Jaszczurki mogą wyhodować całe kończyny. Płazińce, rozgwiazdy i ogórki morskie wyrastają na całe ciało. Rekiny nieustannie zastępują utracone zęby, często wyrastając z ponad 20 000 zębów w ciągu życia. Jak przenieść te praktyczne supermoce na ludzi? Odpowiedź: dzięki najnowocześniejszym innowacjom w medycynie regeneracyjnej. Podczas gdy duże zbiory danych i sztuczna inteligencja zmieniają naszą praktykę medyczną i wymyślają nowe terapie, medycyna regeneracyjna ma na celu zastąpienie i odmłodzenie naszego ciała fizycznego.
Czy można odnowić wszystkie narządy ludzkiego ciała?
Obecnie opracowywane są trzy technologie regeneracyjne, które razem powinny umożliwić nam całkowitą i całkowitą poprawę, a nawet wymianę ważnych narządów ludzkich:
- Regeneracja: komórki macierzyste, regeneracyjny silnik organizmu
- Zastąpienie: regeneracja narządów i biodrukowanie
- Odmłodzenie: młoda krew i parabioza
Zanurzmy się w perspektywie nieśmiertelności.
Odnowa i komórki macierzyste: silnik regeneracyjny organizmu
Komórki macierzyste to niezdecydowane komórki, które mogą przekształcić się w wyspecjalizowane komórki - serce, neurony, wątrobę, płuca, skórę i tak dalej. Mogą również dzielić się, aby wyprodukować więcej komórek macierzystych.
Film promocyjny:
Dziecko lub młody dorosły ma wiele z tych komórek macierzystych i działają one jako wbudowany system regeneracji. Często są wzywani na miejsce urazu lub zapalenia w celu naprawy i przywrócenia normalnego funkcjonowania.
Ale z wiekiem nasz zasób komórek macierzystych zaczyna się zmniejszać 100 - 10 000 razy, w zależności od tkanek i narządów. Ponadto komórki macierzyste ulegają mutacjom genetycznym, które obniżają jakość i efektywność odnowy i naprawy organizmu.
Pomyśl o komórkach macierzystych jak o zespole mechaników w nowo wybudowanej rezydencji. Kiedy posiadłość jest nowa, a mechanicy młodzi, nie będzie trudno cokolwiek naprawić. Ale w miarę jak mechanicy się starzeją, a ich liczba maleje, twoja rezydencja stopniowo się zmniejsza, a ostatecznie zawala.
A co by było, gdybyśmy mogli naprawić i odmłodzić populację komórek macierzystych?
Jedną z opcji regeneracji i odmładzania jest ekstrakcja i koncentracja własnych autologicznych dorosłych komórek macierzystych z miejsc takich jak tkanka tłuszczowa (lub tłuszczowa) lub most kostny.
Tych komórek macierzystych jest jednak mniej i przeszły mutacje (w zależności od wieku) w porównaniu z oryginalnym „kodem źródłowym”. Wielu naukowców i lekarzy woli teraz alternatywne źródło: pozyskiwanie komórek macierzystych z łożyska lub pępowiny pozostałych po porodzie. Te komórki macierzyste, dostępne w dużych ilościach i zawierające nienaruszone oprogramowanie noworodka, można wstrzykiwać do stawów lub dożylnie w celu odmłodzenia i rewitalizacji.
Pomyśl o tych komórkach macierzystych jak o fabrykach chemicznych, które wytwarzają ważne czynniki wzrostu, które mogą pomóc zmniejszyć stan zapalny, zwalczać choroby autoimmunologiczne, zwiększać masę mięśniową, naprawiać stawy, a nawet rewitalizować skórę i odrastać włosy.
W ciągu ostatnich dziesięciu lat liczba publikacji naukowych dotyczących komórek macierzystych wzrosła 40 razy w roku, a oczekuje się, że rynek komórek macierzystych wzrośnie do 297 miliardów dolarów do 2022 roku.
