Știința îmbătrânirii: putem trăi pentru totdeauna și ar trebui?

Îmbătrânirea la omul de zi cu zi este pur și simplu rezultatul trecerii timpului. Îmbătrânirea își are efectele fizice, manifestându-se în fire de păr gri, riduri și sughițuri de memorie. În cele din urmă, acumularea de uzură tipică face loc unor boli și patologii mai grave, cum ar fi cancerul, sau Alzheimerul sau bolile de inimă. Apoi, într-o zi, expirăm cu toții o ultimă suflare și ne cufundăm în necunoscutul suprem: moartea. Această descriere a îmbătrânirii, oricât de vagă și nedefinitivă ar fi, este ceva atât de cunoscut pentru fiecare dintre noi.

Cu toate acestea, are loc o schimbare ideologică care poate revoluționa modul în care înțelegem și trăim vârsta. Cercetările emergente privind procesele biologice ale îmbătrânirii și dezvoltarea tehnologiilor biomedicale care vizează bolile legate de vârstă, semnifică o abordare distinctă a îmbătrânirii. Îmbătrânirea, de fapt, nu mai este considerată un proces dependent de timp, ci mai degrabă o acumulare de mecanisme discrete. Îmbătrânirea, în schimb, ar putea fi mai bine calificată ca o boală în sine.

Introduceți Aubrey de Grey, un doctorat din Cambridge cu experiență în informatică și gerontolog biomedical autodidact. Are o barbă lungă care curge peste pieptul și trunchiul său asemănător cu stuf. Vorbește repede, cuvintele ieșind din gură cu un accent britanic fermecător. Discursul rapid ar putea fi pur și simplu o ciudatenie a personajului sau ar fi putut evolua din sentimentul de urgență pe care îl simte cu privire la războiul pe care îl poartă împotriva îmbătrânirii. De Gray este co-fondatorul și Chief Science Officer al Fundația de Cercetare SENS, o organizație de caritate care este dedicată promovării cercetării și tratamentului pentru bolile legate de vârstă.

De Gray este un personaj memorabil, motiv pentru care petrece mult timp ținând discuții și adunând oameni pentru mișcarea anti-îmbătrânire. La un episod din TED Radio Hour de NPR, el prezice că „Practic, tipurile de lucruri pentru care ai putea muri la vârsta de 100 sau 200 de ani ar fi exact aceleași cu tipurile de lucruri din care ai putea muri la 20 sau 30 de ani.”

O avertizare: mulți oameni de știință s-ar grăbi să sublinieze că astfel de predicții sunt speculative și că este nevoie de dovezi definitive înainte de a face afirmații atât de mari. De fapt, în 2005, MIT Technology Review a anunțat Provocarea SENS, oferind 20,000 USD oricărui biolog molecular care ar putea demonstra suficient că afirmațiile SENS cu privire la inversarea îmbătrânirii erau „nedemne de dezbatere învățată”. Până acum, nimeni nu a revendicat întregul premiu, cu excepția unei afirmații notabile despre care judecătorii au considerat că a fost suficient de elocventă pentru a câștiga 10,000 de dolari. Acest lucru ne lasă pe ceilalți dintre muritorii, totuși, să ne confruntăm cu dovezi care, în cel mai bun caz, sunt neconcludente, dar suficient de promițătoare pentru a merita. luarea în considerare a implicațiilor sale.

După ce am cercetat grămezi de cercetări și titluri prea optimiste, am decis să mă concentrez doar pe câteva domenii cheie de cercetare care au tehnologii și terapii concrete legate de îmbătrânire și boli legate de vârstă.

Genele dețin cheia?

Planul vieții poate fi găsit în ADN-ul nostru. ADN-ul nostru este plin de coduri pe care le numim „gene”; genele sunt cele care determină ce culoare vor avea ochii tăi, cât de rapid este metabolismul tău și dacă vei dezvolta o anumită boală. În anii 1990, Cynthia Kenyon, cercetător în biochimie la Universitatea din San Francisco și a numit recent una dintre primele 15 femei din știință în 2015 de Business Insider, a introdus o idee de schimbare a paradigmei - că genele ar putea, de asemenea, codifica cât timp trăim, iar pornirea sau dezactivarea anumitor gene ar putea prelungi o durată de viață sănătoasă. Cercetările ei inițiale s-au concentrat pe C. Elegans, viermi mici care sunt utilizați ca organisme model pentru cercetare, deoarece au cicluri de dezvoltare a genomului foarte asemănătoare cu oamenii. Kenyon a descoperit că dezactivarea unei anumite gene – Daf2 – a dus la viermii ei să trăiască de două ori mai mult decât viermii obișnuiți.

