Firben kan vokse hele lemmer. Fladorm, søstjerner og hav agurker dyrker hele kroppe. Hajer erstatter konstant mistede tænder og vokser ofte over 20.000 tænder i løbet af en levetid. Hvordan overføres disse praktiske supermagter til mennesker? Svar: gennem banebrydende regenerativ medicininnovation. Mens big data og kunstig intelligens omformer vores medicinske praksis og opfinder nye terapier, regenerativ medicin sigter mod at erstatte og forynge vores fysiske krop.
Kan alle organer i den menneskelige krop fornyes?
Der udvikles i øjeblikket tre regenerative teknologier, der sammen skal gøre det muligt for os fuldstændigt og fuldstændigt at forbedre og endda erstatte vitale menneskelige organer:
- Genopretning: stamceller, kroppens regenerative motor
- Udskiftning: organgenerering og bioprint
- Foryngelse: ungt blod og parabiose
Lad os dykke ned i udødelighedens perspektiv.
Fornyelses- og stamceller: kroppens regenerative motor
Stamceller er ikke-besluttede celler, der kan omdannes til specialiserede celler - hjerte, neuroner, lever, lunger, hud og så videre. De kan også opdeles for at producere flere stamceller.
Salgsfremmende video:
Et barn eller en ung voksen har mange af disse stamceller, og de fungerer som et indbygget opsvingssystem. De opfordres ofte til stedet for skade eller betændelse for at reparere og gendanne normal funktion.
Men med alderen begynder vores lager af stamceller at falde med en faktor på 100 - 10.000, afhængigt af væv og organer. Derudover gennemgår stamceller genetiske mutationer, der reducerer kvaliteten og effektiviteten af din krops fornyelse og reparation.
Tænk på stamceller som et team af reparatører i dit nybyggede palæ. Når palæet er nyt og reparatørerne er unge, vil det ikke være svært at rette noget. Men efterhånden som reparatøren bliver ældre, og antallet af dem aftager, falder dit palæ gradvist og kollapses til sidst.
Hvad hvis vi kunne reparere og forynge stamcellepopulationen?
En mulighed for bedring og foryngelse er at udtrække og koncentrere dine egne autologe voksne stamceller fra steder som fede (eller fedt) væv eller knoglbro.
Disse stamceller er imidlertid færre i antal og har gennemgået mutationer (afhængigt af din alder) sammenlignet med den originale "kildekode". Mange forskere og læger foretrækker nu en alternativ kilde: at få stamceller fra morkagen eller navlestrengen, der er tilbage efter fødslen. Disse stamceller, der fås i stort antal og indeholder den nyfødte intakte software, kan injiceres i led eller intravenøst til foryngelse og revitalisering.
Tænk på disse stamceller som kemiske fabrikker, der producerer vitale vækstfaktorer, der kan hjælpe med at reducere betændelse, bekæmpe autoimmune sygdomme, øge muskelmassen, reparere led og endda genoplive hud og vokse hår igen.
I løbet af de sidste ti år er antallet af stamcellerelaterede forskningspublikationer steget 40 gange om året, og stamcellemarkedet forventes at vokse til 297 milliarder dollars i 2022.
Voksende initiativer inden for forskning og udvikling af behandlingsmuligheder for kroniske sygdomme og den voksende efterspørgsel efter regenerative behandlingsmuligheder er de mest betydningsfulde drivkræfter bag denne nye industri.
Biologer ledet af Koji Nishida fra Osaka University i Japan har opdaget en ny måde at vokse og udvikle de væv, der udgør det menneskelige øjeæble. Forskere kan dyrke nethinden, hornhinden, øjets linse og mere ved kun at bruge en lille prøve af voksen hud.
I en Stanford-undersøgelse viste syv af atten overlevende slagtilfælde, der blev enige om at stamcellebehandling betydelige forbedringer i motorisk funktion. Denne behandling kan arbejde for andre neurodegenerative sygdomme, såsom Alzheimers, Parkinsons og ALS.
Læger ved USC Neurorehabilitation Center injicerede stamceller i den sårede cervikale rygsøjle af en for nylig lammet 21-årig mand. Tre måneder senere viste han betydelig forbedring i følsomhed og bevægelse i begge hænder.
I 2019 helbragte læger i Storbritannien en HIV-patient for anden gang i historien takket være effektiviteten af stamceller. Efter allogen hæmatopoietisk stamcellebehandling af en kræftpasient (med HIV) med Hodgkins lymfom begyndte patienten en langvarig remission af HIV - 18 måneder, som fortsatte på tidspunktet for undersøgelsens offentliggørelse.
