Gušteri mogu narasti čitave udove. Flatworms, morske zvijezde i morski krastavci rastu cijela tijela. Morski psi neprekidno zamjenjuju izgubljene zube, često im naraste preko 20 000 zuba tijekom života. Kako ove praktične supersile prenijeti na ljude? Odgovor: inovacija regenerativne medicine. Dok veliki podaci i umjetna inteligencija mijenjaju našu medicinsku praksu i izmišljaju nove terapije, regenerativna medicina ima za cilj zamijeniti i pomladiti naše fizičko tijelo.
Mogu li se obnoviti svi organi ljudskog tijela?
Trenutno se razvijaju tri regenerativne tehnologije koje bi nam zajedno trebale omogućiti potpuno i potpuno poboljšati i čak zamijeniti vitalne ljudske organe:
- Oporavak: matične stanice, regenerativni motor tijela
- Zamjena: regeneracija organa i biootisak
- Pomlađivanje: mlada krv i parabioza
Zaronimo u perspektivu besmrtnosti.
Obnova i matične stanice: regenerativni motor tijela
Matične stanice su neodređene stanice koje se mogu transformirati u specijalizirane stanice - srce, neurone, jetru, pluća, kožu i tako dalje. Oni se također mogu podijeliti kako bi proizveli više matičnih stanica.
Promotivni video:
Dijete ili mlada odrasla osoba imaju mnoge od tih matičnih stanica i djeluju kao ugrađeni sustav oporavka. Često su pozvani na mjesto ozljede ili upale da poprave i obnove normalnu funkciju.
No s godinama se naša zaliha matičnih stanica počinje smanjivati za faktor 100 - 10.000, ovisno o tkivu i organima. Pored toga, matične stanice prolaze genetske mutacije koje smanjuju kvalitetu i učinkovitost obnove i popravljanja vašeg tijela.
Zamislite matične ćelije kao tim popravljača u vašem novoizgrađenom dvorcu. Kad je dvorac nov, a popravljači mladi, neće biti teško bilo što popraviti. No kako se popravljaju godine i broj njih smanjuje, vaš se vila postupno propada i konačno propada.
Što ako bismo mogli popraviti i pomladiti populaciju matičnih stanica?
Jedna opcija za oporavak i pomlađivanje je izdvajanje i koncentriranje vlastitih autolognih matičnih stanica odraslih iz mjesta poput masnog (ili masnog) tkiva ili koštanog mosta.
Te matične stanice, međutim, imaju manji broj i pretrpjele su mutacije (ovisno o vašoj dobi) u usporedbi s izvornim "izvornim kodom". Mnogi znanstvenici i liječnici sada više vole alternativni izvor: dobivanje matičnih stanica iz posteljice ili pupčane vrpce preostalih nakon porođaja. Te matične stanice, dostupne u velikom broju i sadrže netaknuti softver novorođenčeta, mogu se ubrizgati u zglobove ili intravenski radi pomlađivanja i revitalizacije.
Zamislite ove matične stanice kao kemijske tvornice koje proizvode vitalne čimbenike rasta koji mogu pomoći smanjiti upalu, boriti se protiv autoimunih bolesti, povećati mišićnu masu, popraviti zglobove, pa čak i revitalizirati kožu i obnoviti kosu.
Tijekom posljednjih deset godina broj istraživačkih publikacija o matičnim ćelijama povećao se 40 puta godišnje, a očekuje se da će tržište matičnih ćelija porasti na 297 milijardi dolara do 2022. godine.
Rastuće inicijative za istraživanje i razvoj mogućnosti liječenja kroničnih bolesti i sve veća potražnja za regenerativnim mogućnostima liječenja najvažnije su pokretačke snage ove industrije u nastajanju.
Biolozi pod vodstvom Koji Nishida sa japanskog sveučilišta Osaka otkrili su novi način rasta i razvoja tkiva koje čine ljudsku očnu jabučicu. Znanstvenici mogu uzgajati mrežnicu, rožnicu, leće oka i još više koristeći samo mali uzorak kože odraslih.
U studiji u Stanfordu, sedam od osamnaest preživjelih od moždanog udara koji su pristali na liječenje matičnim stanicama pokazalo je značajno poboljšanje motoričke funkcije. Ovaj tretman može djelovati na druge neurodegenerativne bolesti poput Alzheimerove, Parkinsonove i ALS.
Liječnici u USC Neurorehabilitacijskom centru ubrizgali su matične stanice u ozlijeđenu vratnu kralježnicu nedavno paraliziranog 21-godišnjaka. Tri mjeseca kasnije pokazao je značajno poboljšanje osjetljivosti i pokreta u obje ruke.
