Vetenskapen om åldrande: Kan vi leva för evigt, och borde vi?

Åldrande för den vardagliga människan är helt enkelt resultatet av tidens gång. Åldrandet tar ut sin rätt fysiskt och visar sig i grått hår, rynkor och minneshicka. Så småningom ger ansamlingen av typiskt slitage plats för mer allvarliga sjukdomar och patologier, såsom cancer, eller Alzheimers eller hjärtsjukdom. Sedan, en dag, andas vi alla ut ett sista andetag och kastar oss in i det yttersta okända: döden. Denna beskrivning av åldrande, hur vag och odefinitiv den än kan vara, är något så fundamentalt känt för oss alla.

Men det sker ett ideologiskt skifte som kan revolutionera hur vi förstår och upplever ålder. Ny forskning om de biologiska processerna för åldrande och utveckling av biomedicinsk teknik som riktar in sig på åldersrelaterad sjukdom, tyder på en distinkt inställning till åldrande. Åldrande anses faktiskt inte längre vara en tidsberoende process, utan snarare en ansamling av diskreta mekanismer. Åldrande skulle istället kunna kvalificeras bättre som en sjukdom i sig.

Ange Aubrey de Grey, en Cambridge PhD med bakgrund i datavetenskap och självlärd biomedicinsk gerontolog. Han har ett långt skägg som rinner över hans vassliknande bröst och bål. Han talar snabbt, orden rusar ut ur munnen på honom med en charmig brittisk accent. Det snabba talet kan helt enkelt vara en karaktärsquirk, eller så kan det ha utvecklats från den känsla av brådska han känner när det gäller kriget han för mot åldrandet. De Gray är medgrundare och Chief Science Officer av SENS forskningsstiftelse, en välgörenhet som är dedikerad till att avancera forskning och behandling för åldersrelaterad sjukdom.

De Gray är en minnesvärd karaktär, varför han ägnar mycket tid åt att hålla föredrag och samla folk för anti-aging-rörelsen. På ett avsnitt av TED Radio Hour av NPR, förutspår han att "i grund och botten skulle de typer av saker du kan dö av vid 100 eller 200 års ålder vara exakt samma som de typer av saker som du kan dö av vid 20 eller 30 års ålder."

En varning: många forskare skulle vara snabba med att påpeka att sådana förutsägelser är spekulativa och att det finns ett behov av definitiva bevis innan de gör sådana stora påståenden. Faktum är att 2005 tillkännagav MIT Technology Review SENS Challenge, och erbjöd $20,000 10,000 till alla molekylärbiologer som tillräckligt kunde visa att SENS-påståenden angående upphävandet av åldrandet var "ovärdiga en lärd debatt". Hittills har ingen gjort anspråk på hela priset förutom en anmärkningsvärd inlämning som domarna ansåg var vältaliga nog att tjäna $XNUMX XNUMX. Detta lämnar dock resten av oss dödliga att brottas med bevis som i bästa fall är ofullständiga, men tillräckligt lovande för att förtjäna övervägande av dess konsekvenser.

Efter att ha sålt igenom högar av forskning och alltför optimistiska rubriker, har jag bestämt mig för att bara fokusera på några få nyckelområden inom forskning som har påtaglig teknologi och terapier relaterade till åldrande och åldersrelaterad sjukdom.

Håller generna nyckeln?

Ritningen för livet finns i vårt DNA. Vårt DNA är fullt av koder som vi kallar "gener"; gener är det som avgör vilken färg dina ögon kommer att ha, hur snabb din ämnesomsättning är och om du kommer att utveckla en viss sjukdom. På 1990-talet utsåg Cynthia Kenyon, en biokemiforskare vid University of San Francisco och nyligen en av de 15 bästa kvinnorna inom vetenskapen 2015 av Business Insider, introducerade en paradigmförändrande idé - att gener också kan koda för hur länge vi lever, och att slå på eller stänga av vissa gener kan förlänga en hälsosam livslängd. Hennes första forskning fokuserade på C. Elegans, små maskar som används som modellorganismer för forskning eftersom de har mycket liknande genomutvecklingscykler som människor. Kenyon fann att avstängning av en specifik gen – Daf2 – resulterade i att hennes maskar levde dubbelt så länge som vanliga maskar.