Udskiftning: organgenerering og 3D-udskrivning
I januar 2019 ventede alene i USA mere end 113.000 mennesker på en kø til organtransplantationer - og hvert 10. minut tilføjes nogen til den kø.
Et stort antal mennesker med behov for "reservedele" kommer aldrig op på ventelisterne. Og gennemsnitligt dør 20 mennesker hver dag, mens de venter på en transplantation. Organerne mangler hårdt.
Overdreven efterspørgsel efter organdonationer vil kun stige, da teknologi - som selvkørende biler - gør verden til et mere sikkert sted. Og mange organdonorer er den uheldige konsekvens af bil- og motorcykelulykker. Sikkerere køretøjer betyder færre ulykker og donorer.
Naturligvis giver substitutionel og genoprettende (regenerativ) medicin en enorm mulighed her.
Orgelforhandlere
United Therapeutics CEO Martin Rothblatt, en tidligere luftfartsentreprenør (hun var grundlæggeren af Sirius Satellite Radio), skiftede karriere i 1990'erne, efter at hendes datter udviklede en sjælden lungesygdom.
I dag arbejder hun inden for organudskiftningsindustrien. Oprindeligt fokuserede Rothblatt på lungesygdomme, mens han arbejdede på en erstatningslunge. For at nå dette mål har hendes firma, United Therapeutics, arbejdet parallelt med adskillige teknologier.
3D-udskrivning lunger
I 2017 samarbejdede United med et af verdens største 3D-trykfirmaer - 3D Systems - for at skabe en kollagenbioprinter og betalte et andet firma, 3Scan, for at skære lungerne og skabe et detaljeret kort over deres indersider.
3D Systems bioprinter bruger nu stereolitografimetoden. En ultraviolet laser belyser en lille pool af kollagen, der er doteret med lysfølsomme molekyler. Uanset hvor laseren stopper, størkner kollagen.
Efterhånden er det udskrevne objekt vokset med nye lag. Printeren kan i øjeblikket stable kollagen i en opløsning på ca. 20 mikrometer, men en opløsning på mikrometer skala er nødvendig for at sikre lungefunktion.
Efter at kollagenstilladserne i lungerne er udskrevet, er det næste trin at indsprøjte humane celler i dem - den såkaldte genprocesseringsproces. Målet her er at bruge stamceller, der vokser på stilladset og differentieres, og i sidste ende give den rette funktionalitet. Alt tyder på, at denne tilgang muligvis fungerer.
I 2018 rapporterede Harvard University eksperimentel kirurg Harald Ott, at han havde pumpet milliarder af menneskelige celler (fra navlestrengen og hakkede lunger) i en griselunge, blottet for sine egne celler. Da Ott's hold tilsluttede orgelet til svinens cirkulation, manifesterede det rudimentær funktion.
Humanisering af svine lunger
En anden Rothblatt-organproduktionsstrategi kaldes xenotransplantation, ideen om at transplantere et dyrs organer i mennesker, der har behov for udskiftning.
I betragtning af at organerne hos en voksen gris ligner størrelse og form som mennesker, har United Therapeutics fokuseret på genetisk modificerende svin for at give mennesker mulighed for at bruge deres organer.”Det er egentlig ikke så stort,” sagde Rothblatt i 2015. "Det redigerer det ene gen efter det andet."
For at nå dette mål har United Therapeutics foretaget en række investeringer i virksomheder som Revivicor og Synthetic Genomics og har underskrevet større finansieringsaftaler med University of Maryland, University of Alabama og New York Presbyterian / Columbia Medical Center for at skabe nye hjerte-, nyre- og lungexenotransplantationsprogrammer. henholdsvis. Rothblatt håber at se den første menneskelige transplantation på tre til fire år.
Som forberedelse til dagen erhvervede United Therapeutics 132 acres jord i Research Triangle Park og byggede et medicinsk laboratorium på 140.000 kvadratmeter, der i sidste ende vil producere op til 1.000 sunde svinelunger - xenolungs - fra genetisk modificerede svin årligt.
Ex vivo lungeperfusionssystemer
Ud over 3D-udskrivning og genteknologi af svinelunger er Rothblatt allerede begyndt med en tredje kortvarig tilgang til forbedring af forsyningen med lunger til de nødlidende.
Kun ca. 30 procent af potentielle donor lunger opfylder transplantationskriterierne; af disse er det kun 85%, der kan bruges efter ankomst til det kirurgiske center. Som et resultat ender næsten 75% af mulige lunger aldrig i en modtager, der har behov.
