Șopârlele pot crește membre întregi. Viermi, stele și castraveții de mare cresc corpuri întregi. Rechinii înlocuiesc în mod constant dinții pierduți, adesea cresc peste 20.000 de dinți de-a lungul vieții. Cum să transferați aceste superputeri practice către oameni? Răspuns: prin inovația medicamentelor regenerative de ultimă oră. În timp ce datele mari și inteligența artificială ne schimbă practica medicală și inventează noi terapii, medicina regenerativă își propune să înlocuiască și să întinerească corpul nostru fizic.
Toate organele corpului uman pot fi reînnoite?
În prezent sunt dezvoltate trei tehnologii regenerative care împreună ar trebui să ne permită îmbunătățirea completă și completă și chiar înlocuirea organelor umane vitale:
- Recuperare: celule stem, motorul regenerativ al organismului
- Înlocuire: regenerarea organelor și bioprintare
- Întinerire: sânge tânăr și parabioză
Să ne scufundăm în perspectiva nemuririi.
Reînnoirea și celulele stem: motorul regenerativ al organismului
Celulele stem sunt celule nedecise care se pot transforma în celule specializate - inimă, neuroni, ficat, plămâni, piele ș.a. De asemenea, se pot diviza pentru a produce mai multe celule stem.
Video promotional:
Un copil sau un adult tânăr are multe dintre aceste celule stem și acționează ca un sistem de recuperare încorporat. Adesea sunt chemați la locul vătămării sau inflamației pentru a repara și restabili funcția normală.
Dar, odată cu vârsta, stocul nostru de celule stem începe să scadă cu un factor de 100 - 10.000, în funcție de țesut și organe. În plus, celulele stem suferă mutații genetice care reduc calitatea și eficiența reînnoirii și reparației corpului tău.
Gândește-te la celulele stem ca la o echipă de lucrători de reparații din conacul tău nou construit. Când conacul este nou și lucrătorii de reparații sunt tineri, nu va fi greu să repari nimic. Dar, pe măsură ce reparatorii îmbătrânesc și numărul acestora scade, conacul tău scade treptat și în final se prăbușește.
Ce se întâmplă dacă am putea repara și întări populația de celule stem?
O opțiune pentru recuperare și întinerire este extragerea și concentrarea propriilor celule stem adulte autologe din locuri precum țesutul adipos (sau adipos) sau puntea osoasă.
Cu toate acestea, aceste celule stem sunt mai puține și au suferit mutații (în funcție de vârsta dvs.) în comparație cu „codul sursă” inițial. Mulți oameni de știință și medici preferă acum o sursă alternativă: obținerea celulelor stem din placenta sau cordonul ombilical rămas după naștere. Aceste celule stem, disponibile în număr mare și care conțin software-ul intact al nou-născutului, pot fi injectate în articulații sau intravenos pentru întinerire și revitalizare.
Gândiți-vă la aceste celule stem ca fabrici chimice care produc factori vitali de creștere care pot ajuta la reducerea inflamației, la combaterea bolilor autoimune, la creșterea masei musculare, la repararea articulațiilor și chiar la revitalizarea pielii și a regăsirii părului.
În ultimii zece ani, numărul publicațiilor de cercetare legate de celulele stem a crescut de 40 de ori pe an, iar piața celulelor stem va crește până la 297 miliarde de dolari până în 2022.
Inițiativele în creștere în cercetarea și dezvoltarea opțiunilor de tratament pentru bolile cronice și cererea tot mai mare de opțiuni de tratament regenerativ sunt cele mai importante forțe motrice ale acestei industrii emergente.
Biologii conduși de Koji Nishida de la Universitatea Osaka din Japonia au descoperit o nouă modalitate de creștere și dezvoltare a țesuturilor care alcătuiesc globul ocular uman. Oamenii de știință pot crește retina, corneea, lentila ochiului și mai mult folosind doar o mică probă de piele pentru adulți.
Într-un studiu Stanford, șapte dintre cei șaptezeci supraviețuitori de accident vascular cerebral care au fost de acord cu tratamentul cu celule stem au arătat îmbunătățiri semnificative ale funcției motorii. Acest tratament poate funcționa pentru alte boli neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer, Parkinson și ALS.
Medicii de la Centrul de Neuroreabilitare USC au injectat celule stem în coloana cervicală rănită a unui bărbat recent de 21 de ani paralizat. Trei luni mai târziu, el a arătat o îmbunătățire semnificativă a sensibilității și a mișcării la ambele mâini.
În 2019, medicii din Marea Britanie au vindecat un pacient cu HIV pentru a doua oară în istorie, datorită eficienței celulelor stem. După tratamentul cu celule stem hematopoietice alogene la un pacient cu cancer (cu HIV) cu limfom Hodgkin, pacientul a început o remisie pe termen lung a HIV - 18 luni, care a continuat la data publicării studiului.