Și mai interesant, viermii nu pur și simplu au trăit mai mult, ci au fost și mai sănătoși pentru mai mult timp. Imaginați-vă că trăiți până la 80 și 10 ani din acea viață petrecută luptând cu fragilitatea și boala. S-ar putea să ezită să trăiești până la 90 de ani dacă ar însemna să-ți petreci 20 de ani de viață afectați de boli legate de vârstă și de o calitate mai scăzută a vieții. Dar viermii lui Kenyon au trăit până la echivalentul uman a 160 de ani și doar 5 ani din acea viață au fost petrecuți la „bătrânețe”. Într-un articol din The Guardian, Kenyon a dezvăluit ceea ce unii dintre noi ar spera doar în secret; „Tu gândești doar: „Uau. Poate că aș putea fi acel vierme cu viață lungă.” De atunci, Kenyon a fost pionierat în cercetarea identificării genelor care controlează procesul de îmbătrânire.

Ideea este că, dacă putem găsi o genă principală care controlează procesul de îmbătrânire, atunci putem dezvolta medicamente care să întrerupă calea acelei gene sau să folosim tehnici de inginerie genetică pentru a o modifica cu totul. În 2012, un articol în Ştiinţă a fost publicată despre o nouă tehnică de inginerie genetică numită CRISPR-Cas9 (mai ușor denumită CRISPR). CRISPR a trecut prin laboratoarele de cercetare din întreaga lume în anii următori și a fost anunțat Natură ca cel mai mare progres tehnologic în cercetarea biomedicală din peste un deceniu.

CRISPR este o metodă simplă, ieftină și eficientă de editare a ADN-ului, care utilizează un segment de ARN - echivalentul biochimic al unui porumbel purtător - care ghidează editarea enzimelor către o bandă de ADN țintă. Acolo, enzima poate tăia rapid genele și poate introduce altele noi. Pare fantastic să poți „editare” secvențe genetice umane. Îmi imaginez că oamenii de știință creează colaje de ADN în laborator, tăind și lipând gene ca copiii la o masă de artizanat, aruncând cu totul genele nedorite. Ar fi coșmarul bioeticienilor să creeze protocoale care să reglementeze modul în care o astfel de tehnologie este utilizată și asupra cui.

De exemplu, a existat vacanță la începutul acestui an, când un laborator de cercetare chinez a publicat că a încercat să modifice genetic embrioni umani (consultați articolul original la Proteine ​​& Cell, iar kerfuffle-ul ulterioar la Natură). Oamenii de știință investigau potențialul CRISPR de a viza gena responsabilă de β-talasemie, o boală ereditară a sângelui. Rezultatele lor au arătat că CRISPR a reușit să desprindă gena β-talasemiei, dar a afectat și alte părți ale secvenței ADN, ducând la mutații neintenționate. Embrionii nu au supraviețuit, ceea ce subliniază cu atât mai mult nevoia unei tehnologii mai fiabile.

În ceea ce privește îmbătrânirea, se presupune că CRISPR poate fi utilizat pentru a viza genele legate de vârstă și pentru a activa sau dezactiva căile care ar ajuta la încetinirea procesului de îmbătrânire. Această metodă ar putea fi furnizată, în mod ideal, prin vaccinare, dar tehnologia nu este nici pe departe aproape de atingerea acestui obiectiv și nimeni nu poate spune în mod decisiv dacă va face vreodată. Se pare că reproiectarea fundamentală a genomului uman și modificarea modului în care trăim și (potențial) murim rămâne o parte din science-fiction – deocamdată.

Ființe bionice

Dacă valul de îmbătrânire nu poate fi oprit la nivel genetic, atunci putem căuta mecanisme mai departe pentru a întrerupe procesul de îmbătrânire și a prelungi viața sănătoasă. În acest moment al istoriei, membrele protetice și transplanturile de organe sunt obișnuite – fapte spectaculoase ale ingineriei în care ne-am îmbunătățit și, uneori, am înlocuit cu totul, sistemele și organele noastre biologice pentru a salva vieți. Continuăm să depășim limitele interfeței umane; tehnologia, realitatea digitală și materia străină sunt mai înrădăcinate ca niciodată în corpurile noastre sociale și fizice. Pe măsură ce marginile organismului uman devin încețoșate, încep să mă întreb, în ​​ce moment nu ne mai putem considera strict „oameni”?