Rosnące inicjatywy w zakresie badań i rozwoju opcji leczenia chorób przewlekłych oraz rosnące zapotrzebowanie na opcje leczenia regeneracyjnego są najważniejszymi siłami napędowymi tej rozwijającej się branży.
Biolodzy pod kierunkiem Koji Nishida z Uniwersytetu Osaka w Japonii odkryli nowy sposób wzrostu i rozwoju tkanek tworzących ludzką gałkę oczną. Naukowcy mogą wyhodować siatkówkę, rogówkę, soczewkę oka i nie tylko, używając tylko niewielkiej próbki skóry dorosłego.
W badaniu Stanford, siedmiu z osiemnastu osób, które przeżyły udar, które zgodziły się na leczenie komórkami macierzystymi, wykazało znaczną poprawę funkcji motorycznych. To leczenie może działać w przypadku innych chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, Parkinsona i ALS.
Lekarze z Centrum Neurorehabilitacji USC wstrzyknęli komórki macierzyste do uszkodzonego kręgosłupa szyjnego niedawno sparaliżowanego 21-letniego mężczyzny. Trzy miesiące później wykazał znaczną poprawę wrażliwości i ruchu obu rąk.
W 2019 roku lekarze w Wielkiej Brytanii po raz drugi w historii wyleczyli pacjenta z HIV dzięki skuteczności komórek macierzystych. Po leczeniu allogenicznym hematopoetycznymi komórkami macierzystymi chorego na raka (zakażonego wirusem HIV) z chłoniakiem Hodgkina, pacjent rozpoczął długotrwałą remisję HIV - 18 miesięcy, która trwała w momencie publikacji badania.
Zastąpienie: regeneracja narządów i druk 3D
W styczniu 2019 r. W samych Stanach Zjednoczonych na kolejkę do przeszczepu narządów czekało ponad 113 000 osób - a co 10 minut ktoś jest dodawany do tej kolejki.
Ogromna liczba osób potrzebujących „części zamiennych” nigdy nie trafia na listy oczekujących. A w oczekiwaniu na przeszczep każdego dnia umiera średnio 20 osób. Brakuje narządów.
Nadmierny popyt na dawstwo narządów wzrośnie tylko w miarę, jak technologia - na przykład samochody autonomiczne - uczyni świat bezpieczniejszym miejscem. Wielu dawców narządów jest niefortunnymi konsekwencjami wypadków samochodowych i motocyklowych. Bezpieczniejsze pojazdy to mniej wypadków i dawców.
Oczywiście medycyna substytucyjna i regeneracyjna (regeneracyjna) stwarza tutaj ogromną szansę.
Sprzedawcy organów
Dyrektor generalny United Therapeutics, Martin Rothblatt, były przedsiębiorca lotniczy (była założycielką Sirius Satellite Radio), zmienił karierę w latach 90. po tym, jak jej córka zachorowała na rzadką chorobę płuc.
Obecnie pracuje w branży wymiany organów. Początkowo Rothblatt skupił się na chorobach płuc, pracując nad płucem zastępczym. Aby osiągnąć ten cel, jej firma United Therapeutics pracowała równolegle nad kilkoma technologiami.
Płuca druku 3D
W 2017 roku United połączyło siły z jedną z największych na świecie firm zajmujących się drukiem 3D - 3D Systems - w celu stworzenia drukarki biologicznej do kolagenu i zapłaciło innej firmie, 3Scan, za wycięcie płuc i stworzenie szczegółowej mapy ich wnętrzności.
Biodrukarka 3D Systems wykorzystuje teraz metodę stereolitografii. Laser ultrafioletowy oświetla małą pulę kolagenu domieszkowanego cząsteczkami wrażliwymi na światło. Wszędzie tam, gdzie zatrzymuje się laser, kolagen zestala się.
