Øgler kan vokse hele lemmer. Flatorm, sjøstjerne og agurk fra havet vokser hele kropper. Haier erstatter stadig mistede tenner, og vokser ofte over 20 000 tenner i løpet av livet. Hvordan overføre disse praktiske supermaktene til mennesker? Svar: gjennom nyskapende innovasjon innen regenerativ medisin. Mens big data og kunstig intelligens endrer vår medisinske praksis og oppfinner nye behandlingsformer, tar regenerativ medisin sikte på å erstatte og forynge vår fysiske kropp.
Kan alle organer i menneskekroppen fornyes?
Tre regenerative teknologier utvikles for tiden som sammen skal gjøre det mulig for oss å forbedre og fullstendig erstatte og til og med erstatte vitale menneskelige organer:
- Utvinning: stamceller, kroppens regenerative motor
- Utskifting: organregenerering og bioprinting
- Foryngelse: ungt blod og parabiose
La oss dykke ned i udødelighetsperspektivet.
Fornyelses- og stamceller: kroppens regenerative motor
Stamceller er ubeslutte celler som kan transformere til spesialiserte celler - hjerte, nevroner, lever, lunger, hud og så videre. De kan også dele seg for å produsere flere stamceller.
Salgsfremmende video:
Et barn eller en ung voksen har mange av disse stamcellene, og de fungerer som et innebygd utvinningssystem. De blir ofte kalt til stedet for skade eller betennelse for å reparere og gjenopprette normal funksjon.
Men med alderen begynner vårt lager av stamceller å avta med en faktor på 100 - 10 000, avhengig av vev og organer. I tillegg gjennomgår stamceller genetiske mutasjoner som reduserer kvaliteten og effektiviteten av kroppens fornyelse og reparasjon.
Tenk på stamceller som et team av reparatører i ditt nybygde herskapshus. Når herskapshuset er nytt og reparatørene er unge, vil det ikke være vanskelig å fikse noe. Men etterhvert som reparasjonsmennene eldes og antallet av dem avtar, faller herskapet ditt gradvis og kollapser til slutt.
Hva om vi kunne reparere og forynge stamcellepopulasjonen?
Et alternativ for utvinning og foryngelse er å trekke ut og konsentrere dine egne autologe voksne stamceller fra steder som fett (eller fett) vev eller beinbro.
Disse stamcellene er imidlertid færre i antall og har gjennomgått mutasjoner (avhengig av alder) sammenlignet med den opprinnelige "kildekoden". Mange forskere og leger foretrekker nå en alternativ kilde: å skaffe stamceller fra morkaken eller navlestrengen som er igjen etter fødselen. Disse stamcellene, som er tilgjengelige i stort antall og inneholder den nyfødte intakte programvaren, kan injiseres i ledd eller intravenøst for foryngelse og revitalisering.
Tenk på disse stamcellene som kjemiske fabrikker som produserer viktige vekstfaktorer som kan bidra til å redusere betennelse, bekjempe autoimmune sykdommer, øke muskelmassen, reparere ledd og til og med revitalisere hud og vokse opp hår.
I løpet av de siste ti årene har antallet stamcellerelaterte forskningspublikasjoner økt 40 ganger i året, og stamcellemarkedet forventes å vokse til 297 milliarder dollar innen 2022.
Voksende tiltak innen forskning og utvikling av behandlingsalternativer for kroniske sykdommer og den økende etterspørselen etter regenerative behandlingsalternativer er de viktigste drivkreftene bak denne gryende industrien.
Biologer ledet av Koji Nishida fra Osaka University i Japan har oppdaget en ny måte å vokse og utvikle vevet som utgjør det menneskelige øyeeplet. Forskere kan vokse netthinnen, hornhinnen, øyens linse og mer ved å bruke bare en liten prøve av voksen hud.
I en Stanford-studie viste syv av atten overlevende hjerneslag som gikk med på å stamcellebehandling betydelige forbedringer i motorisk funksjon. Denne behandlingen kan fungere for andre nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers, Parkinson og ALS.
Leger ved USC Neurorehabilitation Center injiserte stamceller i den skadede livmorhalsryggen til en nylig lammet 21 år gammel mann. Tre måneder senere viste han betydelig forbedring i følsomhet og bevegelse i begge hender.
I 2019 kurerte leger i Storbritannia en HIV-pasient for andre gang i historien, takket være effektiviteten av stamceller. Etter allogen hematopoietisk stamcellebehandling av en kreftpasient (med HIV) med Hodgkins lymfom, begynte pasienten en langvarig remisjon av HIV - 18 måneder, som fortsatte på tidspunktet for studiens publisering.
