Khoa học về lão hóa: Chúng ta có thể sống mãi mãi không, và nên làm như vậy?

Lão hóa đối với con người hàng ngày chỉ đơn giản là kết quả của sự trôi qua của thời gian. Lão hóa gây tổn hại về mặt thể chất, biểu hiện ở những sợi tóc bạc, nếp nhăn và trí nhớ kém. Cuối cùng, sự tích tụ của sự hao mòn điển hình sẽ nhường chỗ cho những căn bệnh và bệnh lý nghiêm trọng hơn, chẳng hạn như ung thư, bệnh Alzheimer hoặc bệnh tim. Rồi một ngày tất cả chúng ta trút hơi thở cuối cùng và lao vào điều chưa biết cuối cùng: cái chết. Mô tả về sự lão hóa này, dù mơ hồ và không xác định, nhưng về cơ bản thì mỗi người và tất cả chúng ta đều đã biết.

Tuy nhiên, có một sự thay đổi về hệ tư tưởng đang diễn ra có thể cách mạng hóa cách chúng ta hiểu và trải nghiệm về tuổi tác. Nghiên cứu mới nổi về các quá trình sinh học của lão hóa và phát triển các công nghệ y sinh nhằm vào các bệnh liên quan đến tuổi tác, biểu thị một cách tiếp cận khác biệt đối với lão hóa. Trên thực tế, lão hóa không còn được coi là một quá trình phụ thuộc vào thời gian mà là sự tích lũy của các cơ chế riêng biệt. Thay vào đó, lão hóa có thể được coi là một căn bệnh tốt hơn.

Nhập Aubrey de Grey, một Tiến sĩ Cambridge có nền tảng về khoa học máy tính và bác sĩ lão khoa y sinh tự học. Anh ta có bộ râu dài phủ kín bộ ngực và thân hình như cây sậy. Anh ấy nói nhanh, từ ngữ tuôn ra từ miệng anh ấy bằng giọng Anh quyến rũ. Bài phát biểu dồn dập có thể chỉ đơn giản là một thói quen của nhân vật, hoặc nó có thể phát triển từ cảm giác cấp bách mà anh ấy cảm thấy về cuộc chiến chống lại sự lão hóa mà anh ấy đang tiến hành. De Gray là người đồng sáng lập và Giám đốc khoa học của Quỹ nghiên cứu SENS, một tổ chức từ thiện chuyên thúc đẩy nghiên cứu và điều trị các bệnh liên quan đến tuổi tác.

De Grey là một nhân vật đáng nhớ, đó là lý do tại sao ông dành nhiều thời gian để nói chuyện và vận động mọi người ủng hộ phong trào chống lão hóa. Trên một tập của Giờ phát thanh TED của NPR, ông dự đoán rằng “Về cơ bản, những thứ mà bạn có thể chết ở tuổi 100 hoặc 200 sẽ giống hệt như những thứ mà bạn có thể chết ở tuổi 20 hoặc 30.”

Lưu ý: nhiều nhà khoa học sẽ nhanh chóng chỉ ra rằng những dự đoán như vậy chỉ mang tính suy đoán và cần có bằng chứng xác thực trước khi đưa ra những tuyên bố lớn lao như vậy. Trên thực tế, vào năm 2005, MIT Technology Review đã công bố Thử thách SENS, trao 20,000 đô la cho bất kỳ nhà sinh học phân tử nào có thể chứng minh đầy đủ rằng những tuyên bố của SENS về sự đảo ngược của lão hóa là “không xứng đáng để tranh luận”. Cho đến nay, chưa có ai nhận được toàn bộ giải thưởng ngoại trừ một bài dự thi đáng chú ý mà ban giám khảo cảm thấy đủ hùng hồn để kiếm được 10,000 đô la. Tuy nhiên, điều này khiến những người còn lại trong chúng ta phải vật lộn với những bằng chứng không thể thuyết phục nhất nhưng đủ hứa hẹn để xứng đáng. xem xét ý nghĩa của nó.

Sau khi sàng lọc hàng loạt nghiên cứu và những tiêu đề quá lạc quan, tôi quyết định chỉ tập trung vào một số lĩnh vực nghiên cứu chính có công nghệ và liệu pháp hữu hình liên quan đến lão hóa và các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Gen có giữ chìa khóa không?