Hvad hvis disse lunger kunne repareres? Det er netop, hvad Dr. Rothblatt's næste tilgang er.
I 2016 investerede United Therapeutics 41,8 millioner dollars i TransMedics, et Massachusetts-baseret firma, der udvikler ex vivo perfusionssystemer til donerede lunger, hjerter og nyrer.
XVIVO Perfusion System tager lunger af marginalkvalitet, der oprindeligt ikke opfyldte kriterierne for transplantation, udfører perfusion og ventilation under normale termiske forhold, så kirurger kan evaluere transplantatets egnethed.
Ungt blod og parabiose
Hvad er parabiosis? Det menes, at regelmæssige blodoverførsler af yngre, fysisk fit individer kan bremse aldringsprocessen markant. Og dette sker allerede nu.
Undersøgelser af Stanford og Harvard har vist, at ældre dyr, når de transfunderes med blod fra unge dyr, viser regenerering i mange væv og organer.
Samtalen er også sand: unge dyr ældes hurtigere, når de modtager blod fra ældre dyr. Det er vanskeligt at drage fordel af denne virtuelle ungdomsvandvand.
Ambrosia
Et firma, en San Francisco-baseret opstart kaldet Ambrosia, begyndte for nylig praktiske forsøg med parabiose. Deres protokol er enkel: Sunde deltagere, der er 35 år og ældre, modtager plasmaoverførsler fra donorer under 25 år, og forskere overvåger deres blod i de næste to år og prøver at bestemme molekylære indikatorer for helbred og aldring.
Ambrosia-grundlægger Jesse Karmazin blev interesseret i at starte et parabiosiselskab efter at have set imponerende dyreoplysninger og humane studier i udlandet: I hvert forsøg oplevede forsøgspersoner modsætning af aldringssymptomer i næsten alle større organsystemer. "Virkningerne ser ud til at være næsten permanente," siger han. "Det er næsten som at gendanne genekspression."
At introducere dine egne stamblods stamceller, når du eldes, kan have enorme fordele for lang levetid. Efter en pressemeddelelse fra FDA i februar 2019 stoppede Ambrosia med at behandle klienter et par måneder efter, at operationen startede.
Det er underforstået, at FDA har rejst bekymring for udøvelsen af parabiose, fordi der hidtil er en markant mangel på kliniske data til støtte for effektiviteten af behandlingen.
Elevian
I den anden ende af omdømmespektret er Elevian, en opstart fra Harvard University. Elevian nærmer sig lang levetid med en omhyggelig, videnskabsbaseret strategi. Peter Diamandis blev både rådgiver og investor i Elevian.
Virksomhedens direktør Mark Allen, M. D., er tilsluttet et dusin ph.d.er fra Harvard. Elevians videnskabelige stiftere sluttede sig til virksomheden efter at have identificeret specifikke cirkulationsfaktorer, der kan være ansvarlige for den "unge blod" -effekt.
Et eksempel: et naturligt forekommende molekyle kendt som "vækstdifferentieringsfaktor 11" eller GDF11. Efter introduktionen til ældre mus blev mange af de regenererende virkninger af ungt blod reproduceret, hjertet, hjernen, musklerne, lungerne og nyrerne blev regenereret.
Især reducerer GDF11-tilskud aldersrelateret hjertehypertrofi, fremskynder helbredelse af knoglemuskler, forbedrer øvelsestolerance, forbedrer hjernefunktion og cerebral blodgennemstrømning og forbedrer stofskiftet.
Elevian udvikler en række terapeutiske midler, der regulerer GDF11 og andre cirkulationsfaktorer. Målet er at gendanne kroppens naturlige evne til at regenerere, som Elevian mener kan tackle en række af de underliggende årsager til aldersrelaterede sygdomme og vende eller forhindre mange af de sygdomme, der er forbundet med aldring og forlænge sund levetid.
Nærmer vi os udødelighed?
I 1992 mynte futuristen Leland Kaiser udtrykket "regenerativ medicin":
"En ny afdeling af medicin vil udvikle sig, der vil forsøge at ændre forløbet for kronisk sygdom og i mange tilfælde vil reparere trætte og svækkede organsystemer."
Siden da er den kraftfulde regenerative medicinalindustri vokset eksponentielt, og denne hurtige vækst forventes at fortsætte. En radikal forlængelse af menneskelivet er i horisonten. Meget snart vinder vi alle regenererende supermagter, der tidligere kun tilhørte en håndfuld dyr og superhelter fra tegneserier.
Ilya Khel