Utskifting: organregenerering og 3D-utskrift
I januar 2019 ventet bare i USA mer enn 113 000 mennesker på en kø for organtransplantasjoner - og hvert 10. minutt blir noen lagt til den køen.
Et stort antall mennesker som trenger "reservedeler" kommer aldri til ventelistene. I gjennomsnitt dør 20 mennesker hver dag mens de venter på en transplantasjon. Organene mangler sårt.
Overdreven etterspørsel etter organdonasjoner vil bare øke etter hvert som teknologi - som selvkjørende biler - gjør verden til et tryggere sted. Og mange organdonorer er den uheldige konsekvensen av bil- og motorsykkelulykker. Sikrere kjøretøy betyr færre ulykker og givere.
Her er åpenbart substitusjonell og gjenopprettende (regenerativ) medisin en enorm mulighet her.
Orgelforhandlere
United Therapeutics administrerende direktør Martin Rothblatt, en tidligere luftfartsentreprenør (hun var grunnleggeren av Sirius Satellite Radio), skiftet karriere på 1990-tallet etter at datteren utviklet en sjelden lungesykdom.
I dag jobber hun i organutskiftningsbransjen. Opprinnelig fokuserte Rothblatt på lungesykdommer mens han jobbet med en erstatningslunge. For å oppnå dette målet har selskapet hennes, United Therapeutics, jobbet parallelt med flere teknologier.
3D-trykk lunger
I 2017 slo United seg sammen med et av verdens største 3D-utskriftsselskaper - 3D Systems - for å lage en kollagenbioprinter og betalte et annet selskap, 3Scan, for å skive opp lungene og lage et detaljert kart over innsidene.
3D Systems bioprinter bruker nå stereolitografimetoden. En ultrafiolett laser lyser opp et lite basseng med kollagen dopet med lysfølsomme molekyler. Uansett hvor laseren stopper, stivner kollagen.
Etter hvert er det trykte objektet gjengrodd med nye lag. Skriveren kan for øyeblikket stable kollagen i en oppløsning på omtrent 20 mikrometer, men en oppløsning på mikrometer skal være nødvendig for å sikre lungefunksjon.
Etter at kollagen stillasene i lungene er skrevet ut, er neste trinn å injisere humane celler i dem - den såkalte prosessen med å gjenopplevere. Målet her er å bruke stamceller som vokser på stillaset og skiller seg, og til slutt gi riktig funksjonalitet. Alt tyder på at denne tilnærmingen kan fungere.
I 2018 rapporterte eksperimentell kirurg Harald Harvard at han hadde pumpet milliarder av menneskelige celler (fra navlestrengen og hakket lungene) i en griselunge, blottet for sine egne celler. Da Otts team koblet organet tilbake til grisens sirkulasjon, manifesterte det rudimentær funksjon.
Humanisering av griselunger
En annen Rothblatt-organproduksjonsstrategi kalles xenotransplantasjon, ideen om å transplantere et dyrs organer til mennesker som trenger utskifting.
Gitt at organene til en voksen gris er like i størrelse og form som mennesker, har United Therapeutics fokusert på genetisk modifisering av svin for å tillate mennesker å bruke organene sine. Rothblatt sa i 2015. "Det redigerer det ene genet etter det andre."
For å oppnå dette målet har United Therapeutics foretatt en rekke investeringer i selskaper som Revivicor og Synthetic Genomics, og har signert store finansieringsavtaler med University of Maryland, University of Alabama og New York Presbyterian / Columbia Medical Center for å lage nye hjerte-, nyre- og lungexenotransplantasjonsprogrammer. henholdsvis. Rothblatt håper å se den første menneskelige transplantasjonen på tre til fire år.
Som forberedelse til dagen anskaffet United Therapeutics 132 dekar land i Research Triangle Park og bygde et medisinsk laboratorium på 140 000 kvadratmeter som til slutt vil produsere opptil 1 000 sunne svine lunger - xenolungs - fra genmodifiserte griser årlig.
Ex vivo lunge perfusjonssystemer
I tillegg til 3D-utskrift og genteknologi av svine lunger, har Rothblatt allerede startet en tredje kortsiktig tilnærming for å forbedre tilførselen av lunger til de som har behov.
Bare rundt 30 prosent av potensielle giver lunger oppfyller transplantasjonskriteriene; av disse er det bare 85% som kan brukes etter ankomst til kirurgisk senter. Som et resultat havner nesten 75% av mulige lunger aldri i en mottaker som er i nød.