Înlocuire: regenerarea organelor și imprimarea 3D
În ianuarie 2019, numai în SUA, mai mult de 113.000 de oameni așteptau o coadă de transplant de organe - și la fiecare 10 minute cineva este adăugat la acea coadă.
Un număr mare de oameni care au nevoie de „piese de schimb” nu ajung niciodată pe listele de așteptare. Și, în medie, 20 de oameni mor în fiecare zi în așteptarea unui transplant. Organele lipsesc cu mult.
Cererea excesivă de donații de organe va crește doar pe măsură ce tehnologia - precum mașinile care conduc cu autovehicule - face lumea un loc mai sigur. Și mulți donatori de organe sunt consecința nefericită a accidentelor de mașini și motociclete. Vehiculele mai sigure înseamnă mai puține accidente și donatori.
Evident, medicamentul de substituție și de restaurare (regenerativ) prezintă aici o oportunitate imensă.
Dealeri de organe
CEO-ul United Therapeutics, Martin Rothblatt, fost antreprenor aerospațial (a fost fondatoarea Sirius Satellite Radio), a schimbat cariera în anii 90, după ce fiica ei a dezvoltat o boală pulmonară rară.
Astăzi lucrează în industria de înlocuire a organelor. Inițial, Rothblatt s-a concentrat asupra bolilor pulmonare, în timp ce lucra la un plămân înlocuitor. Pentru a atinge acest obiectiv, compania ei, United Therapeutics, a lucrat în paralel la mai multe tehnologii.
Plămâni cu imprimare 3D
În 2017, United a făcut echipă cu una dintre cele mai mari companii de imprimare 3D din lume - 3D Systems - pentru a crea un bioprinter de colagen și a plătit o altă companie, 3Scan, pentru a tăia plămânii și a crea o hartă detaliată a părților interioare.
Bioprinterul 3D Systems utilizează acum metoda stereolitografiei. Un laser ultraviolet luminează o mică piscină de colagen dopată cu molecule sensibile la lumină. Oriunde laserul se oprește, colagenul se solidifică.
Treptat obiectul tipărit este depășit cu noi straturi. În prezent, imprimanta poate stoca colagen la o rezoluție de aproximativ 20 micrometri, dar va fi necesară o rezoluție la scară micrometrică pentru a asigura funcția pulmonară.
După ce sunt imprimate schele de colagen ale plămânilor, următorul pas este să injectăm celule umane în ele - așa-numitul proces de recelularizare. Scopul de aici este de a utiliza celule stem care cresc pe schela și se diferențiază, oferind în cele din urmă funcționalitate adecvată. Toate indicațiile sunt că această abordare ar putea funcționa.
În 2018, un chirurg experimental la Universitatea Harvard, Harald Ott, a raportat că a pompat miliarde de celule umane (din cordonul ombilical și plămânii tocați) în plămânul unui porc, lipsit de propriile celule. Când echipa lui Ott a reconectat organul la circulația porcului, acesta a manifestat o funcție rudimentară.
Umanizarea plămânilor de porc
O altă strategie de producție de organe Rothblatt se numește xenotransplant, ideea de transplantare a organelor unui animal la oameni care au nevoie de înlocuire.
Având în vedere că organele unui porc adult au dimensiuni și forme similare cu omul, United Therapeutics s-a concentrat pe porcii modificatori genetic pentru a permite oamenilor să-și folosească organele. „Nu este chiar atât de mare o afacere”, a spus Rothblatt în 2015. „Editează o genă după alta”.
Pentru a atinge acest obiectiv, United Therapeutics a făcut o serie de investiții în companii precum Revivicor și Synthetic Genomics și a semnat acorduri majore de finanțare cu Universitatea din Maryland, Universitatea din Alabama și New York Presbyterian / Columbia Medical Center pentru a crea noi programe de xenotransplant pentru inimă, rinichi și plămâni. respectiv. Rothblatt speră să vadă primul transplant uman în trei-patru ani.
În pregătirea zilei, United Therapeutics a achiziționat 132 de acri de teren în Research Triangle Park și a construit un laborator medical de 140.000 de metri pătrați, care va produce în final până la 1.000 de plămâni de porc sănătoși - xenolungii - de la porci modificați genetic anual.
Sisteme de perfuzie pulmonară ex vivo
Pe lângă imprimarea 3D și inginerie genetică a plămânilor de porc, Rothblatt a început deja o a treia abordare pe termen scurt pentru a îmbunătăți aprovizionarea cu plămâni celor care au nevoie.
Doar aproximativ 30 la sută din plămânii potențiali donatori îndeplinesc criteriile de transplant; dintre acestea, doar 85% pot fi utilizate după sosirea la centrul chirurgical. Drept urmare, aproape 75% din plămânii posibili nu ajung niciodată la un destinatar care are nevoie.