Bản thiết kế cho sự sống có thể được tìm thấy trong DNA của chúng ta. DNA của chúng ta chứa đầy những mật mã mà chúng ta gọi là 'gen'; gen là yếu tố quyết định màu mắt của bạn, tốc độ trao đổi chất của bạn và liệu bạn có mắc một căn bệnh nào đó hay không. Vào những năm 1990, Cynthia Kenyon, nhà nghiên cứu hóa sinh tại Đại học San Francisco và gần đây đã vinh danh một trong 15 phụ nữ xuất sắc nhất về khoa học năm 2015 bởi Business Insider, đã đưa ra một ý tưởng mang tính thay đổi mô hình - rằng các gen cũng có thể mã hóa thời gian chúng ta sống và việc bật hoặc tắt một số gen nhất định có thể kéo dài tuổi thọ khỏe mạnh. Nghiên cứu ban đầu của cô tập trung vào C. Thanh lịch, những con giun nhỏ được sử dụng làm sinh vật mẫu để nghiên cứu vì chúng có chu kỳ phát triển bộ gen rất giống với con người. Kenyon phát hiện ra rằng việc tắt một gen cụ thể – Daf2 – khiến những con giun của cô sống lâu gấp đôi những con giun thông thường.

Thú vị hơn nữa, những con giun không chỉ sống lâu hơn mà còn khỏe mạnh lâu hơn. Hãy tưởng tượng bạn sống đến 80 tuổi và 10 năm cuộc đời đó đều phải vật lộn với sự yếu đuối và bệnh tật. Người ta có thể do dự về việc sống đến 90 tuổi nếu điều đó đồng nghĩa với việc phải trải qua 20 năm cuộc đời với những căn bệnh liên quan đến tuổi tác và chất lượng cuộc sống thấp hơn. Nhưng những con giun của Kenyon lại sống tương đương với con người là 160 năm và chỉ có 5 năm trong cuộc đời đó là trải qua “tuổi già”. Trong một bài viết ở The Guardian, Kenyon đã vạch trần điều mà một số người trong chúng ta chỉ thầm hy vọng; “Bạn chỉ cần nghĩ, 'Chà. Có lẽ tôi có thể là con sâu sống lâu đó.'" Kể từ đó, Kenyon đã đi tiên phong trong nghiên cứu xác định các gen kiểm soát quá trình lão hóa.

Ý tưởng là nếu chúng ta có thể tìm thấy một gen chủ kiểm soát quá trình lão hóa thì chúng ta có thể phát triển các loại thuốc làm gián đoạn quá trình của gen đó hoặc sử dụng các kỹ thuật kỹ thuật di truyền để thay đổi hoàn toàn nó. Năm 2012, một bài viết trên Khoa học đã được xuất bản về một kỹ thuật kỹ thuật di truyền mới có tên CRISPR-Cas9 (dễ gọi hơn là CRISPR). CRISPR quét qua các phòng thí nghiệm nghiên cứu trên toàn thế giới trong những năm tiếp theo và được báo trước trong Thiên nhiên là tiến bộ công nghệ lớn nhất trong nghiên cứu y sinh trong hơn một thập kỷ.

CRISPR là một phương pháp chỉnh sửa DNA đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả sử dụng một đoạn RNA – chất sinh hóa tương đương với chim bồ câu mang – giúp hướng dẫn chỉnh sửa enzyme thành dải DNA mục tiêu. Ở đó, enzyme có thể nhanh chóng loại bỏ các gen và chèn các gen mới vào. Có vẻ thật viển vông khi có thể 'chỉnh sửa' trình tự di truyền của con người. Tôi tưởng tượng các nhà khoa học tạo ra những bức ảnh ghép DNA trong phòng thí nghiệm, cắt và dán các gen như những đứa trẻ trên bàn thủ công, loại bỏ hoàn toàn những gen không mong muốn. Sẽ là cơn ác mộng đối với các nhà đạo đức sinh học khi tạo ra các giao thức điều chỉnh cách thức sử dụng công nghệ đó và đối với ai.