O fată tânără, Hannah Warren, s-a născut în 2011 fără trahee. Nu putea să vorbească, să mănânce sau să înghită singură, iar perspectivele ei nu arătau bine. În 2013, însă, a suferit o procedură inovatoare care a implantat o trahee crescută din propriile ei celule stem. Hannah s-a trezit din procedură și a putut să respire, fără aparate, pentru prima dată în viața ei. Această procedură a câștigat multă atenție mass-media; era o fată tânără, cu aspect dulce și era prima dată când procedura a fost efectuată vreodată în SUA

Cu toate acestea, un chirurg pe nume Paolo Macchiarini a efectuat deja acest tratament cu cinci ani mai devreme în Spania. Tehnica necesită construirea unei schele care imită traheea din nanofibre artificiale. Schela este apoi „însămânțată” cu propriile celule stem ale pacientului recoltate din măduva osoasă. Celulele stem sunt cultivate cu grijă și lăsate să crească în jurul schelei, formând o parte a corpului complet funcțională. Atractia unei astfel de abordări este că reduce drastic posibilitatea ca organismul să respingă organul transplantat. La urma urmei, este construit din propriile celule!

În plus, ameliorează presiunea din partea sistemului de donare de organe, care rareori are suficientă aprovizionare cu organe extrem de necesare. Hannah Warren, din păcate, a murit mai târziu acelasi an, dar moștenirea acelei proceduri trăiește în timp ce oamenii de știință se luptă pentru posibilitățile și limitările unei astfel de medicini regenerative - construirea de organe din celule stem.

Potrivit lui Macchiarini în Lanţetăîn 2012, „Potențialul suprem al acestei terapii pe bază de celule stem este de a evita donarea umană și imunosupresia pe tot parcursul vieții și de a putea înlocui țesuturile complexe și, mai devreme sau mai târziu, organele întregi.”

În curând a urmat această perioadă aparent jubilatoare. Criticii și-au exprimat opiniile la începutul anului 2014 într-un editorial în Jurnal de Chirurgie Toracică și Cardiovasculară, punând la îndoială plauzibilitatea metodelor lui Macchiarini și demonstrând îngrijorarea față de ratele mari de mortalitate ale procedurilor similare. Mai târziu în acel an, Institutul Karolinska din Stockholm, o prestigioasă universitate medicală în care Macchiarini este profesor invitat, a declansat investigatii în munca lui. În timp ce Macchiarini era scutit de abatere la începutul acestui an, demonstrează ezitarea comunității științifice cu privire la pașii greșiți în astfel de lucrări critice și noi. Cu toate acestea, există o studiu clinic in prezent in curs de testare in SUA de siguranta si eficacitatea transplantului traheal de inginerie cu celule stem si se estimeaza ca studiul va fi finalizat pana la sfarsitul acestui an.

Noua procedură a lui Macchiarini nu este singurul pas înainte în crearea de organe la comandă – apariția imprimantei 3D face ca societatea să fie pregătită să imprime totul, de la creioane la oase. Un grup de cercetători de la Princeton a reușit să imprime un prototip al unei urechi bionice funcționale în 2013, ceea ce pare acum eoni de ani, având în vedere cât de repede s-a dezvoltat tehnologia (vezi articolul lor în Nano Scrisori). Imprimarea 3D a devenit comercială acum și poate exista o cursă pentru companiile de biotehnologie pentru a vedea cine poate comercializa primul organ imprimat 3D.

Companie cu sediul în San Diego Organovo a devenit publică în 2012 și a folosit tehnologia de imprimare 3D pentru a avansa cercetarea biomedicală, de exemplu, prin producerea în masă a ficatului minuscul pentru a fi utilizate în testarea medicamentelor. Avantajele imprimării 3D sunt că nu necesită schela inițială și oferă mult mai multă flexibilitate - s-ar putea împleti infrastructura electronică cu țesutul biologic și s-ar putea introduce noi funcționalități în organe. Nu există încă semne de tipărire a organelor cu drepturi depline pentru transplantul uman, dar impulsul este acolo, așa cum indică parteneriatul Organovo cu Fundația Metuselah – o altă creație a celebrului Aubrey de Grey.