Ännu mer spännande, maskarna levde inte bara längre, utan de var friskare längre också. Föreställ dig att du lever till 80 och 10 år av att livet ägnas åt att kämpa med svaghet och sjukdomar. Man skulle kunna vara tveksam till att leva till 90 om det innebar att spendera 20 år av livet plågade av åldersrelaterade sjukdomar och lägre livskvalitet. Men Kenyons maskar levde till den mänskliga motsvarigheten till 160 år och endast 5 år av det livet tillbringades i "ålderdom". I en artikel i The Guardian, Kenyon blottlade vad några av oss bara i hemlighet skulle hoppas; "Du tänker bara," Wow. Jag kanske kan vara den där långlivade masken.'" Sedan dess har Kenyon varit banbrytande i forskningen för att identifiera gener som styr åldrandeprocessen.

Tanken är att om vi kan hitta en huvudgen som styr åldrandeprocessen, så kan vi utveckla läkemedel som avbryter genens väg, eller använda genteknik för att förändra den helt och hållet. År 2012, en artikel i Vetenskap publicerades om en ny teknik för genteknik som heter CRISPR-Cas9 (enklare kallad CRISPR). CRISPR svepte genom forskningslaboratorier över hela världen de följande åren och förebådades Natur som det största tekniska framstegen inom biomedicinsk forskning på över ett decennium.

CRISPR är en enkel, billig och effektiv metod för att redigera DNA som använder ett segment av RNA – den biokemiska motsvarigheten till en brevduva – som guidar redigeringsenzym till en mål-DNA-remsa. Där kan enzymet snabbt klippa ut gener och sätta in nya. Det verkar fantastiskt att kunna "redigera" mänskliga genetiska sekvenser. Jag föreställer mig forskare som skapar kollage av DNA i labbet, klipper och klistrar in gener som barn vid ett hantverksbord, och kasserar de oönskade generna helt och hållet. Det skulle vara en bioetikers mardröm att skapa protokoll som reglerar hur sådan teknik används, och på vem.

Till exempel blev det uppståndelse tidigare i år när ett kinesiskt forskningslabb publicerade att det hade försökt att genetiskt modifiera mänskliga embryon (kolla in den ursprungliga artikeln på Protein & cell, och den efterföljande kerfuffle kl Natur). Forskarna undersökte potentialen hos CRISPR att rikta in sig på genen som är ansvarig för β-talassemi, en ärftlig blodsjukdom. Deras resultat visade att CRISPR lyckades klyva ut β-talassemigenen, men det påverkade även andra delar av DNA-sekvensen vilket resulterade i oavsiktliga mutationer. Embryona överlevde inte, vilket desto mer understryker behovet av mer pålitlig teknik.

När det gäller åldrande, föreställs det att CRISPR kan användas för att rikta in sig på åldersrelaterade gener och slå på eller av vägar som skulle hjälpa till att bromsa åldrandeprocessen. Denna metod skulle helst kunna levereras via vaccination, men tekniken är inte i närheten av att uppnå detta mål och ingen kan med bestämdhet säga om den någonsin kommer att göra det. Det verkar som att fundamentalt omarbeta det mänskliga genomet och förändra hur vi lever och (potentiellt) dör förblir en del av science fiction – för nu.

Bioniska varelser

Om tidvattnet av åldrande inte kan hejdas på genetisk nivå, då kan vi titta på mekanismer längre ner på vägen för att avbryta åldrandeprocessen och förlänga hälsosamma liv. I detta ögonblick i historien är proteser och organtransplantationer vardagliga – spektakulära ingenjörsprestationer där vi har förbättrat, och ibland helt ersatt, våra biologiska system och organ för att rädda liv. Vi fortsätter att tänja på gränserna för mänskligt gränssnitt; teknik, digital verklighet och främmande ämnen är mer ingrodda i våra sociala och fysiska kroppar än någonsin. När kanterna på den mänskliga organismen blir suddiga börjar jag undra, vid vilken tidpunkt kan vi inte längre betrakta oss själva som "mänskliga"?

