Znanost o staranju: Ali lahko živimo večno in bi morali?

Staranje je za vsakdanjega človeka preprosto posledica minevajočega časa. Staranje zahteva fizični davek, kar se kaže v sivih laseh, gubah in kolcanju v spominu. Sčasoma se kopičenje tipične obrabe umakne bolj resnim boleznim in patologijam, kot so rak ali Alzheimerjeva bolezen ali bolezni srca. Potem pa nekega dne vsi izdihnemo zadnji dih in se potopimo v končno neznano: smrt. Ta opis staranja, ne glede na to, kako nejasen in nedokončen je morda, je nekaj tako temeljno znanega vsem in vsem.

Vendar pa se dogaja ideološki premik, ki lahko spremeni način razumevanja in doživljanja starosti. Nastajajoče raziskave o bioloških procesih staranja in razvoj biomedicinskih tehnologij, usmerjenih v bolezni, povezane s staranjem, pomenijo poseben pristop k staranju. Staranje namreč ne velja več za časovno odvisen proces, temveč za kopičenje diskretnih mehanizmov. Staranje bi lahko bolje opredelili kot bolezen samo.

Vstopite Aubrey de Grey, doktorat iz Cambridgea z izkušnjami iz računalništva in samouk biomedicinski gerontolog. Ima dolgo brado, ki se preliva čez trstikasto prsi in trup. Govori hitro, besede mu drvijo iz ust z očarljivim britanskim naglasom. Hiter govor je lahko preprosto značajska muha ali pa se je razvil iz občutka nujnosti, ki jo čuti glede vojne, ki jo bije proti staranju. De Gray je soustanovitelj in glavni znanstveni direktor SENS Research Foundation, dobrodelna ustanova, ki je namenjena napredku raziskav in zdravljenja bolezni, povezanih s staranjem.

De Gray je nepozaben lik, zato porabi veliko časa za predavanja in zbiranje ljudi za gibanje proti staranju. V epizodi TED radijska ura NPR, napoveduje, da "bi bile vrste stvari, zaradi katerih bi lahko umrl pri starosti 100 ali 200 let, popolnoma enake vrstam stvari, zaradi katerih bi lahko umrl pri starosti 20 ali 30 let."

Opozorilo: številni znanstveniki bi hitro poudarili, da so takšne napovedi špekulativne in da so pred tako velikimi trditvami potrebni dokončni dokazi. Pravzaprav je leta 2005 MIT Technology Review objavil SENS izziv, ki je ponudil 20,000 $ vsakemu molekularnemu biologu, ki bi lahko zadostno dokazal, da so trditve SENS v zvezi z obrnjenim staranjem "nevredne naučene razprave". Do zdaj nihče ni zahteval celotne nagrade, razen ene opazne prispevke, za katero so sodniki menili, da je dovolj zgovorna, da je zaslužila 10,000 $. Vendar pa se moramo ostali smrtniki spopadati z dokazi, ki so v najboljšem primeru neprepričljivi, a dovolj obetavni, da si jih zaslužimo. upoštevanje njegovih posledic.

Po prebiranju gomil raziskav in preveč optimističnih naslovov sem se odločil, da se osredotočim le na nekaj ključnih področij raziskav, ki imajo oprijemljivo tehnologijo in terapije, povezane s staranjem in s starostjo povezanimi boleznimi.

Ali imajo geni ključ?

Načrt za življenje je mogoče najti v naši DNK. Naša DNK je polna kod, ki jih imenujemo 'geni'; geni so tisti, ki določajo, kakšne barve bodo tvoje oči, kako hiter je tvoj metabolizem in ali boš zbolel za določeno boleznijo. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je Cynthia Kenyon, raziskovalka biokemije na Univerzi v San Franciscu, ki jo je leta 1990 nedavno uvrstila med 15 najboljših žensk v znanosti. Poslovni Insider, predstavil zamisel, ki spreminja paradigmo – da bi lahko geni kodirali tudi, kako dolgo živimo, vklop ali izklop določenih genov pa bi lahko podaljšal zdravo življenjsko dobo. Njena začetna raziskava se je osredotočila na C. Elegans, drobnih črvov, ki se uporabljajo kot modelni organizmi za raziskave, ker imajo zelo podobne razvojne cikle genoma kot ljudje. Kenyon je ugotovila, da izklop specifičnega gena – Daf2 – povzroči, da njeni črvi živijo dvakrat dlje kot navadni črvi.