Fundația Methuselah este o organizație non-profit care finanțează cercetarea și dezvoltarea în medicina regenerativă, donând peste 4 milioane de dolari către diverși parteneri. Deși acest lucru nu este mult în ceea ce privește cercetarea și dezvoltarea științifică - conform Forbes, marile companii farmaceutice pot cheltui oriunde de la 15 la 13 miliarde de dolari per medicament, iar cercetarea și dezvoltarea în biotehnologie este comparabilă – este încă mulți bani.

Trăirea mai lungă și tragedia lui Tithonus

În mitologia greacă, Tithonus este iubitul lui Eos, Titanul zorilor. Tithonus este fiul unui rege și al unei nimfe de apă, dar este muritor. Eos, disperată să-și salveze iubitul de la moarte, îl roagă pe zeul Zeus să-i dăruiască nemurirea lui Tithonus. Zeus îi dăruiește într-adevăr nemurirea lui Tithonus, dar într-o întorsătură crudă, Eos își dă seama că a uitat să ceară și tinerețea veșnică. Tithonus trăiește pentru totdeauna, dar continuă să îmbătrânească și să-și piardă facultățile.

„Vârsta nemuritoare lângă tinerețea nemuritoare / Și tot ce am fost, în cenuşă”, spune Alfred Tennyson într-o poezie scrisă din perspectiva omului veşnic blestemat. Dacă suntem capabili să ne convingem corpurile să reziste de două ori mai mult, nu există nicio garanție că mintea noastră va urma exemplul. Mulți oameni cad pradă Alzheimer sau alte tipuri de demență înainte ca sănătatea lor fizică să înceapă să se deterioreze. Se pretindea pe scară largă că neuronii nu pot fi regenerați, astfel încât funcția cognitivă ar scădea ireversibil în timp.

Cu toate acestea, cercetările au stabilit acum ferm că neuronii pot fi de fapt regenerați și pot demonstra „plasticitatea”, care este capacitatea de a forma noi căi și de a crea noi conexiuni în creier. Practic, poți învăța un câine vechi trucuri noi. Dar acest lucru nu este suficient pentru a preveni pierderea memoriei pe o viață de 160 de ani (durata mea de viață viitoare ar fi de râs pentru de Grey, care susține că oamenii ar putea ajunge până la 600 de ani). Nu este deloc de dorit să trăim o viață lungă fără facultăți mentale care să ne bucure de ea, dar noile evoluții ciudate indică faptul că ar putea exista încă speranță pentru a ne salva mințile și spiritele de la ofilire.

În octombrie 2014, o echipă de cercetători de la Universitatea Stanford a început un studiu foarte mediatizat studiu clinic care a propus să infuzeze bolnavii de Alzheimer cu sânge de la donatori tineri. Premisa studiului are o anumită calitate macașă, despre care mulți dintre noi ar fi sceptici, dar se bazează pe cercetări promițătoare deja făcute pe șoareci.

În iunie 2014, a fost publicat un articol în Natură revistă a unui grup de oameni de știință din Stanford, care detaliază modul în care transfuzia de sânge tânăr în șoareci mai în vârstă a inversat de fapt efectele îmbătrânirii în creier de la nivel molecular la nivel cognitiv. Cercetarea a arătat că șoarecii mai în vârstă, la primirea sângelui tânăr, vor crește neuronii din nou, vor prezenta mai multă conectivitate în creier și vor avea o memorie și o funcție cognitivă mai bună. Într-un interviu cu Tutore, Tony Wyss-Coray – unul dintre oamenii de știință principal care lucrează la această cercetare și profesor de neurologie la Stanford – a spus: „Acest lucru deschide un domeniu complet nou. Ne spune că vârsta unui organism, sau a unui organ precum creierul, nu este scrisă în piatră. Este maleabil. Îl poți muta într-o direcție sau în alta.”

Nu se știe exact ce factori din sânge provoacă astfel de efecte dramatice, dar rezultatele la șoareci au fost suficient de promițătoare pentru a permite aprobarea unui studiu clinic pe oameni. Dacă cercetarea decurge bine, atunci am putea identifica potențial factori singulari care întineresc țesutul creierului uman și să creeze un medicament care ar putea inversa boala Alzheimer și să ne țină să rezolvăm cuvinte încrucișate până la sfârșitul timpului.