De wetenschap van veroudering: kunnen we eeuwig leven, en zou dat ook moeten?

Veroudering is voor de gewone mens gewoon het resultaat van het verstrijken van de tijd. Veroudering eist fysiek zijn tol en manifesteert zich in grijze haren, rimpels en geheugenproblemen. Uiteindelijk maakt de accumulatie van typische slijtage plaats voor ernstigere ziekten en pathologieën, zoals kanker, of de ziekte van Alzheimer, of hartaandoeningen. Dan, op een dag, ademen we allemaal een laatste adem uit en duiken we in het ultieme onbekende: de dood. Deze beschrijving van ouder worden, hoe vaag en ondefinitief die ook mag zijn, is iets dat zo fundamenteel bekend is bij ons allemaal.

Er vindt echter een ideologische verschuiving plaats die een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop we leeftijd begrijpen en ervaren. Opkomend onderzoek naar de biologische verouderingsprocessen en de ontwikkeling van biomedische technologieën gericht op leeftijdsgerelateerde ziekten, duiden op een aparte benadering van veroudering. Veroudering wordt in feite niet langer beschouwd als een tijdsafhankelijk proces, maar eerder als een opeenstapeling van afzonderlijke mechanismen. Veroudering zou daarentegen beter als een ziekte zelf kunnen worden gekwalificeerd.

Aubrey de Grey is een PhD in Cambridge met een achtergrond in informatica en een autodidactische biomedische gerontoloog. Hij heeft een lange baard die over zijn rietachtige borst en romp valt. Hij spreekt snel, woorden stromen uit zijn mond met een charmant Brits accent. De razendsnelle toespraak kan gewoon een eigenaardigheid van het personage zijn, of het kan zijn voortgekomen uit het gevoel van urgentie dat hij voelt met betrekking tot de oorlog die hij voert tegen veroudering. De Gray is de mede-oprichter en Chief Science Officer van Stichting SENS-onderzoek, een liefdadigheidsinstelling die zich inzet voor het bevorderen van onderzoek en behandeling van leeftijdsgerelateerde ziekten.

De Gray is een gedenkwaardig personage en daarom besteedt hij veel tijd aan het geven van lezingen en het verzamelen van mensen voor de anti-verouderingsbeweging. Op een aflevering van TED Radio Uur door NPR, voorspelt hij dat "Kortom, het soort dingen waaraan je zou kunnen sterven op de leeftijd van 100 of 200 zou precies hetzelfde zijn als het soort dingen waaraan je zou kunnen sterven op de leeftijd van 20 of 30 jaar."

Een voorbehoud: veel wetenschappers zouden er snel op wijzen dat dergelijke voorspellingen speculatief zijn en dat er definitief bewijs nodig is voordat zulke grootse beweringen worden gedaan. In feite kondigde MIT Technology Review in 2005 de SENS-uitdaging, die $ 20,000 aanbood aan elke moleculair bioloog die voldoende kon aantonen dat SENS-claims met betrekking tot het omkeren van veroudering "een geleerd debat onwaardig waren". Tot nu toe heeft niemand de volledige prijs opgeëist, behalve één opmerkelijke inzending die volgens de jury welsprekend genoeg was om $ 10,000 te verdienen. nadenken over de implicaties ervan.

Na bergen onderzoek en overdreven optimistische krantenkoppen te hebben doorzocht, heb ik besloten me alleen te concentreren op een paar belangrijke onderzoeksgebieden met tastbare technologie en therapieën die verband houden met veroudering en leeftijdsgerelateerde ziekten.

Hebben genen de sleutel in handen?

De blauwdruk voor het leven zit in ons DNA. Ons DNA zit vol codes die we 'genen' noemen; genen bepalen welke kleur je ogen zullen hebben, hoe snel je stofwisseling is en of je een bepaalde ziekte krijgt. In de jaren 1990, Cynthia Kenyon, een biochemie-onderzoeker aan de Universiteit van San Francisco en onlangs uitgeroepen tot een van de top 15 vrouwen in de wetenschap in 2015 door Business Insider, introduceerde een paradigmaveranderend idee - dat genen ook kunnen coderen voor hoe lang we leven, en het in- of uitschakelen van bepaalde genen kan een gezonde levensduur verlengen. Haar eerste onderzoek richtte zich op C. Elegans, kleine wormen die worden gebruikt als modelorganismen voor onderzoek omdat ze zeer vergelijkbare genoomontwikkelingscycli hebben als mensen. Kenyon ontdekte dat het uitschakelen van een specifiek gen - Daf2 - ertoe leidde dat haar wormen twee keer zo lang leefden als gewone wormen.