En ung flicka, Hannah Warren, föddes 2011 utan luftrör. Hon kunde inte prata, äta eller svälja på egen hand, och hennes framtidsutsikter såg inte bra ut. 2013 genomgick hon dock en banbrytande förfarande som implanterade en luftstrupe som växt från hennes egna stamceller. Hannah vaknade från ingreppet och kunde andas, utan maskiner, för första gången i sitt liv. Denna procedur fick stor uppmärksamhet i media; hon var en ung, söt flicka och det var första gången som proceduren någonsin genomfördes i USA

Men en kirurg vid namn Paolo Macchiarini hade redan utfört en pionjär för denna behandling fem år tidigare i Spanien. Tekniken kräver att man bygger en ställning som efterliknar luftstrupen från konstgjorda nanofibrer. Ställningen "sås" sedan med patientens egna stamceller skördade från deras benmärg. Stamcellerna odlas noggrant och får växa runt byggnadsställningarna och bildar en fullt fungerande kroppsdel. Attraktionskraften med ett sådant tillvägagångssätt är att det drastiskt minskar möjligheten för kroppen att stöta bort det transplanterade organet. Det är trots allt byggt från deras egna celler!

Dessutom lindrar det trycket från organdonationssystemet som sällan har tillräckligt med tillgång till desperat nödvändiga organ. Hannah Warren dog tyvärr senare samma år, men arvet efter det förfarandet lever vidare när forskare slåss om möjligheterna och begränsningarna för sådan regenerativ medicin – att bygga organ från stamceller.

Enligt Macchiarini i Lansetten2012, "Den ultimata potentialen för denna stamcellsbaserade terapi är att undvika mänsklig donation och livslång immunsuppression och att kunna ersätta komplexa vävnader och, förr eller senare, hela organ."

Kontroverser följde snart efter denna till synes jublande period. Kritiker uttryckte sina åsikter i början av 2014 i en redaktionella i Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, ifrågasätter rimligheten i Macchiarinis metoder och visar oro över höga dödlighetssiffror vid liknande procedurer. Senare samma år, Karolinska Institutet i Stockholm, ett prestigefyllt medicinskt universitet där Macchiarini är gästprofessor, inledde utredningar in i sitt arbete. Medan Macchiarini var det frikänd från tjänstefel tidigare i år visar det på tvekan i forskarvärlden över felsteg i sådana kritiska och nya arbeten. Ändå finns det en klinisk prövning för närvarande pågår i USA för att testa säkerheten och effektiviteten av den stamcellskonstruerade trakealtransplantationen och studien beräknas vara avslutad i slutet av detta år.

Macchiarinis nya procedur är inte det enda steget framåt för att skapa skräddarsydda organ – tillkomsten av 3D-skrivaren har samhället redo att skriva ut allt från pennor till ben. En grupp forskare från Princeton lyckades skriva ut en prototyp av ett funktionellt bioniskt öra 2013, vilket verkar vara evigheter sedan med tanke på hur snabbt tekniken har utvecklats (se deras artikel i Nano bokstäver). 3D-utskrift har blivit kommersiellt nu, och det kan mycket väl bli ett lopp för bioteknikföretag att se vem som kan marknadsföra den första 3D-tryckta orgeln.

San Diego-baserat företag Organ offentliggjordes 2012 och har använt 3D-utskriftsteknik för att främja biomedicinsk forskning, till exempel genom att massproducera små levrar som ska användas i drogtester. Fördelarna med 3D-utskrift är att det inte kräver den första byggnadsställningen och det ger mycket mer flexibilitet – man skulle potentiellt kunna sammanväva elektronisk infrastruktur med den biologiska vävnaden och infoga nya funktioner i organ. Det finns ännu inga tecken på att skriva ut fullfjädrade organ för mänsklig transplantation, men drivkraften är där som indikeras av Organovos partnerskap med Methuselah Foundation – ännu en idé av ökända Aubrey de Grey.

