski 2005. gadā MIT Technology Review paziņoja SENS izaicinājums, piedāvājot 20,000 10,000 USD jebkuram molekulārbiologam, kurš varētu pietiekami pierādīt, ka SENS apgalvojumi par novecošanas apvērsumu bija "mācītu debašu cienīgi". Līdz šim neviens nav pretendējis uz pilnu balvu, izņemot vienu ievērojamu iesniegumu, ko tiesneši uzskatīja par pietiekami daiļrunīgu, lai nopelnītu XNUMX XNUMX USD. Tomēr mums, pārējiem mirstīgajiem, ir jācīnās ar pierādījumiem, kas labākajā gadījumā ir nepārliecinoši, taču pietiekami daudzsološi, lai nopelnītu. tā seku apsvēršana.

Izsijājot daudzus pētījumus un pārāk optimistiskus virsrakstus, esmu nolēmis koncentrēties tikai uz dažām galvenajām pētniecības jomām, kurās ir taustāmas tehnoloģijas un terapijas, kas saistītas ar novecošanu un ar vecumu saistītām slimībām.

Vai gēnos ir atslēga?

Dzīvības plāns ir atrodams mūsu DNS. Mūsu DNS ir pilna ar kodiem, kurus mēs saucam par "gēniem"; gēni nosaka, kādā krāsā būs tavas acis, cik ātrs ir vielmaiņas process un vai tev neattīstīsies kāda slimība. Deviņdesmitajos gados Sintija Kenjona, bioķīmijas pētniece Sanfrancisko Universitātē un nesen 1990. gadā nosauca par vienu no 15 labākajām sievietēm zinātnē. Biznesa Insider, ieviesa paradigmu mainošu ideju – ka gēni var arī kodēt, cik ilgi mēs dzīvojam, un noteiktu gēnu ieslēgšana vai izslēgšana varētu pagarināt veselīgu dzīves ilgumu. Viņas sākotnējie pētījumi koncentrējās uz K. Elegans, sīki tārpi, kas tiek izmantoti kā paraugorganismi pētniecībā, jo tiem ir ļoti līdzīgi genoma attīstības cikli kā cilvēkiem. Kenjona atklāja, ka, izslēdzot konkrētu gēnu - Daf2, viņas tārpi dzīvoja divreiz ilgāk nekā parastie tārpi.

Vēl aizraujošāk, tārpi ne tikai dzīvoja ilgāk, bet arī bija veselīgāki ilgāk. Iedomājieties, ka dzīvojat līdz 80 un 10 gadus no tā mūža tiek pavadīts, cīnoties ar vājumu un slimībām. Varētu vilcināties nodzīvot līdz 90 gadiem, ja tas nozīmētu 20 dzīves gadus pavadīt ar vecumu saistītām slimībām un zemāku dzīves kvalitāti. Bet Kenjona tārpi dzīvoja līdz 160 gadiem, un tikai 5 gadi no šīs dzīves tika pavadīti "vecumā". Rakstā, kas publicēts Guardian, Kenjons atklāja to, ko daži no mums tikai slepus cerētu; "Tu vienkārši domā:" Oho. Varbūt es varētu būt tas ilgi dzīvojošais tārps." Kopš tā laika Kenjons ir bijis novatoriskais pētījums, lai identificētu gēnus, kas kontrolē novecošanās procesu.

Ideja ir tāda, ka, ja mēs varam atrast galveno gēnu, kas kontrolē novecošanās procesu, mēs varam izstrādāt zāles, kas pārtrauc šī gēna ceļu, vai izmantot gēnu inženierijas metodes, lai to pilnībā mainītu. 2012. gadā tika publicēts raksts Zinātne tika publicēts par jaunu gēnu inženierijas tehniku ​​ar nosaukumu CRISPR-Cas9 (vieglāk saukta par CRISPR). Nākamajos gados CRISPR izplatījās pētniecības laboratorijās visā pasaulē un tika izsludināts daba kā lielākais tehnoloģiskais sasniegums biomedicīnas pētniecībā vairāk nekā desmit gadu laikā.