Nog spannender, de wormen leefden niet alleen langer, maar waren ook langer gezond. Stel je voor dat je 80 wordt en dat je 10 jaar daarvan worstelt met kwetsbaarheid en ziekte. Je zou misschien aarzelen om 90 te worden als dat betekent dat je 20 jaar lang geplaagd wordt door ouderdomsziekten en een lagere kwaliteit van leven. Maar de wormen van Kenyon leefden tot het menselijke equivalent van 160 jaar en slechts 5 jaar van dat leven werd doorgebracht in 'ouderdom'. In een artikel in The Guardian, legde Kenyon bloot wat sommigen van ons alleen maar in het geheim zouden hopen; “Je denkt gewoon: 'Wauw. Misschien zou ik die langlevende worm kunnen zijn.'" Sindsdien verricht Kenyon baanbrekend onderzoek naar het identificeren van genen die het verouderingsproces beheersen.

Het idee is dat als we een master-gen kunnen vinden dat het verouderingsproces regelt, we medicijnen kunnen ontwikkelen die de route van dat gen onderbreken, of genetische manipulatietechnieken kunnen gebruiken om het helemaal te veranderen. In 2012 verscheen een artikel in Wetenschap werd gepubliceerd over een nieuwe techniek van genetische manipulatie genaamd CRISPR-Cas9 (gemakkelijker aangeduid als CRISPR). CRISPR raasde de volgende jaren door onderzoekslaboratoria over de hele wereld en werd ingeluid NATUUR als de grootste technologische vooruitgang in biomedisch onderzoek in meer dan een decennium.

CRISPR is een eenvoudige, goedkope en effectieve methode voor het bewerken van DNA waarbij gebruik wordt gemaakt van een RNA-segment – ​​het biochemische equivalent van een postduif – dat bewerkende enzymen naar een doel-DNA-strook leidt. Daar kan het enzym snel genen eruit knippen en nieuwe invoegen. Het lijkt fantastisch om menselijke genetische sequenties te kunnen 'bewerken'. Ik stel me voor dat wetenschappers collages van DNA maken in het lab, genen knippen en plakken zoals kinderen aan een knutseltafel, en de ongewenste genen helemaal weggooien. Het zou de nachtmerrie van een bio-ethicus zijn om protocollen te creëren die regelen hoe dergelijke technologie wordt gebruikt en door wie.

Zo ontstond er eerder dit jaar ophef toen een Chinees onderzoekslaboratorium publiceerde dat het had geprobeerd menselijke embryo's genetisch te modificeren (bekijk het originele artikel op Eiwitten en cellen, en de daaropvolgende kerfuffle bij NATUUR). De wetenschappers onderzochten het potentieel van CRISPR om zich te richten op het gen dat verantwoordelijk is voor β-thalassemie, een erfelijke bloedziekte. Hun resultaten toonden aan dat CRISPR erin slaagde het β-thalassemie-gen te splitsen, maar dat het ook andere delen van de DNA-sequentie aantastte, wat resulteerde in onbedoelde mutaties. De embryo's hebben het niet overleefd, wat des te meer de noodzaak van betrouwbaardere technologie benadrukt.

Aangezien het verband houdt met veroudering, wordt aangenomen dat CRISPR kan worden gebruikt om leeftijdgerelateerde genen aan te pakken en paden in of uit te schakelen die het verouderingsproces zouden helpen vertragen. Deze methode zou idealiter via vaccinatie kunnen worden geleverd, maar de technologie is nog lang niet in de buurt van het bereiken van dit doel en niemand kan met zekerheid zeggen of dit ooit zal gebeuren. Het lijkt erop dat het fundamenteel herontwerpen van het menselijk genoom en het veranderen van de manier waarop we leven en (mogelijk) sterven voorlopig een onderdeel van sciencefiction blijft.

Bionische wezens

Als het tij van veroudering niet op genetisch niveau kan worden gestopt, kunnen we kijken naar mechanismen verderop in het proces om het verouderingsproces te onderbreken en een gezond leven te verlengen. Op dit moment in de geschiedenis zijn prothetische ledematen en orgaantransplantaties schering en inslag – spectaculaire technische hoogstandjes waarbij we onze biologische systemen en organen hebben verbeterd en soms helemaal hebben vervangen om levens te redden. We blijven de grenzen van de menselijke interface verleggen; technologie, digitale realiteit en vreemde materie zijn meer dan ooit ingebakken in onze sociale en fysieke lichamen. Nu de grenzen van het menselijk organisme vervagen, begin ik me af te vragen: vanaf welk punt kunnen we onszelf niet langer strikt 'mens' beschouwen?