Ví dụ, đã có sự náo động vào đầu năm nay khi một phòng thí nghiệm nghiên cứu của Trung Quốc công bố rằng họ đã cố gắng biến đổi gen phôi người (xem bài viết gốc tại Protein & Tế bào, và sự lộn xộn tiếp theo tại Thiên nhiên). Các nhà khoa học đang nghiên cứu tiềm năng của CRISPR nhằm mục tiêu vào gen chịu trách nhiệm về bệnh β-thalassemia, một chứng rối loạn máu di truyền. Kết quả của họ cho thấy CRISPR đã thành công trong việc tách gen β-thalassemia, nhưng nó cũng ảnh hưởng đến các phần khác của trình tự DNA dẫn đến những đột biến ngoài ý muốn. Các phôi đã không tồn tại được, điều này càng nhấn mạnh đến nhu cầu về công nghệ đáng tin cậy hơn.

Vì liên quan đến lão hóa, người ta tưởng tượng rằng CRISPR có thể được sử dụng để nhắm mục tiêu vào các gen liên quan đến tuổi tác và bật hoặc tắt các con đường giúp làm chậm quá trình lão hóa. Lý tưởng nhất là phương pháp này có thể được thực hiện thông qua tiêm chủng, nhưng công nghệ này còn lâu mới đạt được mục tiêu này và không ai có thể nói chắc chắn liệu nó có làm được hay không. Có vẻ như việc tái thiết kế về cơ bản bộ gen của con người và thay đổi cách chúng ta sống và (có thể) chết vẫn là một phần của khoa học viễn tưởng - cho đến nay.

sinh vật sinh học

Nếu không thể ngăn chặn làn sóng lão hóa ở cấp độ di truyền thì chúng ta có thể xem xét các cơ chế sâu hơn để làm gián đoạn quá trình lão hóa và kéo dài cuộc sống khỏe mạnh. Tại thời điểm này trong lịch sử, chân tay giả và cấy ghép nội tạng là chuyện bình thường - những kỳ công ngoạn mục về kỹ thuật mà chúng ta đã cải tiến và đôi khi thay thế hoàn toàn hệ thống sinh học và cơ quan của chúng ta để cứu sống. Chúng tôi tiếp tục vượt qua ranh giới của giao diện con người; công nghệ, thực tế kỹ thuật số và các vật chất lạ đang ăn sâu vào cơ thể vật chất và xã hội của chúng ta hơn bao giờ hết. Khi các khía cạnh của cơ thể con người trở nên mờ nhạt, tôi bắt đầu tự hỏi, đến mức nào chúng ta không còn có thể coi mình là 'con người' một cách nghiêm túc nữa?

Cô bé Hannah Warren sinh năm 2011 không có khí quản. Cô ấy không thể nói, ăn hoặc nuốt, và tương lai của cô ấy có vẻ không tốt. Tuy nhiên, vào năm 2013, cô đã trải qua một cuộc phẫu thuật. thủ tục động thổ đã cấy ghép một khí quản phát triển từ tế bào gốc của chính cô ấy. Hannah tỉnh dậy sau ca phẫu thuật và lần đầu tiên trong đời cô có thể thở mà không cần máy móc. Thủ tục này đã thu hút được rất nhiều sự chú ý của giới truyền thông; cô ấy là một cô gái trẻ, có vẻ ngoài dễ thương và đây là lần đầu tiên ca phẫu thuật này được thực hiện ở Mỹ

Tuy nhiên, một bác sĩ phẫu thuật tên là Paolo Macchiarini đã tiên phong thực hiện phương pháp điều trị này 5 năm trước ở Tây Ban Nha. Kỹ thuật này đòi hỏi phải xây dựng một khung mô phỏng khí quản từ sợi nano nhân tạo. Sau đó, giàn giáo được 'gieo mầm' bằng tế bào gốc của chính bệnh nhân được lấy từ tủy xương của họ. Các tế bào gốc được nuôi cấy cẩn thận và được phép phát triển xung quanh giàn giáo, tạo thành một bộ phận cơ thể có đầy đủ chức năng. Điểm hấp dẫn của phương pháp này là nó làm giảm đáng kể khả năng cơ thể đào thải cơ quan được cấy ghép. Rốt cuộc, nó được xây dựng từ các tế bào của chính họ!

Ngoài ra, nó còn giảm bớt áp lực từ hệ thống hiến tạng vốn hiếm khi có đủ nguồn cung cấp nội tạng rất cần thiết. Hannah Warren không may qua đời sau đó cùng năm, nhưng di sản của quy trình đó vẫn tồn tại khi các nhà khoa học đấu tranh với những khả năng và hạn chế của loại thuốc tái tạo đó – xây dựng các cơ quan từ tế bào gốc.