Še bolj vznemirljivo je, da črvi niso samo živeli dlje, ampak so bili tudi dlje bolj zdravi. Predstavljajte si, da živite 80 let in da se 10 let tega življenja borite s šibkostjo in boleznijo. Človek bi morda okleval glede življenja do 90 let, če bi to pomenilo preživeti 20 let življenja, ki ga pestijo bolezni, povezane s staranjem, in slabša kakovost življenja. Toda Kenyonovi črvi so živeli človeški ekvivalent 160 let in le 5 let tega življenja so preživeli v "starosti". V članku v Guardian, Kenyon je razgalil tisto, kar bi nekateri od nas le potihem upali; »Samo pomisliš, 'Vau. Mogoče bi bil lahko jaz tisti dolgoživi črv.'" Kenyon je bil od takrat pionir pri raziskovanju prepoznavanja genov, ki nadzorujejo proces staranja.

Ideja je, da če lahko najdemo glavni gen, ki nadzoruje proces staranja, potem lahko razvijemo zdravila, ki prekinejo pot tega gena, ali uporabimo tehnike genskega inženiringa, da ga popolnoma spremenimo. Leta 2012 je bil objavljen članek v Znanost je bil objavljen o novi tehniki genskega inženiringa, imenovani CRISPR-Cas9 (lažje imenovani CRISPR). CRISPR je v naslednjih letih preplavil raziskovalne laboratorije po vsem svetu in bil napovedan leta Narava kot največji tehnološki napredek v biomedicinskih raziskavah v več kot desetletju.

CRISPR je preprosta, poceni in učinkovita metoda urejanja DNK, ki uporablja segment RNK – biokemični ekvivalent goloba pismonoše – ki vodi encime za urejanje na ciljni trak DNK. Tam lahko encim hitro izloči gene in vstavi nove. Zdi se fantastično, da lahko 'urejamo' človeške genetske sekvence. Predstavljam si znanstvenike, ki ustvarjajo kolaže iz DNK v laboratoriju, režejo in lepijo gene kot otroci za mizo, pri čemer v celoti zavržejo neželene gene. Nočna mora bioetika bi bila ustvariti protokole, ki bi urejali, kako se taka tehnologija uporablja in kdo.

V začetku tega leta je na primer prišlo do razburjenja, ko je kitajski raziskovalni laboratorij objavil, da je poskušal gensko spremeniti človeške zarodke (preverite izvirni članek na Beljakovine in celice, in poznejši prepir pri Narava). Znanstveniki so preučevali potencial CRISPR za ciljanje na gen, odgovoren za β-talasemijo, dedno krvno motnjo. Njihovi rezultati so pokazali, da je CRISPR uspel izcepiti gen β-talasemije, vendar je vplival tudi na druge dele zaporedja DNK, kar je povzročilo nenamerne mutacije. Zarodki niso preživeli, kar še toliko bolj poudarja potrebo po zanesljivejši tehnologiji.

Glede na staranje se domneva, da se CRISPR lahko uporablja za ciljanje na gene, povezane s staranjem, in vklop ali izklop poti, ki bi pomagale upočasniti proces staranja. To metodo bi v idealnem primeru lahko izvajali s cepljenjem, vendar tehnologija še zdaleč ni blizu doseganju tega cilja in nihče ne more odločno reči, ali bo. Zdi se, da temeljita prenova človeškega genoma in spreminjanje načina življenja in (potencialne) smrti ostaja del znanstvene fantastike – zaenkrat.

Bionična bitja

Če plime staranja ni mogoče zajeziti na genetski ravni, potem lahko poiščemo mehanizme na nižji poti za prekinitev procesa staranja in podaljšanje zdravega življenja. V tem trenutku zgodovine so protetične okončine in presaditve organov nekaj običajnega – spektakularni inženirski podvigi, kjer smo izboljšali in včasih popolnoma nadomestili naše biološke sisteme in organe, da bi rešili življenja. Še naprej premikamo meje človeškega vmesnika; tehnologija, digitalna resničnost in tuje snovi so bolj vkoreninjene v naša družbena in fizična telesa kot kdaj koli prej. Ko postanejo robovi človeškega organizma zabrisani, se začnem spraševati, na kateri točki se ne moremo več imeti za strogo 'človeka'?

