Vitenskapen om aldring: Kan vi leve evig, og bør vi det?

Aldring for det dagligdagse menneske er ganske enkelt resultatet av tidens gang. Aldring tar sin toll fysisk, og manifesterer seg i grå hår, rynker og hukommelseshikke. Til slutt vil akkumuleringen av typisk slitasje føre til mer alvorlig sykdom og patologi, som kreft, eller Alzheimers eller hjertesykdom. Så en dag puster vi alle ut et siste pust og stuper inn i det ultimate ukjente: døden. Denne beskrivelsen av aldring, så vag og udefinitiv som den kan være, er noe så grunnleggende kjent for oss alle.

Imidlertid skjer det et ideologisk skifte som kan revolusjonere måten vi forstår og opplever alder. Ny forskning på biologiske prosesser ved aldring, og utvikling av biomedisinske teknologier rettet mot aldersrelatert sykdom, indikerer en distinkt tilnærming til aldring. Aldring betraktes faktisk ikke lenger som en tidsavhengig prosess, men snarere en opphopning av diskrete mekanismer. Aldring, i stedet, kan være bedre kvalifisert som en sykdom i seg selv.

Gå inn Aubrey de Grey, en Cambridge PhD med bakgrunn i informatikk, og selvlært biomedisinsk gerontolog. Han har et langt skjegg som flyter over det sivlignende brystet og overkroppen hans. Han snakker raskt, ordene suser ut av munnen hans med en sjarmerende britisk aksent. Den hurtigutløsende talen kan ganske enkelt være en karaktertrekk, eller den kan ha utviklet seg fra følelsen av at det haster med krigen han fører mot aldring. De Gray er medgründer og Chief Science Officer av SENS forskningsstiftelse, en veldedig organisasjon som er dedikert til å fremme forskning og behandling for aldersrelatert sykdom.

De Gray er en minneverdig karakter, og det er grunnen til at han bruker mye tid på å holde foredrag og samle folk for antialdringsbevegelsen. På en episode av TED Radio Hour av NPR, spår han at "I utgangspunktet vil den typen ting du kan dø av i en alder av 100 eller 200 være nøyaktig den samme som den typen ting du kan dø av i en alder av 20 eller 30."

En advarsel: mange forskere vil være raske til å påpeke at slike spådommer er spekulative og det er behov for definitive bevis før de kommer med slike store påstander. Faktisk kunngjorde MIT Technology Review i 2005 SENS Challenge, og tilbyr $20,000 10,000 til enhver molekylærbiolog som i tilstrekkelig grad kunne demonstrere at SENS-påstander angående reversering av aldring var "uverdige til lærd debatt". Til nå har ingen krevd hele prisen bortsett fra en bemerkelsesverdig innlevering som dommerne mente var veltalende nok til å tjene $XNUMX XNUMX. Dette lar imidlertid resten av oss dødelige slite med bevis som i beste fall er usikre, men lovende nok til å fortjene vurdering av dens implikasjoner.

Etter å ha lett gjennom hauger av forskning og altfor optimistiske overskrifter, har jeg bestemt meg for å kun fokusere på noen få sentrale forskningsområder som har håndgripelig teknologi og terapier knyttet til aldring og aldersrelatert sykdom.

Holder gener nøkkelen?

Planen for livet finnes i vårt DNA. DNAet vårt er fullt av koder som vi kaller 'gener'; gener er det som bestemmer hvilken farge øynene dine vil ha, hvor raskt stoffskiftet ditt er, og om du vil utvikle en bestemt sykdom. På 1990-tallet, Cynthia Kenyon, en biokjemiforsker ved University of San Francisco og nylig kåret til en av de 15 beste kvinnene innen vitenskap i 2015 av Business Insider, introduserte en paradigmeendrende idé - at gener også kan kode for hvor lenge vi lever, og å slå på eller av visse gener kan forlenge en sunn levetid. Hennes første forskning fokuserte på C. Elegans, bittesmå ormer som brukes som modellorganismer for forskning fordi de har svært like genomutviklingssykluser som mennesker. Kenyon fant ut at å slå av et spesifikt gen – Daf2 – resulterte i at ormene hennes levde dobbelt så lenge som vanlige ormer.