U 2019. godini liječnici u Velikoj Britaniji izliječili su HIV pacijenta drugi put u povijesti zahvaljujući učinkovitosti matičnih stanica. Nakon alogenog liječenja hematopoetskih matičnih stanica pacijenta oboljelog od karcinoma (s HIV-om) s Hodgkinovim limfomom, pacijent je započeo dugotrajnu remisiju HIV-a - 18 mjeseci, koja se nastavila u vrijeme objave studije.
Zamjena: regeneracija organa i 3D ispis
U siječnju 2019., samo u SAD-u, više od 113.000 ljudi čekalo je red za presađivanje organa - i svakih 10 minuta netko se dodaje u taj red.
Ogroman broj ljudi kojima je potreban "rezervni dio" nikada ne ulazi na liste čekanja. U prosjeku 20 ljudi umire svaki dan dok čekaju na transplantaciju. Organi nedostaju.
Prekomjerna potražnja za davanjem organa samo će se povećati jer tehnologija - poput automobila za samostalnu vožnju - svijet čini sigurnijim mjestom. I mnogi su darivatelji organa nesretna posljedica nesreća u automobilima i motociklima. Sigurnija vozila znače manje nezgoda i donatora.
Očito je da zamjenska i restorativna (regenerativna) medicina ovdje pruža ogromnu priliku.
Trgovci organima
Direktor United Therapeutics Martin Rothblatt, bivši zrakoplovni poduzetnik (bila je osnivačica Sirius Satelit Radio), promijenio je karijeru u 90-ima nakon što je njezina kći razvila rijetku bolest pluća.
Danas radi u industriji zamjene organa. U početku se Rothblatt usredotočio na plućnu bolest dok je radio na zamjenskom pluću. Da bi postigla taj cilj, njezina tvrtka United Therapeutics paralelno radi na nekoliko tehnologija.
3D tisak pluća
2017. godine United se udružio s jednom od najvećih svjetskih kompanija za 3D ispis - 3D Systems - kako bi stvorili bioprinter kolagena i platili drugoj kompaniji, 3Scan, da razreže pluća i stvori detaljnu kartu njihovih unutrašnjosti.
Bioprinter 3D Systems sada koristi metodu stereolitografije. Ultrazvučni laser osvjetljava mali bazen kolagena dopiranog molekulama osjetljivim na svjetlost. Gdje god se laser zaustavi, kolagen se učvršćuje.
Postupno se tiskani predmet obraste s novim slojevima. Pisač trenutno može slagati kolagen razlučivosti od oko 20 mikrometara, ali bit će potrebna rezolucija ljestvice mikrometra da bi se osigurala funkcija pluća.
Nakon što se otisnu kolagena pluća iz pluća, sljedeći korak je ubrizgavanje u njih ljudskih stanica - takozvani proces recellularizacije. Ovdje je cilj koristiti matične stanice koje rastu na skeli i razlikuju se, čime se u konačnici osigurava odgovarajuća funkcionalnost. Sve su naznake da bi takav pristup mogao funkcionirati.
Godine 2018. eksperimentalni kirurg sveučilišta Harvard Harald Ott izvijestio je da je pumpao milijarde ljudskih stanica (iz pupčane vrpce i sječenih pluća) u pluća svinje, lišene vlastitih stanica. Kad je Ott-ov tim ponovo spojio organ u cirkulaciju svinja, to je pokazalo rudimentarnu funkciju.
Humaniziranje svinjskih pluća
Druga Rothblattova strategija proizvodnje organa naziva se ksenotransplantacija, ideja presađivanja organa životinje u ljude kojima je potrebna zamjena.
S obzirom na to da su organi odrasle svinje po veličini i obliku slični ljudima, United Therapeutics se usredotočio na genetski modificirajuće svinje kako bi ljudi mogli koristiti njihove organe. "To zapravo i nije tako velika stvar", kazao je Rothblatt 2015. godine. "Uređuje jedan gen za drugim."
Da bi postigao taj cilj, United Therapeutics je uložio niz ulaganja u tvrtke poput Revivicor i Synthetic Genomics te je potpisao velike sporazume o financiranju sa Sveučilištem Maryland, University of Alabama i New York Presbyterian / Columbia Medical Center kako bi stvorio nove programe ksenotransplantacije srca, bubrega i pluća. odnosno. Rothblatt se nada da će prvu transplantaciju čovjeka vidjeti u roku od tri do četiri godine.
Pripremajući se za taj dan, United Therapeutics kupio je 132 hektara zemlje u istraživačkom trokutnom parku i izgradio medicinsku laboratoriju od 140.000 četvornih metara koja će na kraju proizvesti do 1.000 zdravih svinjskih pluća - ksenolung - godišnje od genetski modificiranih svinja.
Ex vivo perfuzijski sustav pluća
Uz 3D ispis i genetski inženjering svinjskih pluća, Rothblatt je već započeo treći kratkoročni pristup kako bi poboljšao opskrbu plućima onima kojima je potrebna.