Een jong meisje, Hannah Warren, werd in 2011 geboren zonder luchtpijp. Ze kon niet zelfstandig praten, eten of slikken en haar vooruitzichten zagen er niet goed uit. In 2013 onderging ze echter een baanbrekende werkwijze die een luchtpijp implanteerde die was gegroeid uit haar eigen stamcellen. Hannah werd wakker van de procedure en kon voor het eerst in haar leven ademen zonder machines. Deze procedure kreeg veel media-aandacht; ze was een jong, lief uitziend meisje en het was de eerste keer dat de procedure ooit in de VS werd uitgevoerd

Een chirurg, Paolo Macchiarini genaamd, had deze behandeling echter al vijf jaar eerder uitgevoerd in Spanje. De techniek vereist het bouwen van een steiger die de luchtpijp nabootst van kunstmatige nanovezels. De steiger wordt vervolgens 'bezaaid' met de eigen stamcellen van de patiënt die uit hun beenmerg zijn geoogst. De stamcellen worden zorgvuldig gekweekt en mogen rond de steiger groeien, waardoor ze een volledig functioneel lichaamsdeel vormen. Het aantrekkelijke van een dergelijke aanpak is dat het de kans dat het lichaam het getransplanteerde orgaan afstoot drastisch verkleint. Het is immers opgebouwd uit hun eigen cellen!

Bovendien verlicht het de druk van het orgaandonatiesysteem, dat zelden voldoende voorraad heeft van de broodnodige organen. Hannah Warren is helaas later overleden hetzelfde jaar, maar de erfenis van die procedure leeft voort terwijl wetenschappers strijden over de mogelijkheden en beperkingen van dergelijke regeneratieve geneeskunde - het bouwen van organen uit stamcellen.

Volgens Macchiarini in de Lancetin 2012: "Het ultieme potentieel van deze op stamcellen gebaseerde therapie is om menselijke donatie en levenslange immunosuppressie te vermijden en om complexe weefsels en vroeg of laat hele organen te kunnen vervangen."

Controverse volgde al snel op deze ogenschijnlijk jubelende periode. Critici gaven begin 2014 hun mening in een hoofdartikel in de Journal of Thoracale en Cardiovasculaire Chirurgie, de plausibiliteit van Macchiarini's methoden in twijfel trekken en bezorgdheid tonen over de hoge sterftecijfers van soortgelijke procedures. Later dat jaar werd het Karolinska Instituut in Stockholm, een prestigieuze medische universiteit waar Macchiarini gastprofessor is, onderzoeken gestart in zijn werk. Terwijl Macchiarini was vrijgesproken van wangedrag eerder dit jaar toont het wel de aarzeling in de wetenschappelijke gemeenschap over misstappen in dergelijk kritisch en nieuw werk. Toch is er een klinische trial momenteel aan de gang in de VS om de veiligheid en werkzaamheid van de met stamcellen gemanipuleerde tracheale transplantatie te testen en de studie zal naar verwachting tegen het einde van dit jaar worden afgerond.

Macchiarini's nieuwe procedure is niet de enige stap voorwaarts in het creëren van op maat gemaakte orgels - de komst van de 3D-printer heeft de samenleving klaar gemaakt om alles te printen, van potloden tot botten. Een groep onderzoekers uit Princeton slaagde erin om in 2013 een prototype van een functioneel bionisch oor te printen, wat eeuwen geleden lijkt gezien de snelle ontwikkeling van de technologie (zie hun artikel in Nano Letters). 3D-printen is nu commercieel geworden en er is misschien een race voor biotechbedrijven om te zien wie het eerste 3D-geprinte orgel op de markt kan brengen.

In San Diego gevestigd bedrijf Orgaan ging in 2012 naar de beurs en gebruikt 3D-printtechnologie om biomedisch onderzoek te bevorderen, bijvoorbeeld door kleine levers massaal te produceren voor gebruik bij het testen van medicijnen. De voordelen van 3D-printen zijn dat er geen initiële steiger voor nodig is en dat het veel meer flexibiliteit biedt. Mogelijk kan elektronische infrastructuur worden verweven met het biologische weefsel en nieuwe functionaliteiten in organen worden ingebracht. Er zijn nog geen tekenen van het printen van volwaardige organen voor menselijke transplantatie, maar de drive is er, zoals blijkt uit de samenwerking van Organovo met de Methuselah Foundation – nog een geesteskind van de beruchte Aubrey de Grey.

