Veda o starnutí: Môžeme žiť večne a mali by sme?

Starnutie pre bežného človeka je jednoducho výsledkom plynúceho času. Starnutie si vyberá svoju daň fyzicky, prejavuje sa šedinami, vráskami a škytavkou pamäti. Nakoniec akumulácia typického opotrebovania ustúpi vážnejšiemu ochoreniu a patológii, ako je rakovina, Alzheimerova choroba alebo srdcové choroby. Potom jedného dňa všetci naposledy vydýchneme a ponoríme sa do konečného neznáma: smrti. Tento opis starnutia, akokoľvek vágny a nedefinitívny, je niečo, čo je v zásade známe každému z nás.

Dochádza však k ideologickému posunu, ktorý môže spôsobiť revolúciu v spôsobe, akým chápeme a prežívame vek. Vznikajúci výskum biologických procesov starnutia a vývoj biomedicínskych technológií zameraných na choroby súvisiace s vekom znamenajú odlišný prístup k starnutiu. Starnutie sa v skutočnosti už nepovažuje za proces závislý od času, ale skôr za nahromadenie diskrétnych mechanizmov. Namiesto toho by starnutie mohlo byť lepšie kvalifikované ako choroba samotná.

Vstúpte do Aubrey de Grey, PhD z Cambridge so vzdelaním v oblasti počítačovej vedy a samouk z biomedicínskeho gerontológa. Má dlhú bradu, ktorá mu splýva cez trstinovú hruď a trup. Hovorí rýchlo, slová sa mu hrnú z úst s očarujúcim britským prízvukom. Rýchly prejav môže byť jednoducho výstredným charakterom, alebo sa mohol vyvinúť z pocitu naliehavosti, ktorý pociťuje v súvislosti s vojnou, ktorú vedie proti starnutiu. De Gray je spoluzakladateľom a vedúcim vedeckého oddelenia Výskumná nadácia SENS, charitatívna organizácia, ktorá sa venuje pokroku vo výskume a liečbe chorôb súvisiacich s vekom.

De Gray je nezabudnuteľná postava, a preto trávi veľa času rozhovormi a zhromažďovaním ľudí za hnutie proti starnutiu. V epizóde TED Radio Hour od NPR, predpovedá, že „v podstate typy vecí, na ktoré by ste mohli zomrieť vo veku 100 alebo 200 rokov, by boli úplne rovnaké ako typy vecí, na ktoré by ste mohli zomrieť vo veku 20 alebo 30 rokov.“

Upozornenie: mnoho vedcov by rýchlo poukázalo na to, že takéto predpovede sú špekulatívne a že pred takýmito veľkými tvrdeniami sú potrebné definitívne dôkazy. V skutočnosti v roku 2005 MIT Technology Review oznámila Výzva SENS, ktorá ponúka 20,000 10,000 dolárov každému molekulárnemu biológovi, ktorý dokáže dostatočne preukázať, že tvrdenia SENS týkajúce sa zvrátenia starnutia sú „nehodné učenej debaty“. Až doteraz si nikto nenárokoval plnú cenu okrem jedného pozoruhodného návrhu, ktorý porotcovia považovali za dostatočne výrečný na to, aby zarobil XNUMX XNUMX dolárov. To nás, smrteľníkov, necháva zápasiť s dôkazmi, ktoré sú prinajlepšom nepresvedčivé, ale dostatočne sľubné, aby si to zaslúžili. zváženie jeho dôsledkov.

Po preosievaní kopy výskumov a príliš optimistických titulkov som sa rozhodol zamerať len na niekoľko kľúčových oblastí výskumu, ktoré majú hmatateľné technológie a terapie súvisiace so starnutím a chorobami súvisiacimi s vekom.

Držia kľúč v rukách gény?

Plán života možno nájsť v našej DNA. Naša DNA je plná kódov, ktoré nazývame „gény“; gény určujú, akú farbu budú mať vaše oči, ako rýchly je váš metabolizmus a či sa u vás nevyvinie určitá choroba. V 1990-tych rokoch Cynthia Kenyon, výskumníčka v oblasti biochémie na Univerzite v San Franciscu a nedávno vymenovaná za jednu z 15 najlepších žien vo vede v roku 2015 Business Insider, predstavil myšlienku, ktorá mení paradigmu – že gény môžu tiež kódovať, ako dlho žijeme, a zapnutie alebo vypnutie určitých génov by mohlo predĺžiť dĺžku zdravého života. Jej počiatočný výskum sa zameral na C. Elegans, drobné červy, ktoré sa používajú ako modelové organizmy na výskum, pretože majú veľmi podobné cykly vývoja genómu ako ľudia. Kenyon zistila, že vypnutie špecifického génu – Daf2 – viedlo k tomu, že jej červy žili dvakrát dlhšie ako bežné červy.