Hva om disse lungene kunne repareres? Dette er nettopp hva Dr. Rothblattts neste tilnærming er.
I 2016 investerte United Therapeutics 41,8 millioner dollar i TransMedics, et selskap i Massachusetts som utvikler perfusjonssystemer ex vivo for donerte lunger, hjerter og nyrer.
XVIVO Perfusion System tar lunger av marginalkvalitet som opprinnelig ikke oppfylte kriteriene for transplantasjon, utfører perfusjon og ventilasjon under normale termiske forhold, slik at kirurger kan evaluere graftens egnethet på nytt.
Ungt blod og parabiose
Hva er parabiose? Det antas at regelmessige blodoverføringer av yngre, fysisk tilpassede individer kan redusere aldringsprosessen betydelig. Og dette skjer allerede nå.
Studier av Stanford og Harvard har vist at eldre dyr, når de blir overført med blod fra unge dyr, viser regenerering i mange vev og organer.
Samtalen er også sant: unge dyr eldes raskere når de får blod fra eldre dyr. Å utnytte denne virtuelle ungdommens fontenen er vanskelig.
Ambrosia
Et selskap, en San Francisco-basert oppstart kalt Ambrosia, startet nylig praktiske studier av parabiose. Protokollen deres er enkel: Friske deltakere 35 år og eldre får plasmaoverføring fra givere under 25 år, og forskere overvåker blodet deres i løpet av de neste to årene, og prøver å bestemme molekylære indikatorer for helse og aldring.
Ambrosia-grunnlegger Jesse Karmazin ble interessert i å starte et parabiosiselskap etter å ha sett imponerende dyredata og humane studier i utlandet: i hver studie opplevde forsøkspersoner reversering av aldringssymptomer i nesten alle større organsystemer. "Effektene ser ut til å være nesten permanente," sier han. "Det er nesten som å gjenopprette genuttrykk."
Å introdusere egne stamceller fra navlestreng når du eldes, kan ha enorme fordeler for lang levetid. Etter en pressemelding fra FDA i februar 2019, sluttet Ambrosia å behandle klienter noen måneder etter å ha startet operasjonen.
Det er underforstått at FDA har vakt bekymring for utøvelse av parabiose fordi det til dags dato er en markert mangel på kliniske data for å støtte effektiviteten av behandlingen.
Elevian
I den andre enden av omdømmespekteret er Elevian, en oppstart fra Harvard University. Elevian nærmer seg levetiden med en nøye, vitenskapsbasert strategi. Peter Diamandis ble både rådgiver og investor i Elevian.
Selskapets administrerende direktør Mark Allen, M. D., har sluttet seg til et dusin doktorgrader fra Harvard. Elevians vitenskapelige grunnleggere meldte seg inn i selskapet etter å ha identifisert spesifikke sirkulasjonsfaktorer som kan være ansvarlig for den "unge blod" -effekten.
Et eksempel: et naturlig forekommende molekyl kjent som "vekstdifferensieringsfaktor 11," eller GDF11. Etter introduksjonen til eldre mus ble mange av de regenererende effektene av ungt blod reprodusert, hjertet, hjernen, musklene, lungene og nyrene ble regenerert.
Spesielt reduserer GDF11-tilskudd aldersrelatert hjertehypertrofi, akselererer utvinning av skjelettmuskulatur, forbedrer treningstoleranse, forbedrer hjernefunksjon og hjerneblodstrøm og forbedrer stoffskiftet.
Elevian utvikler en rekke terapeutiske midler som regulerer GDF11 og andre sirkulerende faktorer. Målet er å gjenopprette kroppens naturlige evne til å regenerere seg, noe Elevian mener kan adressere en rekke underliggende årsaker til aldersrelatert sykdom og reversere eller forhindre mange av sykdommene assosiert med aldring og forlenge sunn levealder.
Nærmer vi oss udødelighet?
I 1992 myntet futuristen Leland Kaiser begrepet "regenerativ medisin":
"En ny gren av medisin vil utvikle seg som vil prøve å endre løpet av kronisk sykdom og i mange tilfeller vil reparere trette og svekkede organsystemer."
Siden den gang har den kraftige regenerative medisinindustrien vokst eksponentielt, og denne raske veksten forventes å fortsette. En radikal forlengelse av menneskelivet er i horisonten. Snart vil vi alle få regenererende supermakter som tidligere bare tilhørte en håndfull dyr og superhelter fra tegneserier.
Ilya Khel