Enda mer spennende, ormene levde ikke bare lenger, men de var også sunnere lenger. Tenk deg at du lever til 80 og 10 år av livet går til å slite med skrøpelighet og sykdom. Man kan være nølende til å leve til 90 hvis det innebar å bruke 20 år av livet plaget med aldersrelaterte sykdommer og lavere livskvalitet. Men Kenyons ormer levde til det menneskelige ekvivalentet til 160 år, og bare 5 år av det livet ble brukt i "alderdom". I en artikkel i The Guardian, Kenyon avslørte det noen av oss bare i hemmelighet ville håpe; "Du tenker bare," Wow. Kanskje jeg kan være den langlivede ormen.'" Siden den gang har Kenyon vært banebrytende forskning på å identifisere gener som kontrollerer aldringsprosessen.

Tanken er at hvis vi kan finne et mastergen som kontrollerer aldringsprosessen, kan vi utvikle medisiner som avbryter genets vei, eller bruke genteknologiske teknikker for å endre det totalt. I 2012, en artikkel i Vitenskap ble publisert om en ny teknikk for genteknologi kalt CRISPR-Cas9 (enklere referert til som CRISPR). CRISPR feide gjennom forskningslaboratorier over hele verden de påfølgende årene og ble varslet inn Natur som det største teknologiske fremskritt innen biomedisinsk forskning på over et tiår.

CRISPR er en enkel, billig og effektiv metode for å redigere DNA som bruker et segment av RNA – den biokjemiske ekvivalenten til en brevdue – som leder redigeringsenzymer til en mål-DNA-stripe. Der kan enzymet raskt klippe ut gener og sette inn nye. Det virker fantastisk å kunne "redigere" menneskelige genetiske sekvenser. Jeg ser for meg at forskere lager kollasjer av DNA i laboratoriet, klipper og limer gener som barn ved et håndverksbord, og forkaster de uønskede genene helt. Det ville vært en bioetikers mareritt å lage protokoller som regulerer hvordan slik teknologi brukes, og på hvem.

For eksempel ble det oppstyr tidligere i år da et kinesisk forskningslaboratorium publiserte at det hadde forsøkt å genmodifisere menneskelige embryoer (sjekk ut den originale artikkelen på Protein og celle, og den påfølgende kerfuffle kl Natur). Forskerne undersøkte potensialet til CRISPR for å målrette mot genet som er ansvarlig for β-thalassemi, en arvelig blodsykdom. Resultatene deres viste at CRISPR klarte å spalte ut β-thalassemi-genet, men det påvirket også andre deler av DNA-sekvensen som resulterte i utilsiktede mutasjoner. Embryoene overlevde ikke, noe som desto mer understreker behovet for mer pålitelig teknologi.

Når det gjelder aldring, er det forestilt at CRISPR kan brukes til å målrette mot aldersrelaterte gener og slå på eller av veier som vil bidra til å bremse aldringsprosessen. Denne metoden kan ideelt sett leveres via vaksinasjon, men teknologien er ikke i nærheten av å nå dette målet, og ingen er i stand til å si noe bestemt om den noen gang vil gjøre det. Det ser ut til at fundamental rekonstruksjon av det menneskelige genomet og endre måten vi lever og (potensielt) dør på, fortsatt er en del av science fiction – foreløpig.

Bioniske vesener

Hvis aldringsbølgen ikke kan stoppes på genetisk nivå, kan vi se på mekanismer lenger ned i veien for å avbryte aldringsprosessen og forlenge sunne liv. I dette øyeblikk i historien er protetiske lemmer og organtransplantasjoner vanlig – spektakulære ingeniørbragder der vi har forbedret, og til tider helt erstattet, våre biologiske systemer og organer for å redde liv. Vi fortsetter å presse grensene for menneskelig grensesnitt; teknologi, digital virkelighet og fremmedlegemer er mer inngrodd i våre sosiale og fysiske kropper enn noen gang. Når kantene på den menneskelige organismen blir uklare, begynner jeg å lure på, på hvilket tidspunkt kan vi ikke lenger betrakte oss som strengt "menneskelige"?