Ešte vzrušujúcejšie je, že červy jednoducho nežili dlhšie, ale boli aj dlhšie zdravšie. Predstavte si, že sa dožijete 80 a 10 rokov života strávite bojom s krehkosťou a chorobami. Niekto by mohol váhať, či sa dožiť 90 rokov, ak by to znamenalo stráviť 20 rokov života sužovaných chorobami súvisiacimi s vekom a nižšou kvalitou života. Ale Kenyonove červy sa dožili ekvivalentu 160 rokov u ľudí a iba 5 rokov z tohto života strávili v „starobe“. V článku v The GuardianKenyon odhalil to, v čo by niektorí z nás len tajne dúfali; „Len si pomyslíš: 'Wow. Možno by som mohol byť tým dlhovekým červom.“ Odvtedy je Kenyon priekopníkom vo výskume identifikácie génov, ktoré riadia proces starnutia.

Myšlienka je, že ak dokážeme nájsť hlavný gén, ktorý riadi proces starnutia, potom môžeme vyvinúť lieky, ktoré prerušia dráhu tohto génu, alebo použiť techniky genetického inžinierstva, aby sme ho úplne zmenili. V roku 2012 vyšiel článok v veda bola publikovaná o novej technike genetického inžinierstva s názvom CRISPR-Cas9 (jednoduchšie označovaná ako CRISPR). CRISPR sa v nasledujúcich rokoch prehnal výskumnými laboratóriami po celom svete a bol ohlásený príroda ako najväčší technologický pokrok v biomedicínskom výskume za viac ako desať rokov.

CRISPR je jednoduchá, lacná a efektívna metóda úpravy DNA, ktorá využíva segment RNA – biochemický ekvivalent poštového holuba – ktorý vedie úpravy enzýmov k cieľovému pásiku DNA. Tam môže enzým rýchlo vystrihnúť gény a vložiť nové. Zdá sa fantastické, byť schopný „upravovať“ ľudské genetické sekvencie. Predstavujem si vedcov, ktorí vytvárajú koláže DNA v laboratóriu, strihajú a prilepujú gény ako deti na remeselnícky stôl, pričom nežiaduce gény úplne vyhadzujú. Bolo by nočnou morou bioetika vytvoriť protokoly, ktoré regulujú, ako sa takáto technológia používa a na koho.

Napríklad začiatkom tohto roka nastal rozruch, keď čínske výskumné laboratórium zverejnilo, že sa pokúsilo geneticky modifikovať ľudské embryá (pozrite si pôvodný článok na Proteín a bunka, a následný kerffuff at príroda). Vedci skúmali potenciál CRISPR zamerať sa na gén zodpovedný za β-talasémiu, dedičnú poruchu krvi. Ich výsledky ukázali, že CRISPR dokázal odštiepiť gén β-talasémie, ale ovplyvnil aj iné časti sekvencie DNA, čo malo za následok neúmyselné mutácie. Embryá neprežili, čo o to viac zdôrazňuje potrebu spoľahlivejšej technológie.

Čo sa týka starnutia, predpokladá sa, že CRISPR možno použiť na zacielenie génov súvisiacich s vekom a zapnutie alebo vypnutie dráh, ktoré by pomohli spomaliť proces starnutia. Táto metóda by mohla byť v ideálnom prípade poskytnutá prostredníctvom očkovania, ale táto technológia sa ani zďaleka nepribližuje k dosiahnutiu tohto cieľa a nikto nie je schopný jednoznačne povedať, či vôbec niekedy bude. Zdá sa, že zásadná prestavba ľudského genómu a zmena spôsobu, akým žijeme a (potenciálne) umierame, zostáva súčasťou sci-fi – zatiaľ.

Bionické bytosti

Ak sa príliv starnutia nedá zastaviť na genetickej úrovni, potom sa môžeme pozrieť na mechanizmy ďalej na ceste k prerušeniu procesu starnutia a predĺženiu zdravého života. V tomto historickom momente sú protetické končatiny a transplantácie orgánov samozrejmosťou – veľkolepé inžinierske výkony, pri ktorých sme zlepšili a niekedy úplne nahradili naše biologické systémy a orgány, aby sme zachránili životy. Pokračujeme v posúvaní hraníc ľudského rozhrania; technológie, digitálna realita a cudzorodé látky sú zakorenené v našich sociálnych a fyzických telách viac ako kedykoľvek predtým. Keď sa okraje ľudského organizmu rozmazávajú, začínam uvažovať, v akom bode sa už nemôžeme považovať za striktne „ľudských“?