Samo oko 30 posto pluća potencijalnih davatelja zadovoljava kriterije za transplantaciju; od toga se samo 85% može koristiti nakon dolaska u kirurški centar. Kao rezultat toga, gotovo 75% mogućih pluća nikad ne završi kod primatelja kome je potrebna.
Što ako se ta pluća mogu popraviti? Upravo je to sljedeći pristup dr. Rothblatta.
U 2016., United Therapeutics uložio je 41,8 milijuna dolara u TransMedics, tvrtku iz Massachusettsa koja razvija ex vivo perfuzijske sustave za donirana pluća, srce i bubrege.
XVIVO perfuzijski sustav uzima pluća marginalne kvalitete koja u početku nisu zadovoljila kriterije za transplantaciju, provodi perfuziju i ventilaciju u normalnim toplinskim uvjetima, tako da kirurzi mogu ponovno procijeniti prikladnost transplantata.
Mlada krv i parabioza
Što je parabioza? Smatra se da redovite transfuzije krvi mlađih, fizički spremnih pojedinaca mogu značajno usporiti proces starenja. A to se već događa.
Studije Stanforda i Harvarda pokazale su da starije životinje, kada su preplavljene krvlju mladih životinja, pokazuju regeneraciju u mnogim tkivima i organima.
Suprotno je i obrnuto: mlade životinje brže stareju kada primaju krv od starijih životinja. Kapitalizacija na ovom virtualnom izvoru mladosti je škakljiva.
Ambrozija
Jedna tvrtka, startap iz San Francisca koji se zove Ambrosia, nedavno je započela praktična ispitivanja parabioze. Njihov je protokol jednostavan: zdravi sudionici stariji od 35 godina primaju transfuzije plazme od davatelja mlađih od 25 godina, a znanstvenici prate njihovu krv tijekom sljedeće dvije godine pokušavajući utvrditi molekularne pokazatelje zdravlja i starenja.
Osnivač Ambrozije Jesse Karmazin postao je zainteresiran za pokretanje tvrtke za parabiozu nakon što je vidio impresivne podatke o životinjama i studije na ljudima u inozemstvu: u svakom su ispitivanju ispitanici doživjeli preokret simptoma starenja u gotovo svim glavnim organima. "Čini se da su učinci gotovo trajni", kaže on. "To je gotovo kao vraćanje ekspresije gena."
Uvođenje matičnih stanica vlastite krvi iz pupčane vrpce s godinama može imati ogromne koristi za dugovječnost. Nakon izjave za FDA u veljači 2019. godine, Ambrosia je prestala liječiti klijente nekoliko mjeseci nakon početka poslovanja.
Podrazumijeva se da je FDA izazvala zabrinutost zbog prakse parabioze jer do danas postoji izražen nedostatak kliničkih podataka koji bi podržali učinkovitost liječenja.
Elevian
Na drugom kraju spektra ugleda je Elevian, startap sa sveučilišta Harvard. Elevian pristupa dugovječnosti pažljivom, znanstveno utemeljenom strategijom. Peter Diamandis postao je i savjetnik i ulagač u Elevianu.
Direktor tvrtke Mark Allen, M. D., pridružio se desetak doktora znanosti s Harvarda. Elevianovi znanstveni osnivači pridružili su se tvrtki nakon što su utvrdili specifične kružne čimbenike koji su možda odgovorni za učinak "mlade krvi".
Jedan primjer: molekula koja se nalazi u prirodi poznata kao "faktor rasta 11," ili GDF11. Nakon njegovog uvođenja u starije miševe reproducirali su se mnogi regenerativni učinci mlade krvi, regenerirali su se srce, mozak, mišići, pluća i bubrezi.
Konkretno, suplementacijom GDF11 smanjuje se hipertrofija srca povezana s dobi, ubrzava oporavak koštanih mišića, poboljšava se tolerancija na vježbanje, poboljšava rad mozga i moždani protok krvi te poboljšava metabolizam.
Elevian razvija niz terapijskih sredstava koja reguliraju GDF11 i ostale cirkulirajuće faktore. Cilj je obnoviti prirodnu sposobnost tijela da se regenerira, za što Elevian vjeruje da može riješiti niz osnovnih uzroka bolesti povezanih s dobi i preokrenuti ili spriječiti mnoge bolesti povezane sa starenjem i produžiti zdrav životni vijek.
Približavamo li se besmrtnosti?
Godine 1992. futurist Leland Kaiser skovao je termin "regenerativna medicina":
"Razvit će se nova grana medicine koja će pokušati promijeniti tijek kronične bolesti i u mnogim će slučajevima popraviti umorne i oslabljene organske sustave."
Od tada je moćna industrija regenerativne medicine eksponencijalno porasla, a očekuje se da će se taj brzi rast nastaviti. Radikalno produženje ljudskog života nalazi se na horizontu. Vrlo brzo svi ćemo steći regenerativne supermoći koji su prije pripadali samo šačici životinja i superherojima iz stripa.
Ilya Khel