Theo Macchiarini trong Dao mổvào năm 2012, “Tiềm năng cuối cùng của liệu pháp dựa trên tế bào gốc này là tránh hiến tặng người và ức chế miễn dịch suốt đời, đồng thời có thể thay thế các mô phức tạp và sớm hay muộn là toàn bộ cơ quan.”

Tranh cãi ngay sau khoảng thời gian tưởng chừng như tưng bừng này. Các nhà phê bình đã bày tỏ quan điểm của họ vào đầu năm 2014 trong một biên tập trong Tạp chí Phẫu thuật Lồng ngực và Tim mạch, đặt câu hỏi về tính hợp lý của các phương pháp của Macchiarini và thể hiện mối lo ngại về tỷ lệ tử vong cao của các thủ tục tương tự. Cuối năm đó, Viện Karolinska ở Stockholm, một trường đại học y khoa danh tiếng nơi Macchiarini là giáo sư thỉnh giảng, phát động các cuộc điều tra vào công việc của mình. Trong khi Macchiarini xóa bỏ hành vi sai trái đầu năm nay, nó thể hiện sự do dự trong cộng đồng khoa học trước những sai lầm trong công việc mới và quan trọng như vậy. Tuy nhiên, có một thử nghiệm lâm sàng hiện đang được tiến hành ở Hoa Kỳ để thử nghiệm tính an toàn và hiệu quả của việc cấy ghép khí quản được thiết kế bằng tế bào gốc và nghiên cứu này ước tính sẽ hoàn thành vào cuối năm nay.

Quy trình mới lạ của Macchiarini không phải là bước tiến duy nhất trong việc tạo ra các cơ quan riêng biệt – sự ra đời của máy in 3D khiến xã hội sẵn sàng in mọi thứ từ bút chì đến xương. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Princeton đã in được nguyên mẫu tai sinh học chức năng vào năm 2013, có vẻ như đã cách đây hàng thiên niên kỷ vì công nghệ này đã phát triển nhanh như thế nào (xem bài viết của họ trong Chữ Nano). Công nghệ in 3D hiện đã được thương mại hóa và có thể sẽ có một cuộc chạy đua giữa các công ty công nghệ sinh học để xem ai có thể tiếp thị nội tạng in 3D đầu tiên.

Công ty có trụ sở tại San Diego Đàn organ ra mắt công chúng vào năm 2012 và đã sử dụng công nghệ in 3D để thúc đẩy nghiên cứu y sinh, chẳng hạn như bằng cách sản xuất hàng loạt những lá gan nhỏ để sử dụng trong thử nghiệm thuốc. Ưu điểm của in 3D là không yêu cầu khung ban đầu và mang lại sự linh hoạt hơn nhiều - người ta có thể kết hợp cơ sở hạ tầng điện tử với mô sinh học và đưa các chức năng mới vào các cơ quan. Vẫn chưa có dấu hiệu nào về việc in nội tạng hoàn chỉnh để cấy ghép cho con người, nhưng nỗ lực đã có như được chỉ ra bởi sự hợp tác của Organovo với tổ chức này. Quỹ Methuselah – một đứa con tinh thần khác của Aubrey de Grey khét tiếng.

Quỹ Methuselah là một tổ chức phi lợi nhuận tài trợ cho nghiên cứu và phát triển y học tái tạo, được cho là đã quyên góp hơn 4 triệu đô la cho nhiều đối tác khác nhau. Mặc dù điều này không ảnh hưởng nhiều đến R&D khoa học – theo Forbes, các công ty dược phẩm lớn có thể chi từ 15 triệu USD đến 13 tỷ USD cho mỗi loại thuốc và hoạt động R&D công nghệ sinh học cũng có thể so sánh được - vẫn là rất nhiều tiền.

Sống lâu hơn và bi kịch của Tithonus

Trong thần thoại Hy Lạp, Tithonus là người tình của Eos, Titan của bình minh. Tithonus là con trai của một vị vua và một nữ thần nước, nhưng anh ta là phàm nhân. Eos, tuyệt vọng để cứu người yêu của mình khỏi cái chết cuối cùng, đã cầu xin thần Zeus ban tặng cho Tithonus sự bất tử. Zeus thực sự đã ban sự bất tử cho Tithonus, nhưng trong một tình huống tàn nhẫn, Eos nhận ra rằng cô cũng quên yêu cầu tuổi trẻ vĩnh cửu. Tithonus sống mãi mãi, nhưng ông tiếp tục già đi và mất đi khả năng của mình.