Stopniowo drukowany obiekt zarasta nowymi warstwami. Drukarka może obecnie układać kolagen w stosy z rozdzielczością około 20 mikrometrów, ale rozdzielczość w skali mikrometrycznej będzie wymagana do zapewnienia funkcji płuc.
Po wydrukowaniu rusztowań kolagenowych płuc kolejnym krokiem jest wstrzyknięcie do nich ludzkich komórek - tzw. Proces recelularyzacji. Celem jest tutaj wykorzystanie komórek macierzystych, które rosną na rusztowaniu i różnicują się, zapewniając ostatecznie odpowiednią funkcjonalność. Wszystko wskazuje na to, że takie podejście może działać.
W 2018 roku chirurg doświadczalny Harvard University Harald Ott poinformował, że wpompował miliardy ludzkich komórek (z pępowiny i pociętych płuc) do płuc świni, pozbawionych własnych komórek. Kiedy zespół Otta ponownie podłączył organ do układu krążenia świni, przejawiało to podstawowe funkcje.
Humanizacja płuc świni
Inną strategią produkcji narządów Rothblatta jest ksenotransplantacja, czyli przeszczepianie narządów zwierzęcych ludziom, którzy potrzebują wymiany.
Biorąc pod uwagę, że organy dorosłej świni są podobne pod względem wielkości i kształtu do ludzi, firma United Therapeutics skupiła się na genetycznej modyfikacji świń, aby umożliwić ludziom korzystanie z ich narządów. „To naprawdę nie jest taka wielka sprawa” - powiedział Rothblatt w 2015 roku. „Edytuje jeden gen po drugim”.
Aby osiągnąć ten cel, United Therapeutics dokonało szeregu inwestycji w firmy takie jak Revivicor i Synthetic Genomics, a także podpisało ważne umowy finansowe z University of Maryland, University of Alabama i New York Presbyterian / Columbia Medical Center w celu stworzenia nowych programów ksenotransplantacji serca, nerek i płuc. odpowiednio. Rothblatt ma nadzieję zobaczyć pierwszy przeszczep człowieka od trzech do czterech lat.
Przygotowując się do dnia, United Therapeutics nabyło 132 akry ziemi w Research Triangle Park i zbudowało laboratorium medyczne o powierzchni 140 000 metrów kwadratowych, które docelowo będzie produkować do 1000 zdrowych płuc świń - ksenolungów - rocznie od świń zmodyfikowanych genetycznie.
Systemy perfuzji płuc ex vivo
Oprócz drukowania 3D i inżynierii genetycznej świńskich płuc, Rothblatt rozpoczął już trzecie krótkoterminowe podejście do poprawy zaopatrzenia w płuca potrzebujących.
Tylko około 30 procent płuc potencjalnych dawców spełnia kryteria przeszczepu; z nich tylko 85% można zastosować po przybyciu do ośrodka chirurgicznego. W rezultacie prawie 75% możliwych płuc nigdy nie trafia do odbiorcy w potrzebie.
A co, jeśli te płuca można naprawić? Dokładnie takie jest następne podejście dr Rothblatta.
W 2016 roku United Therapeutics zainwestowało 41,8 miliona dolarów w TransMedics, firmę z Massachusetts, która opracowuje systemy perfuzyjne ex vivo dla oddanych płuc, serc i nerek.
XVIVO Perfusion System pobiera płuca o marginalnej jakości, które początkowo nie spełniały kryteriów przeszczepu, wykonuje perfuzję i wentylację w normalnych warunkach termicznych, dzięki czemu chirurdzy mogą ponownie ocenić przydatność przeszczepu.
Młoda krew i parabioza
Co to jest parabioza? Uważa się, że regularne transfuzje krwi młodszym, sprawnym fizycznie osobom mogą znacznie spowolnić proces starzenia. I to już się dzieje.
Badania przeprowadzone przez Stanford i Harvard wykazały, że starsze zwierzęta po transfuzji krwi młodych zwierząt wykazują regenerację w wielu tkankach i narządach.