Mladé dievča Hannah Warren sa narodilo v roku 2011 bez priedušnice. Nemohla sama rozprávať, jesť ani prehĺtať a jej vyhliadky nevyzerali dobre. V roku 2013 však podstúpila a prelomový postup ktorá implantovala priedušnicu vypestovanú z jej vlastných kmeňových buniek. Hannah sa zobudila z procedúry a mohla sa prvýkrát v živote nadýchnuť bez prístrojov. Tento postup si získal veľkú pozornosť médií; bola to mladé, milo vyzerajúce dievča a bolo to vôbec prvýkrát, čo sa tento postup uskutočnil v USA

Chirurg menom Paolo Macchiarini však už pred piatimi rokmi v Španielsku propagoval túto liečbu. Táto technika vyžaduje vybudovanie lešenia, ktoré napodobňuje priedušnicu z umelých nanovlákien. Na lešenie sa potom „naočkujú“ vlastné kmeňové bunky pacienta zozbierané z jeho kostnej drene. Kmeňové bunky sa starostlivo kultivujú a nechajú sa rásť okolo lešenia, čím sa vytvorí plne funkčná časť tela. Príťažlivosť takéhoto prístupu je v tom, že drasticky znižuje možnosť, že telo odmietne transplantovaný orgán. Koniec koncov, je postavený z ich vlastných buniek!

Okrem toho zmierňuje tlak zo systému darcovstva orgánov, ktorý má len zriedka dostatok zásob zúfalo potrebných orgánov. Hannah Warren, žiaľ, neskôr zomrela toho istého roku, ale dedičstvo tohto postupu žije ďalej, keď vedci bojujú o možnosti a obmedzenia takejto regeneratívnej medicíny – budovanie orgánov z kmeňových buniek.

Podľa Macchiariniho v Lancetav roku 2012, „Konečným potenciálom tejto terapie založenej na kmeňových bunkách je vyhnúť sa darcovstvu ľudí a celoživotnej imunosupresii a byť schopný nahradiť zložité tkanivá a skôr či neskôr celé orgány.“

Po tomto zdanlivo radostnom období čoskoro nasledovali kontroverzie. Kritici vyjadrili svoje názory začiatkom roka 2014 v an redakčný v Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, spochybňujúc vierohodnosť Macchiariniho metód a demonštrujúce obavy z vysokej úmrtnosti podobných postupov. Neskôr toho roku Karolínsky inštitút v Štokholme, prestížna lekárska univerzita, kde je Macchiarini hosťujúcim profesorom, začali vyšetrovanie do jeho práce. Kým Macchiarini bol zbavený pochybenia začiatkom tohto roka demonštruje váhavosť vedeckej komunity nad chybnými krokmi v takejto kritickej a novej práci. Napriek tomu existuje a Klinická štúdia v súčasnosti prebieha v USA testovanie bezpečnosti a účinnosti transplantácie tracheálnej transplantácie pomocou kmeňových buniek a odhaduje sa, že štúdia bude dokončená do konca tohto roka.

Macchiariniho nový postup nie je jediným krokom vpred pri vytváraní orgánov na mieru – príchod 3D tlačiarne má spoločnosť pripravenú tlačiť všetko od ceruziek až po kosti. Jednej skupine výskumníkov z Princetonu sa v roku 2013 podarilo vytlačiť prototyp funkčného bionického ucha, čo sa vzhľadom na to, ako rýchlo sa táto technológia vyvíja, zdá ako pred vekami (pozri ich článok v Nano písmená). 3D tlač je teraz komerčne dostupná a medzi biotechnologickými spoločnosťami môže dôjsť k preteku o to, kto môže uviesť na trh prvý 3D tlačený orgán.

Spoločnosť so sídlom v San Diegu Organ vstúpil na verejnosť v roku 2012 a využíva technológiu 3D tlače na pokrok v biomedicínskom výskume, napríklad hromadnou výrobou malých pečienok, ktoré sa majú použiť pri testovaní liekov. Výhodou 3D tlače je, že nevyžaduje počiatočné lešenie a poskytuje oveľa väčšiu flexibilitu – potenciálne by sa dala prepojiť elektronická infraštruktúra s biologickým tkanivom a vložiť nové funkcie do orgánov. Zatiaľ nejestvujú žiadne známky tlače plnohodnotných orgánov na ľudskú transplantáciu, ale úsilie tu je, ako naznačuje partnerstvo Organova s Nadácia Metuzalém – ďalší nápad notoricky známeho Aubreyho de Greya.