Methuselah Foundation är en ideell organisation som finansierar forskning och utveckling av regenerativ medicin, som enligt uppgift donerar över 4 miljoner dollar till olika partners. Även om detta inte är mycket i termer av vetenskaplig FoU – enligt forbes, stora läkemedelsföretag kan spendera allt från $15 miljoner till $13 miljarder per läkemedel, och bioteknisk FoU är jämförbar – det är fortfarande mycket pengar.

Leva längre och Tithonus tragedin

I grekisk mytologi är Tithonus älskaren av Eos, gryningens Titan. Tithonus är son till en kung och en vattennymf, men han är dödlig. Eos, desperat efter att rädda sin älskare från eventuell död, ber guden Zeus att skänka Tithonus odödlighet. Zeus skänker verkligen Tithonus odödlighet, men i en grym vändning inser Eos att hon glömde att be om evig ungdom också. Tithonus lever för evigt, men han fortsätter att åldras och förlora sina förmågor.

"Odödlig ålder vid sidan av odödlig ungdom / Och allt jag var, i aska" säger Alfred Tennyson i en dikt skriven ur den evigt fördömda mannens perspektiv. Om vi ​​kan övertala våra kroppar att hålla dubbelt så länge finns det ingen garanti för att våra sinnen kommer att följa efter. Många människor faller offer för Alzheimers eller andra typer av demens innan deras fysiska hälsa börjar svikta. Det brukade vara allmänt hävdat att neuroner inte kan regenereras, så kognitiv funktion skulle irreversibelt minska med tiden.

Men forskningen har nu bestämt fastställt att neuroner faktiskt kan regenereras och uppvisa "plasticitet", vilket är förmågan att bilda nya vägar och skapa nya kopplingar i hjärnan. I grund och botten kan du lära en gammal hund nya knep. Men detta är knappast tillräckligt för att förhindra minnesförlust under en livstid på 160 år (min framtida livslängd skulle vara skrattretande för de Grey, som hävdar att människor kan bli så gamla som 600 år gamla). Det är knappast önskvärt att leva ett långt liv utan några mentala förmågor för att njuta av det, men märkliga nyheter tyder på att det kan finnas hopp ännu för att rädda våra sinnen och själar från att vissna.

I oktober 2014 inledde ett team av forskare vid Stanford University en mycket publicerad klinisk prövning som föreslog att infundera Alzheimers patienter med blod från unga donatorer. Premissen för studien har en viss kuslig kvalitet, som många av oss skulle vara skeptiska till, men den är baserad på lovande forskning som redan gjorts på möss.

I juni 2014 publicerades en artikel i Natur tidskrift av en grupp forskare från Stanford som beskriver hur transfusion av ungt blod till äldre möss faktiskt vände effekterna av åldrande i hjärnan från den molekylära till den kognitiva nivån. Forskningen visade att de äldre mössen, när de fick ungt blod, skulle växa tillbaka neuroner, visa mer anslutningsmöjligheter i hjärnan och ha bättre minne och kognitiv funktion. I en intervju med väktareTony Wyss-Coray – en av de ledande forskarna som arbetar med denna forskning och professor i neurologi vid Stanford – sa: "Detta öppnar ett helt nytt område. Det säger oss att åldern på en organism, eller ett organ som hjärnan, inte är skriven i sten. Den är formbar. Du kan flytta den åt ena eller andra hållet."

Det är okänt exakt vilka faktorer i blodet som orsakar sådana dramatiska effekter, men resultaten hos möss var tillräckligt lovande för att en klinisk prövning skulle godkännas på människor. Om forskningen fortskrider väl, då kan vi potentiellt identifiera sällsynta faktorer som föryngrar mänsklig hjärnvävnad och skapar ett läkemedel som mycket väl kan vända Alzheimers och få oss att lösa korsord till tidens slut.