Odwrotna sytuacja jest również prawdą: młode zwierzęta starzeją się szybciej, gdy otrzymują krew od starszych zwierząt. Wykorzystanie tej wirtualnej fontanny młodości jest trudne.
Ambrozja
Jedna z firm, startup Ambrosia z San Francisco, rozpoczęła niedawno praktyczne próby parabiozy. Ich protokół jest prosty: zdrowi uczestnicy w wieku 35 lat i starsi otrzymują transfuzję osocza od dawców w wieku poniżej 25 lat, a naukowcy monitorują ich krew przez następne dwa lata, próbując określić molekularne wskaźniki zdrowia i starzenia.
Założyciel Ambrosia, Jesse Karmazin, zainteresował się założeniem firmy zajmującej się parabiozą po obejrzeniu imponujących danych na zwierzętach i badaniach na ludziach za granicą: w każdym badaniu uczestnicy doświadczali odwrócenia objawów starzenia w prawie wszystkich głównych układach narządów. „Efekty wydają się prawie trwałe” - mówi. „To prawie jak przywrócenie ekspresji genów”.
Wprowadzenie własnych komórek macierzystych krwi pępowinowej wraz z wiekiem może przynieść ogromne korzyści dla długowieczności. Po komunikacie prasowym FDA w lutym 2019 roku Ambrosia przestała leczyć klientów kilka miesięcy po rozpoczęciu działalności.
Jest zrozumiałe, że FDA wyraziła obawy dotyczące praktyki parabiozy, ponieważ do tej pory brakuje danych klinicznych potwierdzających skuteczność leczenia.
Elevian
Na drugim końcu spektrum reputacji znajduje się Elevian, startup z Uniwersytetu Harvarda. Elevian podchodzi do długowieczności, stosując ostrożną, naukową strategię. Peter Diamandis został doradcą i inwestorem w Elevian.
Prezes firmy Mark Allen dołączył do kilkunastu doktorów z Harvardu. Założyciele naukowcy Elevian dołączyli do firmy po zidentyfikowaniu określonych czynników krążących, które mogą być odpowiedzialne za efekt „młodej krwi”.
Jeden przykład: naturalnie występująca cząsteczka znana jako „czynnik różnicowania wzrostu 11” lub GDF11. Po wprowadzeniu go do starszych myszy, odtworzono wiele regeneracyjnych efektów młodej krwi, zregenerowano serce, mózg, mięśnie, płuca i nerki.
W szczególności suplementacja GDF11 zmniejsza związany z wiekiem przerost mięśnia sercowego, przyspiesza regenerację mięśni szkieletowych, poprawia tolerancję wysiłku, poprawia funkcjonowanie mózgu i mózgowy przepływ krwi oraz poprawia metabolizm.
Elevian opracowuje szereg środków terapeutycznych, które regulują GDF11 i inne czynniki krążące. Celem jest przywrócenie naturalnej zdolności organizmu do regeneracji, co zdaniem Elevian może rozwiązać szereg przyczyn chorób związanych z wiekiem oraz odwrócić lub zapobiec wielu chorobom związanym ze starzeniem się i wydłużyć zdrowe życie.
Czy zbliżamy się do nieśmiertelności?
W 1992 roku futurysta Leland Kaiser ukuł termin „medycyna regeneracyjna”:
„Powstanie nowa gałąź medycyny, która spróbuje zmienić przebieg chorób przewlekłych, aw wielu przypadkach naprawi zmęczone i osłabione układy narządów”.
Od tego czasu potężny przemysł medycyny regeneracyjnej rozwija się wykładniczo i oczekuje się, że ten szybki wzrost będzie kontynuowany. Na horyzoncie pojawia się radykalne przedłużenie życia ludzkiego. Już wkrótce wszyscy zyskamy regeneracyjne supermoce, które wcześniej należały tylko do garstki zwierząt i superbohaterów z komiksów.
Ilya Khel