En ung jente, Hannah Warren, ble født i 2011 uten luftrør. Hun kunne ikke snakke, spise eller svelge på egen hånd, og utsiktene hennes så ikke bra ut. I 2013 gjennomgikk hun imidlertid en banebrytende prosedyre som implanterte et luftrør vokst fra hennes egne stamceller. Hannah våknet fra prosedyren og var i stand til å puste, uten maskiner, for første gang i livet. Denne prosedyren fikk mye oppmerksomhet i media; hun var en ung, søt jente, og det var første gang prosedyren ble utført i USA

Men en kirurg ved navn Paolo Macchiarini hadde allerede utført denne behandlingen fem år tidligere i Spania. Teknikken krever å bygge et stillas som etterligner luftrøret fra kunstige nanofibre. Stillaset "sås" med pasientens egne stamceller høstet fra benmargen. Stamcellene dyrkes forsiktig og får vokse rundt stillaset, og danner en fullt funksjonell kroppsdel. Appellen ved en slik tilnærming er at den drastisk reduserer muligheten for at kroppen avstøter det transplanterte organet. Tross alt er det bygget fra deres egne celler!

I tillegg lindrer det presset fra organdonasjonssystemet som sjelden har nok tilførsel av desperat nødvendige organer. Hannah Warren døde dessverre senere samme år, men arven etter den prosedyren lever videre mens forskere kjemper om mulighetene og begrensningene til slik regenerativ medisin – å bygge organer fra stamceller.

Ifølge Macchiarini i Lanceti 2012, "Det ultimate potensialet til denne stamcellebaserte terapien er å unngå menneskelig donasjon og livslang immunsuppresjon og å være i stand til å erstatte komplekst vev og, før eller siden, hele organer."

Kontrovers fulgte snart denne tilsynelatende jublende perioden. Kritikere ga uttrykk for sine meninger tidlig i 2014 i en redaksjonell i Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, stiller spørsmål ved plausibiliteten til Macchiarinis metoder og viser bekymring over høye dødelighetsrater ved lignende prosedyrer. Senere samme år, Karolinska Institutet i Stockholm, et prestisjefylt medisinsk universitet hvor Macchiarini er gjesteprofessor, startet undersøkelser inn i hans arbeid. Mens Macchiarini var det renset for uredelighet tidligere i år viser den nølingen i det vitenskapelige miljøet over feiltrinn i slike kritiske og nye arbeider. Likevel er det en klinisk studie pågår for tiden i USA og tester sikkerheten og effekten av stamcelle-konstruert trakealtransplantasjon, og studien er anslått å være fullført innen utgangen av dette året.

Macchiarinis nye prosedyre er ikke det eneste skrittet fremover i å lage skreddersydde organer – fremkomsten av 3D-printeren har samfunnet klar til å skrive ut alt fra blyanter til bein. En gruppe forskere fra Princeton klarte å skrive ut en prototype av et funksjonelt bionisk øre i 2013, som ser ut til å være evigheter siden gitt hvor raskt teknologien har utviklet seg (se artikkelen deres i Nano Letters). 3D-printing har blitt kommersielt nå, og det kan godt bli et kappløp for bioteknologiselskaper for å se hvem som kan markedsføre det første 3D-printede orgelet.

San Diego-basert selskap Organ ble offentlig i 2012 og har brukt 3D-utskriftsteknologi for å fremme biomedisinsk forskning, for eksempel ved å masseprodusere bittesmå lever som skal brukes i medikamenttesting. Fordelene med 3D-utskrift er at det ikke krever det første stillaset, og det gir mye mer fleksibilitet – man kan potensielt flette elektronisk infrastruktur med det biologiske vevet og sette inn nye funksjoner i organer. Det er ennå ingen tegn til å skrive ut fullverdige organer for menneskelig transplantasjon, men stasjonen er der som antydet av Organovos partnerskap med Methuselah Foundation – nok et brainchild av beryktede Aubrey de Grey.

