Kuščarji lahko rastejo cele okončine. Ploščice, morske morske kumare rastejo cela telesa. Morski psi nenehno nadomeščajo izgubljene zobe, pogosto jim raste več kot 20.000 zob v celotni življenjski dobi. Kako prenesti te praktične velesile na ljudi? Odgovor: z vrhunskimi inovacijami regenerativne medicine. Medtem ko veliki podatki in umetna inteligenca preoblikujejo našo medicinsko prakso in izumljajo nove terapije, želi regenerativna medicina nadomestiti in pomladiti naše fizično telo.
Ali je mogoče obnoviti vse organe človeškega telesa?
Trenutno se razvijajo tri regenerativne tehnologije, ki naj bi nam skupaj omogočile popolno in popolno izboljšanje in celo nadomeščanje vitalnih človeških organov:
- Okrevanje: matične celice, regenerativni motor telesa
- Nadomestitev: regeneracija organov in biotiskanje
- Pomlajevanje: mlada kri in parabioza
Potopimo se v perspektivo nesmrtnosti.
Obnova in matične celice: regenerativni motor telesa
Matične celice so neodločene celice, ki se lahko spremenijo v specializirane celice - srce, nevroni, jetra, pljuča, koža in tako naprej. Lahko se tudi razdelijo, da ustvarijo več matičnih celic.
Promocijski video:
Otrok ali mlada odrasla oseba ima veliko teh matičnih celic in delujejo kot vgrajen sistem za obnovo. Pogosto jih pokličejo na mesto poškodbe ali vnetja, da popravijo in obnovijo normalno delovanje.
Toda s starostjo se naša zaloga matičnih celic začne zmanjševati za faktor 100 - 10.000, odvisno od tkiva in organov. Poleg tega matične celice doživljajo genske mutacije, ki zmanjšujejo kakovost in učinkovitost obnavljanja in popravljanja telesa.
Zamislite matične celice kot ekipa serviserjev v vašem novo zgrajenem dvorcu. Ko je dvorec nov in serviserji mladi, ne bo težko ničesar popraviti. Ko pa se serviserji starajo in število se zmanjšuje, se vaš dvorec postopoma zmanjšuje in končno propada.
Kaj če bi lahko popravili in pomladili populacijo matičnih celic?
Ena od možnosti za obnovitev in pomlajevanje je izvlečenje in koncentriranje lastnih avtolognih matičnih celic odraslih iz krajev, kot sta maščobno (ali maščobno) tkivo ali kostni most.
Te matične celice pa so manjše in so v primerjavi s prvotno "izvorno kodo" doživele mutacije (odvisno od vaše starosti). Mnogi znanstveniki in zdravniki zdaj raje alternativni vir: pridobivanje matičnih celic iz posteljice ali popkovine, ki so ostale po porodu. Te matične celice, ki so na voljo v velikem številu in vsebujejo nepoškodovano programsko opremo za novorojenčka, se lahko injicirajo v sklepe ali intravensko za pomlajevanje in revitalizacijo.
Mislite na te matične celice kot na kemične tovarne, ki proizvajajo vitalne rastne dejavnike, ki lahko pomagajo zmanjšati vnetja, se boriti proti avtoimunskim boleznim, povečati mišično maso, popraviti sklepe in celo oživiti kožo in ponovno porasti lase.
V zadnjih desetih letih se je število raziskovalnih publikacij o matičnih celicah povečalo 40-krat na leto, trg matičnih celic pa naj bi do leta 2022 zrasel na 297 milijard dolarjev.
Naraščajoče pobude za raziskovanje in razvoj možnosti zdravljenja kroničnih bolezni in vse večje povpraševanje po regenerativnih možnostih zdravljenja sta najpomembnejši gonilni sili te nastajajoče industrije.
Biologi pod vodstvom Kojija Nishida z japonske univerze Osaka so odkrili nov način rasti in razvoja tkiv, ki sestavljajo človeško očesno jabolko. Znanstveniki lahko gojijo mrežnico, roženico, očesno lečo in več z uporabo le majhnega vzorca kože odraslih.
V študiji na Stanfordu je sedem od osemnajstih preživelih možganov, ki so se strinjali z zdravljenjem z matičnimi celicami, pokazalo znatno izboljšanje motorične funkcije. To zdravljenje lahko deluje tudi pri drugih nevrodegenerativnih boleznih, kot so Alzheimerjeva, Parkinsonova in ALS.
Zdravniki v Nevrorehabilitacijskem centru USC so v poškodovano vratno hrbtenico nedavno paraliziranega 21-letnega moškega injicirali matične celice. Tri mesece kasneje je pokazal znatno izboljšanje občutljivosti in gibanja v obeh rokah.
Leta 2019 so zdravniki v Veliki Britaniji zahvaljujoč učinkovitosti matičnih celic že drugič v zgodovini pozdravili bolnika z virusom HIV. Po alogenskem zdravljenju hematopoetskih matičnih celic rakavega bolnika (z virusom HIV) s Hodgkinovim limfomom je pacient začel dolgotrajno remisijo virusa HIV - 18 mesecev, kar se je nadaljevalo v času objave študije.