CRISPR ir vienkārša, lēta un efektīva DNS rediģēšanas metode, kas izmanto RNS segmentu – pasta baloža bioķīmisko ekvivalentu –, kas novirza rediģēšanas enzīmus uz mērķa DNS sloksni. Tur ferments var ātri izgriezt gēnus un ievietot jaunus. Šķiet fantastiski, ka var “rediģēt” cilvēka ģenētiskās sekvences. Es iztēlojos, ka zinātnieki laboratorijā veido DNS kolāžas, izgriež un ielīmē gēnus kā bērni pie rokdarbu galda, pilnībā izmetot nevēlamos gēnus. Būtu bioētiķa murgs izveidot protokolus, kas regulētu, kā šādas tehnoloģijas tiek izmantotas un kam.

Piemēram, šī gada sākumā bija satraukums, kad Ķīnas pētniecības laboratorija publicēja, ka tā ir mēģinājusi ģenētiski modificēt cilvēka embrijus (skatiet sākotnējo rakstu vietnē Olbaltumvielas un šūnas, un sekojošā ķemmēšana plkst daba). Zinātnieki pētīja CRISPR potenciālu, lai mērķētu uz gēnu, kas ir atbildīgs par β-talasēmiju, iedzimtu asins slimību. Viņu rezultāti parādīja, ka CRISPR izdevās izdalīt β-talasēmijas gēnu, taču tas ietekmēja arī citas DNS sekvences daļas, izraisot neparedzētas mutācijas. Embriji neizdzīvoja, kas vēl jo vairāk uzsver nepieciešamību pēc uzticamākas tehnoloģijas.

Runājot par novecošanu, tiek uzskatīts, ka CRISPR var izmantot, lai mērķētu uz ar vecumu saistītiem gēniem un ieslēgtu vai izslēgtu ceļus, kas palīdzētu palēnināt novecošanās procesu. Ideālā gadījumā šo metodi varētu nodrošināt ar vakcinācijas palīdzību, taču tehnoloģija ne tuvu nav šī mērķa sasniegšanai, un neviens nevar precīzi pateikt, vai tas kādreiz notiks. Šķiet, ka cilvēka genoma fundamentāla pārprojektēšana un mūsu dzīvesveida un (iespējams) mirstības maiņa pagaidām joprojām ir zinātniskās fantastikas sastāvdaļa.

Bioniskās būtnes

Ja novecošanās vilni nevar apturēt ģenētiskā līmenī, mēs varam meklēt mehānismus tālākā ceļā, lai pārtrauktu novecošanās procesu un pagarinātu veselīgu dzīvi. Šajā vēstures brīdī ekstremitāšu protezēšana un orgānu transplantācija ir ikdienišķa parādība — iespaidīgi inženiertehniskie varoņdarbi, kuros esam uzlabojuši un dažkārt pilnībā nomainījuši savas bioloģiskās sistēmas un orgānus, lai glābtu dzīvības. Mēs turpinām virzīt cilvēku saskarnes robežas; tehnoloģijas, digitālā realitāte un svešķermeņi ir vairāk iesakņojušies mūsu sociālajā un fiziskajā ķermenī nekā jebkad agrāk. Tā kā cilvēka ķermeņa malas kļūst neskaidras, es sāku domāt, kurā brīdī mēs vairs nevaram uzskatīt sevi par "cilvēkiem"?

Jauna meitene Hanna Vorena 2011. gadā piedzima bez elpas. Viņa nevarēja viena pati runāt, ēst vai norīt, un viņas izredzes nešķita labas. Tomēr 2013. gadā viņai tika veikta a revolucionāra procedūra kas implantēja no viņas pašas cilmes šūnām izaudzētu traheju. Hanna pamodās no procedūras un pirmo reizi mūžā varēja elpot bez iekārtām. Šī procedūra guva lielu mediju uzmanību; viņa bija jauna, simpātiska meitene, un tā bija pirmā reize, kad šī procedūra tika veikta ASV.

Tomēr ķirurgs vārdā Paolo Makjarīni jau piecus gadus iepriekš Spānijā bija veicis šīs ārstēšanas pionieris. Metode prasa izveidot sastatnes, kas atdarina traheju no mākslīgām nanošķiedrām. Pēc tam sastatnes tiek “iesētas” ar paša pacienta cilmes šūnām, kas iegūtas no viņa kaulu smadzenēm. Cilmes šūnas tiek rūpīgi kultivētas un tām ļauj augt ap sastatnēm, veidojot pilnībā funkcionējošu ķermeņa daļu. Šādas pieejas pievilcība ir tāda, ka tā krasi samazina iespēju, ka organisms atgrūž pārstādīto orgānu. Galu galā tas ir veidots no viņu pašu šūnām!