Mlado dekle Hannah Warren se je leta 2011 rodilo brez sapnika. Ni mogla sama govoriti, jesti ali požirati in njeni obeti niso bili dobri. Leta 2013 pa je prestala a prelomni postopek ki je vsadila sapnik, vzgojen iz njenih matičnih celic. Hannah se je po posegu zbudila in prvič v življenju je lahko zadihala brez aparatov. Ta postopek je pridobil veliko medijske pozornosti; bila je mlado, simpatično dekle in to je bilo prvič, da so poseg opravili v ZDA

Vendar pa je kirurg po imenu Paolo Macchiarini že pred petimi leti v Španiji izvedel to zdravljenje. Tehnika zahteva gradnjo ogrodja, ki posnema sapnik iz umetnih nanovlaken. Ogrodje se nato "zaseje" z bolnikovimi matičnimi celicami, pridobljenimi iz njihovega kostnega mozga. Matične celice skrbno gojimo in pustimo, da rastejo okoli gradbenega odra, tako da tvorijo popolnoma delujoč del telesa. Privlačnost takšnega pristopa je v tem, da drastično zmanjša možnost, da telo presajeni organ zavrne. Navsezadnje je zgrajen iz lastnih celic!

Poleg tega razbremeni pritisk sistema darovanja organov, ki ima le redko dovolj zalog nujno potrebnih organov. Hannah Warren je žal kasneje umrla istega leta, vendar zapuščina tega postopka živi naprej, medtem ko se znanstveniki borijo o možnostih in omejitvah takšne regenerativne medicine – gradnje organov iz matičnih celic.

Po Macchiariniju v Lancetleta 2012: "Končni potencial te terapije, ki temelji na izvornih celicah, je preprečiti darovanje ljudi in vseživljenjsko imunosupresijo ter omogočiti nadomestitev kompleksnih tkiv in prej ali slej celih organov."

Temu na videz veselemu obdobju so kmalu sledile polemike. Kritiki so svoja mnenja izrazili v začetku leta 2014 v uredniško v Revija za torakalno in kardiovaskularno kirurgijo, s čimer dvomi o verodostojnosti Macchiarinijevih metod in izkazuje zaskrbljenost zaradi visoke stopnje umrljivosti podobnih postopkov. Kasneje istega leta je Inštitut Karolinska v Stockholmu, prestižna medicinska univerza, kjer je Macchiarini gostujoči profesor, sprožili preiskave v svoje delo. Medtem ko je bil Macchiarini oproščen neprimernega ravnanja v začetku tega leta dokazuje obotavljanje v znanstveni skupnosti glede napačnih korakov v tako kritičnem in novem delu. Kljub temu obstaja a klinično preskušanje Trenutno v ZDA poteka testiranje varnosti in učinkovitosti transplantacije sapnika z izvornimi celicami, študija pa naj bi bila končana do konca tega leta.

Macchiarinijev nov postopek ni edini korak naprej pri ustvarjanju organov po meri – s prihodom 3D-tiskalnika je družba pripravljena natisniti vse, od svinčnikov do kosti. Eni skupini raziskovalcev iz Princetona je leta 2013 uspelo natisniti prototip funkcionalnega bioničnega ušesa, kar se zdi kot eoni nazaj glede na to, kako hitro se je tehnologija razvijala (glejte njihov članek v Nano Pisma). 3D-tiskanje je zdaj postalo komercialno in morda bo tekma med biotehnološkimi podjetji, kdo bo lahko tržil prvi 3D-natisnjen organ.

Podjetje s sedežem v San Diegu Orgle je postalo javno leta 2012 in uporablja tehnologijo 3D-tiskanja za pospeševanje biomedicinskih raziskav, na primer z množično proizvodnjo drobnih jeter, ki se uporabljajo pri testiranju zdravil. Prednosti 3D-tiskanja so, da ne zahteva začetnega gradbenega odra in zagotavlja veliko večjo prilagodljivost – potencialno bi lahko elektronsko infrastrukturo prepletli z biološkim tkivom in v organe vstavili nove funkcionalnosti. Ni še nobenih znakov o tiskanju popolnoma razvitih organov za presaditev ljudi, vendar je zagon prisoten, kot kaže partnerstvo Organovo z Fundacija Metuzalema – še ena zamisel razvpitega Aubreya de Greya.