Zamenjava: regeneracija organov in 3D tiskanje
Januarja 2019 je samo v ZDA več kot 113.000 ljudi čakalo na čakalno vrsto za presaditev organov - in vsakih 10 minut je nekdo dodan v to čakalno vrsto.
Ogromno število ljudi, ki potrebujejo "rezervne dele", se nikoli ne uvrsti na čakalne liste. Vsak dan v čakanju na presaditev umre povprečno 20 ljudi. Organom primanjkuje.
Prekomerno povpraševanje po darovanju organov se bo samo povečalo, saj tehnologija - kot samovozeči avtomobili - naredi svet varnejši. In veliko darovalcev organov je nesrečna posledica prometnih in avtomobilskih nesreč. Varnejša vozila pomenijo manj nesreč in darovalcev.
Očitno je, da nadomestna in obnovitvena (regenerativna) medicina ponuja ogromno priložnosti.
Trgovci z organi
Izvršni direktor United Therapeutics Martin Rothblatt, nekdanji podjetnik za vesoljsko vesolje (bila je ustanoviteljica satelitskega radia Sirius), je v 90. letih prejšnjega stoletja spremenil poklicno pot, potem ko je njena hči razvila redko pljučno bolezen.
Danes deluje v industriji zamenjave organov. Sprva se je Rothblatt med delom na nadomestnem pljuču osredotočil na pljučno bolezen. Za dosego tega cilja je njeno podjetje United Therapeutics vzporedno sodelovalo na več tehnologijah.
3D pljuča s tiskanjem
Leta 2017 se je United združil z eno največjih svetovnih 3D-tiskarskih družb - 3D Systems -, da bi ustvaril kolagenski bioprinter in plačal drugemu podjetju, 3Scan, da mu razreže pljuča in ustvari podroben zemljevid njihovih notranjosti.
Bioprinter 3D Systems zdaj uporablja metodo stereolitografije. Ultravijolični laser osvetli majhen bazen kolagena, nasičenega s svetlobo občutljivimi molekulami. Kjer koli se zaustavi laser, se kolagen strdi.
Postopoma natisnjeni predmet zaraste z novimi plastmi. Tiskalnik lahko trenutno zlaga kolagen z ločljivostjo približno 20 mikrometrov, vendar bo za zagotovitev delovanja pljuč potrebna ločljivost mikrometrske lestvice.
Ko natisnemo kolagena ogrodja pljuč, je naslednji korak, da vanj vbrizgamo človeške celice - tako imenovani postopek resellularizacije. Cilj je uporabiti matične celice, ki rastejo na ogrodju in se razlikujejo, kar na koncu zagotavlja pravilno funkcionalnost. Vse kaže, da bi ta pristop morda deloval.
Leta 2018 je eksperimentalni kirurg z univerze Harvard Harald Ott poročal, da je v prašičje pljuče brez svojih lastnih celic črpal milijarde človeških celic (iz popkovine in sesekljanih pljuč). Ko je Ott-ova ekipa organ ponovno povezala s prašičjim obtokom, je to pokazalo rudimentarno funkcijo.
Humanizirajoča prašičja pljuča
Druga strategija za proizvodnjo organov Rothblatt se imenuje ksenotransplantacija, ideja o presajanju organov živali na ljudi, ki jih je treba nadomestiti.
Glede na to, da so organi odraslega prašiča po velikosti in obliki podobni človeškim, se je United Therapeutics osredotočil na gensko spremenjene prašiče, da bi ljudem omogočil uporabo svojih organov. "V resnici ni tako velik posel," je leta 2015 dejal Rothblatt. "Ureja en gen za drugim."
Da bi dosegli ta cilj, je United Therapeutics izvedel številne naložbe v podjetja, kot sta Revivicor in Synthetic Genomics, in z Univerzo Maryland, University of Alabama in New York Presbyterian / Columbia Medical Center podpisal velike finančne sporazume za ustvarjanje novih programov ksenotransplantacij srca, ledvic in pljuč. oz. Rothblatt upa, da bo prvo presaditev človeka videl v treh do štirih letih.
V pripravi na ta dan je United Therapeutics v raziskovalnem trikotnem parku pridobil 132 hektarjev zemlje in zgradil medicinski laboratorij na 140.000 kvadratnih metrov, ki bo na koncu proizvedel do 1.000 zdravih prašičjih pljuč - xenolung - letno iz gensko spremenjenih prašičev.
Perfuzijski pljučni sistemi ex vivo
Poleg 3D-tiskanja in genskega inženiringa prašičjih pljuč je Rothblatt začel že tretji kratkoročni pristop za izboljšanje oskrbe pljuč s tistimi, ki jih potrebujejo.