Methuselah Foundation er en ideell organisasjon som finansierer forskning og utvikling av regenerativ medisin, og angivelig donerer over 4 millioner dollar til ulike partnere. Selv om dette ikke er mye når det gjelder vitenskapelig FoU – ifølge Forbes, store farmasøytiske selskaper kan bruke alt fra $15 millioner til $13 milliarder per legemiddel, og bioteknologisk FoU er sammenlignbar – det er fortsatt mye penger.

Leve lenger og tragedien til Tithonus

I gresk mytologi er Tithonus elskeren av Eos, Titan av daggry. Tithonus er sønn av en konge og en vannymfe, men han er dødelig. Eos, desperat etter å redde kjæresten sin fra eventuell død, trygler guden Zevs om å gi Tithonus udødelighet. Zevs gir faktisk udødelighet til Tithonus, men i en grusom vri innser Eos at hun glemte å be om evig ungdom også. Tithonus lever evig, men han fortsetter å eldes og mister evnene sine.

"Udødelig alder ved siden av udødelig ungdom / Og alt jeg var, i aske" sier Alfred Tennyson i et dikt skrevet fra den evig fordømtes perspektiv. Hvis vi klarer å overtale kroppene våre til å vare dobbelt så lenge, er det ingen garanti for at sinnet vårt vil følge etter. Mange mennesker blir offer for Alzheimers eller andre typer demens før deres fysiske helse begynner å svikte. Det pleide å være mye hevdet at nevroner ikke kan regenereres, så kognitiv funksjon ville irreversibelt avta over tid.

Forskning har imidlertid nå fastslått at nevroner faktisk kan regenereres og demonstrere "plastisitet", som er evnen til å danne nye veier og skape nye forbindelser i hjernen. I utgangspunktet kan du lære en gammel hund nye triks. Men dette er neppe nok til å forhindre hukommelsestap over en levetid på 160 år (min fremtidig levetid ville vært latterlig for de Grey, som hevder at mennesker kan bli så gamle som 600 år gamle). Det er neppe ønskelig å leve et langt liv uten noen mentale evner for å nyte det, men merkelige nye utviklinger indikerer at det kan være håp ennå for å redde vårt sinn og ånder fra å visne.

I oktober 2014 startet et team av forskere ved Stanford University en svært publisert klinisk studie som foreslo å tilføre Alzheimers pasienter blod fra unge givere. Premisset for studien har en viss grusom kvalitet, som mange av oss ville vært skeptiske til, men den er basert på lovende forskning som allerede er gjort på mus.

I juni 2014 ble det publisert en artikkel i Natur magasin av en gruppe forskere fra Stanford som beskriver hvordan overføring av ungt blod til eldre mus faktisk reverserte effekten av aldring i hjernen fra det molekylære til det kognitive nivået. Forskningen viste at de eldre musene, etter å ha mottatt ungt blod, ville vokse tilbake nevroner, vise mer tilkobling i hjernen og ha bedre hukommelse og kognitiv funksjon. I et intervju med GuardianTony Wyss-Coray – en av de ledende forskerne som jobber med denne forskningen, og professor i nevrologi ved Stanford – sa: "Dette åpner et helt nytt felt. Den forteller oss at alderen til en organisme, eller et organ som hjernen, ikke er skrevet i stein. Den er formbar. Du kan flytte den i den ene eller den andre retningen."

Det er ukjent nøyaktig hvilke faktorer i blodet som forårsaker slike dramatiske effekter, men resultatene hos mus var lovende nok til at en klinisk studie kunne godkjennes på mennesker. Hvis forskningen går bra, kan vi potensielt identifisere enkeltstående faktorer som forynger menneskelig hjernevev og skaper et medikament som godt kan reversere Alzheimers og holde oss til å løse kryssord til tidenes ende.