Turklāt tas mazina spiedienu no orgānu ziedošanas sistēmas, kurai reti ir pietiekami daudz izmisīgi nepieciešamo orgānu. Diemžēl Hanna Vorena vēlāk nomira tajā pašā gadā, taču šīs procedūras mantojums turpinās, zinātniekiem cīnoties par šādas reģeneratīvās medicīnas iespējām un ierobežojumiem – orgānu veidošanai no cilmes šūnām.

Saskaņā ar Makiarīni grāmatā Lancete2012. gadā "Šīs uz cilmes šūnām balstītas terapijas galvenais potenciāls ir izvairīties no cilvēku ziedošanas un mūža imūnsupresijas, kā arī spēt aizstāt sarežģītus audus un agrāk vai vēlāk veselus orgānus."

Šim šķietami gavilējošajam periodam drīz sekoja strīdi. Kritiķi savu viedokli pauda 2014. gada sākumā ievadraksts iekš Torakālās un sirds un asinsvadu ķirurģijas žurnāls, apšaubot Macchiarini metožu ticamību un demonstrējot bažas par līdzīgu procedūru augsto mirstības līmeni. Vēlāk tajā pašā gadā Karolinskas institūts Stokholmā, prestižā medicīnas universitāte, kurā Makjarīni ir viesprofesors, uzsāka izmeklēšanu viņa darbā. Kamēr Makiarīni bija atbrīvots no pārkāpumiem šī gada sākumā tas demonstrē zinātnieku aprindu vilcināšanos par kļūdainiem soļiem tik kritiskā un jaunā darbā. Tomēr ir a klīniskā pētījuma Pašlaik ASV tiek pārbaudīta cilmes šūnu inženierijas trahejas transplantācijas drošība un efektivitāte, un tiek lēsts, ka pētījums tiks pabeigts līdz šī gada beigām.

Makiarīni jaunā procedūra nav vienīgais solis uz priekšu pasūtījuma orgānu izveidē – 3D printera parādīšanās ir likusi sabiedrībai drukāt visu, sākot no zīmuļiem līdz kauliem. Vienai pētnieku grupai no Prinstonas 2013. gadā izdevās izdrukāt funkcionālas bioniskās auss prototipu, kas šķiet kā pirms gadsimtiem, ņemot vērā tehnoloģiju attīstības ātrumu (skatiet viņu rakstu Nano burti). 3D drukāšana tagad ir kļuvusi komerciāla, un biotehnoloģiju uzņēmumi varētu sacensties, lai noskaidrotu, kurš varētu tirgot pirmo 3D drukāto orgānu.

Sandjego bāzēts uzņēmums Organovo publicēja 2012. gadā un ir izmantojis 3D drukāšanas tehnoloģiju, lai veicinātu biomedicīnas pētījumus, piemēram, masveidā ražojot mazas aknas, ko izmantot zāļu testēšanai. 3D drukas priekšrocības ir tādas, ka tai nav nepieciešamas sākotnējās sastatnes un tā nodrošina daudz lielāku elastību – potenciāli varētu sapīt elektronisko infrastruktūru ar bioloģiskajiem audiem un orgānos ievietot jaunas funkcijas. Pagaidām nekas neliecina par pilnvērtīgu orgānu drukāšanu cilvēka transplantācijai, taču tas tiek darīts, kā liecina Organovo partnerība ar Metuzala fonds – vēl viens bēdīgi slavenā Obrija de Greja prāta bērns.

Metuzela fonds ir bezpeļņas organizācija, kas finansē reģeneratīvās medicīnas pētniecību un izstrādi, kā ziņots, ziedojot vairāk nekā 4 miljonus ASV dolāru dažādiem partneriem. Lai gan tas nav daudz zinātniskās pētniecības un attīstības ziņā – saskaņā ar Forbes, lielie farmācijas uzņēmumi var tērēt no USD 15 miljoniem līdz USD 13 miljardiem par vienu medikamentu, un biotehnoloģiju pētniecība un attīstība ir salīdzināma — tā joprojām ir liela nauda.