Le približno 30 odstotkov pljuč potencialnega darovalca izpolnjuje merila za presaditev; od tega jih lahko le 85% uporabimo po prihodu v kirurški center. Kot rezultat, skoraj 75% možnih pljuč nikoli ne konča pri prejemniku, ki ga potrebuje.
Kaj, če bi ta pljuča lahko popravili? Prav to je naslednji pristop dr. Rothblatta.
Leta 2016 je United Therapeutics vložil 41,8 milijona dolarjev v TransMedics, Massachusetts, podjetje, ki razvija per vizijske perfuzijske sisteme ex vivo za darovana pljuča, srca in ledvice.
XVIVO perfuzijski sistem jemlje pljuča z mejno kakovostjo, ki sprva niso izpolnjevala meril za presaditev, izvaja perfuzijo in prezračevanje v normalnih toplotnih pogojih, tako da lahko kirurgi ponovno ocenijo primernost presadka.
Mlada kri in parabioza
Kaj je parabioza? Menijo, da lahko redne transfuzije krvi mlajših, telesno sposobnih posameznikov bistveno upočasnijo proces staranja. In to se zdaj že dogaja.
Študije Stanforda in Harvarda so pokazale, da starejše živali, ko so preplavljene s krvjo mladih živali, kažejo regeneracijo v mnogih tkivih in organih.
Velja tudi obratno: mlade živali hitreje ostarijo, ko dobijo kri od starejših živali. Izkoriščanje tega virtualnega vodnjaka mladosti je težavno.
Ambrozija
Eno podjetje, ustanovitelj podjetja Ambrosia iz San Francisca, imenovano Ambrosia, je pred kratkim začelo praktične preskuse parabioze. Njihov protokol je preprost: zdravi udeleženci, stari 35 let in več, prejemajo transfuzijo plazme od darovalcev, mlajših od 25 let, znanstveniki pa spremljajo njihovo kri v naslednjih dveh letih in poskušajo določiti molekularne kazalce zdravja in staranja.
Ustanovitelj Ambrozije Jesse Karmazin se je začel zanimati za začetek podjetja za parabiozo, potem ko je v tujini videl impresivne podatke o živalih in študijeh na ljudeh: pri vsakem preskušanju so preiskovanci odpravili simptome staranja v skoraj vseh večjih organskih sistemih. "Učinki se zdijo skoraj trajni," pravi. "To je skoraj kot obnovitev genske ekspresije."
Če predstavite svoje matične celice iz popkovnične krvi, s starostjo lahko imate ogromno koristi za dolgo življenjsko dobo. Po sporočilu za javnost FDA februarja 2019 je Ambrosia nekaj mesecev po začetku poslovanja prenehala zdraviti stranke.
Razume se, da je FDA izrazila zaskrbljenost zaradi prakse parabioze, ker je kliničnih podatkov, ki bi podpirali učinkovitost zdravljenja do danes, izrazito pomanjkanje.
Elevijan
Na drugem koncu spektra ugleda je Elevian, startup z univerze Harvard. Elevian pristopi k dolgoživosti s skrbno, znanstveno utemeljeno strategijo. Peter Diamandis je postal svetovalec in vlagatelj v Elevianu.
Direktor podjetja Mark Allen, magister znanosti, se je pridružil ducatu doktorandov s Harvarda. Elevianovi znanstveni ustanovitelji so se podjetju pridružili, ko so opredelili posebne krožne dejavnike, ki so morda odgovorni za učinek "mlade krvi".
En primer: naravno prisotna molekula, znana kot "faktor rasti 11," ali GDF11. Po uvedbi na starejše miši se je reproduciralo veliko regenerativnih učinkov mlade krvi, regenerirali so se srce, možgani, mišice, pljuča in ledvice.
Zlasti dopolnilo z GDF11 zmanjšuje starostno srčno hipertrofijo, pospešuje okrevanje skeletnih mišic, izboljša toleranco za vadbo, izboljša delovanje možganov in možganskega krvnega pretoka ter izboljša presnovo.
Elevian razvija vrsto terapevtskih zdravil, ki uravnavajo GDF11 in druge krožilne dejavnike. Cilj je obnoviti telesno naravno sposobnost regeneracije, za katero Elevian meni, da lahko odpravi številne vzroke starostnih bolezni in obrne ali prepreči številne bolezni, povezane s staranjem, in podaljša življenjsko dobo življenja.
Se približujemo nesmrtnosti?
Leta 1992 je futurist Leland Kaiser skoval izraz "regenerativno zdravilo":
"Razvila se bo nova veja medicine, ki bo poskušala spremeniti potek kronične bolezni in v mnogih primerih popraviti utrujene in oslabljene organske sisteme."
Od takrat je močna industrija regenerativne medicine eksponentno rasla in pričakuje se, da se bo ta hitra rast nadaljevala. Radikalno podaljšanje človeškega življenja je na obzorju. Kmalu bomo vsi pridobili regenerativne velesile, ki so prej pripadale le peščici živali in superjunakov iz stripov.
Ilya Khel