Fundacija Methuselah je neprofitna organizacija, ki financira raziskave in razvoj regenerativne medicine, pri čemer naj bi različnim partnerjem donirala več kot 4 milijone dolarjev. Čeprav to ni veliko v smislu znanstvenih raziskav in razvoja – glede na Forbes, lahko velika farmacevtska podjetja porabijo od 15 do 13 milijard dolarjev na zdravilo, raziskave in razvoj biotehnologije pa so primerljivi – to je še vedno veliko denarja.

Živeti dlje in tragedija Titona

V grški mitologiji je Tithonus ljubimec Eosa, Titana zore. Tithonus je sin kralja in vodne nimfe, vendar je smrtnik. Eos, ki obupano želi rešiti svojega ljubimca pred morebitno smrtjo, prosi boga Zevsa, naj Titonu poda nesmrtnost. Zevs Titonu res podeli nesmrtnost, a Eos v krutem zasuku spozna, da je pozabila prositi tudi za večno mladost. Tithonus živi večno, vendar se še naprej stara in izgublja svoje sposobnosti.

»Nesmrtna starost poleg nesmrtne mladosti / In vse, kar sem bil, v pepelu« pravi Alfred Tennyson v pesmi, napisani s perspektive večno pogubljenega človeka. Če uspemo prepričati svoje telo, da zdrži dvakrat dlje, ni nobenega zagotovila, da bo temu sledil tudi naš um. Mnogi ljudje postanejo žrtev Alzheimerjeve bolezni ali drugih vrst demence, preden začne pešati njihovo fizično zdravje. Nekoč je veljalo, da se nevroni ne morejo obnoviti, zato bi kognitivna funkcija sčasoma nepovratno upadla.

Vendar pa je raziskava zdaj trdno dokazala, da se nevroni dejansko lahko regenerirajo in pokažejo "plastičnost", kar je sposobnost oblikovanja novih poti in ustvarjanja novih povezav v možganih. V bistvu lahko starega psa naučiš novih trikov. Toda to je komaj dovolj, da bi preprečili izgubo spomina v življenju 160 let (moja prihodnja življenjska doba bi bila de Greyju smešna, ki trdi, da lahko ljudje dosežemo starost 600 let). Komajda je zaželeno živeti dolgo življenje brez kakršnih koli miselnih sposobnosti, da bi v njem uživali, vendar nenavadni novi dogodki kažejo, da morda še obstaja upanje, ki bo naše ume in duha rešilo pred usahnitvijo.

Oktobra 2014 je skupina raziskovalcev na univerzi Stanford začela zelo odmevno klinično preskušanje ki je predlagal, da bi bolnikom z Alzheimerjevo boleznijo dajali kri mladih darovalcev. Predpostavka študije ima nekaj grozljive kakovosti, do katere bi bili mnogi od nas skeptični, vendar temelji na obetavnih raziskavah, ki so bile že opravljene na miših.

Junija 2014 je bil objavljen članek v Narava reviji skupine znanstvenikov s Stanforda, ki podrobno opisuje, kako je transfuzija mlade krvi v starejše miši dejansko obrnila učinke staranja v možganih z molekularne na kognitivno raven. Raziskava je pokazala, da bi starejšim mišim po prejemu mlade krvi ponovno zrasli nevroni, pokazale več povezljivosti v možganih ter imele boljši spomin in kognitivne funkcije. V intervjuju z Guardian, je Tony Wyss-Coray – eden od vodilnih znanstvenikov, ki dela na tej raziskavi, in profesor nevrologije na Stanfordu – dejal: »To odpira povsem novo področje. Pove nam, da starost organizma ali organa, kot so možgani, ni zapisana v kamen. Je voljna. Lahko ga premikate v eno ali drugo smer.”

Ni natančno znano, kateri dejavniki v krvi povzročajo tako dramatične učinke, vendar so bili rezultati pri miših dovolj obetavni, da so lahko odobrili klinično preskušanje na ljudeh. Če bo raziskava potekala dobro, potem bi lahko identificirali posamezne dejavnike, ki pomlajujejo človeško možgansko tkivo in ustvarili zdravilo, ki bi lahko obrnilo Alzheimerjevo bolezen in nas obdržalo reševati križanke do konca časov.