Ce se întâmplă dacă acești plămâni ar putea fi reparați? Tocmai aceasta este următoarea abordare a Dr. Rothblatt.
În 2016, United Therapeutics a investit 41,8 milioane USD în TransMedics, o companie din Massachusetts, care dezvoltă sisteme de perfuzie ex vivo pentru plămânii, inimile și rinichii donați.
XVIVO Perfusion System are plămâni de calitate marginală care nu îndeplineau inițial criteriile de transplant, efectuează perfuzie și ventilație în condiții termice normale, astfel încât chirurgii pot reevalua adecvarea grefei.
Sânge tânăr și parabioză
Ce este parabioza? Se crede că transfuziile regulate de sânge ale persoanelor mai tinere, potrivite fizic pot încetini semnificativ procesul de îmbătrânire. Și acest lucru se întâmplă deja acum.
Studiile realizate de Stanford și Harvard au arătat că animalele mai în vârstă, atunci când sunt transfuzate cu sângele animalelor tinere, arată regenerarea în multe țesuturi și organe.
De asemenea, inversul este adevărat: animalele tinere îmbătrânesc mai repede când primesc sânge de la animalele mai în vârstă. A valorifica această fântână virtuală a tinereții este dificil.
Ambrozie
O companie, o companie de start din San Francisco, numită Ambrosia, a început recent încercări practice de parabioză. Protocolul lor este simplu: participanții sănătoși în vârstă de 35 de ani și mai mari primesc transfuzii plasmatice de la donatori sub 25 de ani, iar oamenii de știință își monitorizează sângele în următorii doi ani, încercând să determine indicatorii moleculari de sănătate și îmbătrânire.
Fondatorul Ambrosiei, Jesse Karmazin, a devenit interesat să înceapă o companie de parabioză după ce a văzut date impresionante asupra animalelor și studii umane în străinătate: în fiecare studiu, subiecții au experimentat inversarea simptomelor de îmbătrânire în aproape toate sistemele majore de organe. „Efectele par să fie aproape permanente”, spune el. „Este aproape ca refacerea expresiei genice”.
Introducerea propriilor celule stem din sânge, odată cu înaintarea în vârstă, poate avea beneficii extraordinare pentru longevitate. În urma unui comunicat de presă al FDA din februarie 2019, Ambrosia a încetat să trateze clienții la câteva luni după începerea operațiunilor.
Se înțelege că FDA a ridicat îngrijorări cu privire la practica parabiozei, deoarece până în prezent există o lipsă marcată de date clinice care să susțină eficacitatea tratamentului.
Elevian
La celălalt capăt al spectrului de reputație se află Elevian, o startup de la Universitatea Harvard. Elevian abordează longevitatea cu o strategie atentă, bazată pe știință. Peter Diamandis a devenit atât consilier, cât și investitor la Elevian.
Directorul companiei, Mark Allen, M. D., s-a alăturat unei duzini de doctoranzi de la Harvard. Fondatorii științifici Elevian s-au alăturat companiei după ce au identificat factori de circulație specifici care pot fi responsabili pentru efectul „sânge tânăr”.
Un exemplu: o moleculă naturală cunoscută sub numele de „factorul de diferențiere a creșterii 11” sau GDF11. După introducerea sa la șoarecii vârstnici, multe dintre efectele regenerative ale sângelui tânăr au fost reproduse, inima, creierul, mușchii, plămânii și rinichii au fost regenerați.
În special, suplimentarea GDF11 reduce hipertrofia cardiacă legată de vârstă, accelerează recuperarea mușchilor scheletici, îmbunătățește toleranța la efort, îmbunătățește funcția creierului și fluxul sanguin cerebral și îmbunătățește metabolismul.
Elevian dezvoltă o serie de agenți terapeutici care reglementează GDF11 și alți factori de circulație. Scopul este de a restabili capacitatea naturală de regenerare a organismului, ceea ce Elevian consideră că poate aborda o serie de cauze subiacente ale bolilor legate de vârstă și poate inversa sau preveni multe dintre bolile asociate cu îmbătrânirea și extinderea speranței de viață sănătoase.
Ne apropiem de nemurire?
În 1992, futurista Leland Kaiser a inventat termenul „medicină regenerativă”:
„O nouă ramură a medicamentului va evolua care va încerca să schimbe cursul bolilor cronice și în multe cazuri va repara sistemele de organe obosite și slăbite”.
De atunci, puternica industrie a medicamentelor regenerative a crescut exponențial și se estimează că această creștere rapidă va continua. O extindere radicală a vieții umane este la orizont. Foarte curând, cu toții vom obține superputeri regenerative care au aparținut anterior doar unei mîini de animale și supereroi din benzi desenate.
Ilya Khel