Dzīvošana ilgāk un Titona traģēdija

Grieķu mitoloģijā Titons ir Eosa, rītausmas titāna, mīļākais. Titons ir ķēniņa un ūdens nimfas dēls, taču viņš ir mirstīgs. Eosa, izmisīgi cenšoties izglābt savu mīļāko no iespējamās nāves, lūdz dievu Zevu dāvināt Titonam nemirstību. Zevs patiešām dāvā Titonam nemirstību, taču nežēlīgā pavērsienā Eoss saprot, ka arī viņa ir aizmirsusi lūgt mūžīgo jaunību. Titons dzīvo mūžīgi, taču viņš turpina novecot un zaudē savas spējas.

"Nemirstīgs vecums blakus nemirstīgai jaunībai / Un viss, kas es biju, pelnos" saka Alfred Tennyson dzejolī, kas rakstīts no mūžīgi nolādētā cilvēka perspektīvas. Ja mēs spējam pārliecināt savu ķermeni izturēt divreiz ilgāk, nav garantijas, ka mūsu prāts tam sekos. Daudzi cilvēki kļūst par Alcheimera slimības vai cita veida demences upuriem, pirms viņu fiziskā veselība sāk pasliktināties. Agrāk tika plaši apgalvots, ka neironus nevar atjaunot, tāpēc kognitīvā funkcija laika gaitā neatgriezeniski pasliktināsies.

Tomēr pētījumi tagad ir stingri pierādījuši, ka neironus faktiski var atjaunot un demonstrēt "plastiskumu", kas ir spēja veidot jaunus ceļus un radīt jaunus savienojumus smadzenēs. Būtībā jūs varat iemācīt vecam sunim jaunus trikus. Taču ar to diez vai pietiek, lai novērstu atmiņas zudumu 160 gadu dzīves laikā (mans turpmākais mūža ilgums būtu smieklīgs de Grejam, kurš apgalvo, ka cilvēki var sasniegt pat 600 gadu vecumu). Diez vai ir vēlams nodzīvot ilgu mūžu bez prāta spējām, lai to izbaudītu, taču dīvaini jauni notikumi liecina, ka vēl varētu būt cerība glābt mūsu prātu un garu no iznīcības.

2014. gada oktobrī Stenfordas Universitātes pētnieku komanda uzsāka plašu publicitāti klīniskā pētījuma kas ierosināja Alcheimera slimniekiem ievadīt asinis no jauniem donoriem. Pētījuma priekšnoteikumam ir zināma dīvaina kvalitāte, par kuru daudzi no mums būtu skeptiski, taču tas ir balstīts uz daudzsološiem pētījumiem, kas jau veikti ar pelēm.

2014. gada jūnijā tika publicēts raksts daba Stenfordas zinātnieku grupas žurnāls, kurā sīki izklāstīts, kā jaunu asiņu pārliešana vecākām pelēm faktiski mainīja novecošanās ietekmi smadzenēs no molekulārā līdz kognitīvajam līmenim. Pētījums parādīja, ka vecākām pelēm, saņemot jaunas asinis, atkal izauga neironi, smadzenēs ir lielāka savienojamība, un tām ir labāka atmiņa un kognitīvās funkcijas. Intervijā ar Aizbildnis, Tonijs Vaiss-Korijs – viens no vadošajiem zinātniekiem, kas strādā pie šī pētījuma, un neiroloģijas profesors Stenfordā – teica: “Tas paver pilnīgi jaunu jomu. Tas mums stāsta, ka organisma vai tāda orgāna kā smadzenes vecums nav akmenī ierakstīts. Tas ir kaļams. Jūs varat to pārvietot vienā vai otrā virzienā.

Nav precīzi zināms, kādi faktori asinīs izraisa tik dramatiskas sekas, taču rezultāti pelēm bija pietiekami daudzsološi, lai varētu apstiprināt klīnisko izpēti ar cilvēkiem. Ja pētījumi norit labi, mēs varētu identificēt atsevišķus faktorus, kas atjauno cilvēka smadzeņu audus un radīt zāles, kas var labi novērst Alcheimera slimību un likt mums risināt krustvārdu mīklas līdz pat laika beigām.