Nadácia Metuzalém je nezisková organizácia, ktorá financuje výskum a vývoj regeneratívnej medicíny a údajne daruje viac ako 4 milióny dolárov rôznym partnerom. Aj keď to nie je veľa z hľadiska vedeckého výskumu a vývoja – podľa Forbes, veľké farmaceutické spoločnosti môžu minúť od 15 miliónov do 13 miliárd dolárov na liek a biotechnologický výskum a vývoj je porovnateľný – stále je to veľa peňazí.

Dlhší život a tragédia Tithonu

V gréckej mytológii je Tithonus milencom Eos, Titána úsvitu. Tithonus je synom kráľa a vodnej nymfy, no je smrteľný. Eos, ktorá sa zúfalo snaží zachrániť svojho milenca pred prípadnou smrťou, prosí boha Dia, aby daroval Tithonovi nesmrteľnosť. Zeus skutočne udeľuje Tithonovi nesmrteľnosť, ale krutým zvratom si Eos uvedomí, že zabudla požiadať aj o večnú mladosť. Tithonus žije večne, ale naďalej starne a stráca svoje schopnosti.

„Nesmrteľný vek popri nesmrteľnej mladosti / A všetko, čo som bol, v popole,“ hovorí Alfred Tennyson v básni napísanej z pohľadu večne zatrateného človeka. Ak dokážeme presvedčiť naše telá, aby vydržali dvakrát tak dlho, nie je zaručené, že ich naša myseľ bude nasledovať. Mnohí ľudia prepadnú Alzheimerovej chorobe alebo iným typom demencie skôr, ako ich fyzické zdravie začne zlyhávať. Kedysi sa všeobecne tvrdilo, že neuróny sa nedajú regenerovať, takže kognitívne funkcie sa časom nezvratne zhoršia.

Výskum však teraz pevne potvrdil, že neuróny možno v skutočnosti regenerovať a preukázať „plasticitu“, čo je schopnosť vytvárať nové dráhy a vytvárať nové spojenia v mozgu. V podstate môžete starého psa naučiť novým kúskom. To však sotva stačí na to, aby sa predišlo strate pamäti počas 160 rokov života (môj odhad budúcej dĺžky života by bol na smiech de Greyovi, ktorý tvrdí, že ľudia môžu dosiahnuť vek až 600 rokov). Sotva je žiadúce žiť dlhý život bez akýchkoľvek mentálnych schopností, aby sme si ho užili, ale podivný nový vývoj naznačuje, že by ešte mohla existovať nádej zachrániť našu myseľ a ducha pred vyschnutím.

V októbri 2014 tím výskumníkov na Stanfordskej univerzite začal veľmi medializovanú Klinická štúdia ktorý navrhol podávať pacientom s Alzheimerovou chorobou krv od mladých darcov. Predpoklad štúdie má určitú hrozivú kvalitu, ku ktorej by mnohí z nás boli skeptickí, ale je založená na sľubnom výskume, ktorý sa už uskutočnil na myšiach.

V júni 2014 vyšiel článok v r príroda magazín skupiny vedcov zo Stanfordu podrobne o tom, ako transfúzia mladej krvi do starších myší skutočne zvrátila účinky starnutia v mozgu z molekulárnej na kognitívnu úroveň. Výskum ukázal, že starším myšiam po prijatí mladej krvi narastú neuróny, prejavia sa viac konektivity v mozgu a budú mať lepšiu pamäť a kognitívne funkcie. V rozhovore s PoručníkTony Wyss-Coray – jeden z vedúcich vedcov pracujúcich na tomto výskume a profesor neurológie na Stanforde – povedal: „Toto otvára úplne novú oblasť. Hovorí nám, že vek organizmu alebo orgánu, akým je mozog, nie je zapísaný do kameňa. Je tvárny. Môžete ho posunúť jedným alebo druhým smerom."

Nie je presne známe, aké faktory v krvi spôsobujú také dramatické účinky, ale výsledky na myšiach boli dostatočne sľubné na to, aby umožnili schválenie klinického skúšania na ľuďoch. Ak bude výskum pokračovať dobre, potom by sme mohli potenciálne identifikovať jedinečné faktory, ktoré omladzujú ľudské mozgové tkanivo a vytvárajú liek, ktorý môže dobre zvrátiť Alzheimerovu chorobu a udržať nás pri riešení krížoviek až do konca vekov.