“Tuổi bất tử bên cạnh tuổi trẻ bất tử / Và tất cả những gì tôi có, trong đống tro tàn” nói Alfred Tennyson trong một bài thơ được viết dưới góc nhìn của người đàn ông vĩnh viễn bị nguyền rủa. Nếu chúng ta có thể thuyết phục cơ thể mình tồn tại lâu gấp đôi thì không có gì đảm bảo rằng tâm trí chúng ta sẽ làm theo. Nhiều người rơi vào tình trạng mắc bệnh Alzheimer hoặc các loại bệnh mất trí nhớ khác trước khi sức khỏe thể chất của họ bắt đầu suy giảm. Người ta từng tuyên bố rộng rãi rằng tế bào thần kinh không thể được tái tạo, do đó chức năng nhận thức sẽ suy giảm không thể phục hồi theo thời gian.

Tuy nhiên, nghiên cứu hiện đã khẳng định chắc chắn rằng trên thực tế, tế bào thần kinh có thể được tái tạo và thể hiện 'tính dẻo', tức là khả năng hình thành các con đường mới và tạo ra các kết nối mới trong não. Về cơ bản, bạn có thể dạy một con chó già những thủ thuật mới. Nhưng điều này hầu như không đủ để ngăn chặn tình trạng mất trí nhớ trong suốt cuộc đời 160 năm (tuổi thọ sắp tới của tôi trong tương lai sẽ khiến de Grey buồn cười, người cho rằng con người có thể thọ tới 600 tuổi). Thật khó để sống một cuộc sống lâu dài mà không có khả năng trí tuệ để tận hưởng nó, nhưng những phát triển mới lạ cho thấy rằng vẫn còn hy vọng để cứu tâm trí và tinh thần của chúng ta khỏi bị héo mòn.

Vào tháng 2014 năm XNUMX, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford đã bắt đầu một nghiên cứu được công bố rộng rãi thử nghiệm lâm sàng đề xuất truyền máu từ những người hiến tặng trẻ tuổi cho bệnh nhân Alzheimer. Tiền đề của nghiên cứu này có tính ma quái nhất định mà nhiều người trong chúng ta sẽ nghi ngờ, nhưng nó dựa trên nghiên cứu đầy hứa hẹn đã được thực hiện trên chuột.

Vào tháng 2014 năm XNUMX, một bài báo đã được xuất bản trên Thiên nhiên tạp chí của một nhóm các nhà khoa học từ Stanford trình bày chi tiết cách truyền máu non vào chuột già thực sự đảo ngược tác động của quá trình lão hóa trong não từ cấp độ phân tử đến cấp độ nhận thức. Nghiên cứu cho thấy những con chuột già khi nhận được máu trẻ sẽ phát triển trở lại các tế bào thần kinh, có nhiều kết nối hơn trong não và có trí nhớ cũng như chức năng nhận thức tốt hơn. Trong một cuộc phỏng vấn với Người giám hộTony Wyss-Coray – một trong những nhà khoa học chính thực hiện nghiên cứu này, đồng thời là giáo sư thần kinh học tại Stanford – cho biết: “Điều này mở ra một lĩnh vực hoàn toàn mới. Nó cho chúng ta biết rằng tuổi của một sinh vật, hay một cơ quan như bộ não, không được ghi trên đá. Nó dễ uốn. Bạn có thể di chuyển nó theo hướng này hay hướng khác.”

Người ta vẫn chưa biết chính xác yếu tố nào trong máu gây ra những tác động mạnh mẽ như vậy, nhưng kết quả trên chuột đủ hứa hẹn để cho phép thử nghiệm lâm sàng ở người được chấp thuận. Nếu nghiên cứu tiến triển tốt thì chúng ta có khả năng xác định được các yếu tố đơn lẻ giúp trẻ hóa mô não con người và tạo ra một loại thuốc có thể đẩy lùi bệnh Alzheimer và giúp chúng ta giải ô chữ cho đến hết thời gian.