De Methuselah Foundation is een non-profitorganisatie die onderzoek en ontwikkeling op het gebied van regeneratieve geneeskunde financiert en naar verluidt meer dan $ 4 miljoen schenkt aan verschillende partners. Hoewel dit niet veel is in termen van wetenschappelijke R&D – volgens Forbes, kunnen grote farmaceutische bedrijven ergens tussen de $ 15 miljoen en $ 13 miljard per medicijn uitgeven, en biotechnologische R&D is vergelijkbaar – het is nog steeds veel geld.

Langer leven en de tragedie van Tithonus

In de Griekse mythologie is Tithonus de minnaar van Eos, Titan van de dageraad. Tithonus is de zoon van een koning en een waternimf, maar hij is sterfelijk. Eos, wanhopig om haar minnaar te redden van de uiteindelijke dood, smeekt de god Zeus om Tithonus onsterfelijkheid te schenken. Zeus schenkt inderdaad onsterfelijkheid aan Tithonus, maar in een wrede wending realiseert Eos zich dat ze vergat ook om de eeuwige jeugd te vragen. Tithonus leeft voor eeuwig, maar hij blijft ouder worden en verliest zijn vermogens.

"Onsterfelijke leeftijd naast onsterfelijke jeugd / En alles wat ik was, in as", zegt Alfred Tennyson in een gedicht geschreven vanuit het perspectief van de eeuwig verdoemde man. Als we ons lichaam kunnen overtuigen om twee keer zo lang mee te gaan, is er geen garantie dat onze geest hetzelfde zal doen. Veel mensen vallen ten prooi aan de ziekte van Alzheimer of andere vormen van dementie voordat hun lichamelijke gezondheid achteruit gaat. Vroeger werd algemeen beweerd dat neuronen niet kunnen worden geregenereerd, dus de cognitieve functie zou in de loop van de tijd onomkeerbaar achteruitgaan.

Onderzoek heeft nu echter duidelijk aangetoond dat neuronen in feite kunnen worden geregenereerd en 'plasticiteit' kunnen vertonen, wat het vermogen is om nieuwe paden te vormen en nieuwe verbindingen in de hersenen te creëren. In principe kun je een oude hond nieuwe trucjes leren. Maar dit is nauwelijks genoeg om geheugenverlies gedurende een leven van 160 jaar te voorkomen (mijn toekomstige levensduur zou lachwekkend zijn voor De Grey, die beweert dat mensen wel 600 jaar oud kunnen worden). Het is nauwelijks wenselijk om een ​​lang leven te leiden zonder enige mentale vermogens om ervan te genieten, maar vreemde nieuwe ontwikkelingen geven aan dat er misschien nog hoop is om onze geest en geest te behoeden voor verwelking.

In oktober 2014 begon een team van onderzoekers aan de Stanford University een veelbesproken klinische trial dat voorstelde om Alzheimerpatiënten te infuseren met bloed van jonge donoren. Het uitgangspunt van de studie heeft een zekere griezelige kwaliteit, waar velen van ons sceptisch over zouden zijn, maar het is gebaseerd op veelbelovend onderzoek dat al op muizen is gedaan.

In juni 2014 verscheen er een artikel in NATUUR tijdschrift door een groep wetenschappers van Stanford waarin wordt beschreven hoe het transfunderen van jong bloed in oudere muizen de effecten van veroudering in de hersenen daadwerkelijk omkeerde van het moleculaire naar het cognitieve niveau. Het onderzoek toonde aan dat de oudere muizen, na het ontvangen van jong bloed, neuronen zouden laten groeien, meer connectiviteit in de hersenen zouden vertonen en een beter geheugen en cognitieve functie zouden hebben. In een interview met de Voogd, zei Tony Wyss-Coray – een van de hoofdwetenschappers die aan dit onderzoek werken, en een professor neurologie aan Stanford: “Dit opent een geheel nieuw veld. Het vertelt ons dat de leeftijd van een organisme, of een orgaan zoals de hersenen, niet in steen is geschreven. Het is kneedbaar. Je kunt het in de ene of de andere richting verplaatsen.”

Het is niet precies bekend welke factoren in het bloed zulke dramatische effecten veroorzaken, maar de resultaten bij muizen waren veelbelovend genoeg om een ​​klinische proef bij mensen goed te keuren. Als het onderzoek goed verloopt, zouden we mogelijk enkele factoren kunnen identificeren die menselijk hersenweefsel verjongen en een medicijn kunnen creëren dat de ziekte van Alzheimer kan omkeren en ons tot het einde der tijden kruiswoordraadsels kan laten oplossen.