Ještěrky mohou pěstovat celé končetiny. Ploštěnky, hvězdice a mořské okurky pěstují celá těla. Žraloci neustále nahrazují ztracené zuby a během života často rostou přes 20 000 zubů. Jak přenést tyto praktické supervelmoci na lidi? Odpověď: díky špičkové inovaci regenerativní medicíny. Zatímco velká data a umělá inteligence mění naši lékařskou praxi a vynalézají nové terapie, cílem regenerativní medicíny je nahradit a omladit naše fyzické tělo.
Lze obnovit všechny orgány lidského těla?
V současné době se vyvíjejí tři regenerační technologie, které by nám společně měly umožnit zcela a úplně zlepšit a dokonce nahradit životně důležité lidské orgány:
- Zotavení: kmenové buňky, regenerační motor těla
- Nahrazení: regenerace orgánů a bioprinting
- Omlazení: mladá krev a parabióza
Pojďme se ponořit do perspektivy nesmrtelnosti.
Obnova a kmenové buňky: regenerační motor těla
Kmenové buňky jsou nerozhodnuté buňky, které se mohou transformovat do specializovaných buněk - srdce, neurony, játra, plíce, kůže atd. Mohou se také dělit a produkovat více kmenových buněk.
Propagační video:
Dítě nebo mladý dospělý má mnoho z těchto kmenových buněk a fungují jako vestavěný regenerační systém. Často jsou povoláni na místo poranění nebo zánětu, aby opravili a obnovili normální funkci.
Ale s věkem se naše populace kmenových buněk začíná snižovat faktorem 100 - 10 000, v závislosti na tkáni a orgánech. Kmenové buňky navíc podléhají genetickým mutacím, které snižují kvalitu a efektivitu obnovy a opravy vašeho těla.
Představte si kmenové buňky jako tým opravářů ve svém nově postaveném sídle. Když je sídlo nové a opraváři jsou mladí, nebude těžké nic opravit. Ale jak se opraváři stárnou a jejich počet klesá, vaše sídlo postupně klesá a nakonec se zhroutí.
Co kdybychom mohli opravit a omladit populaci kmenových buněk?
Jednou z možností pro zotavení a omlazení je extrahovat a koncentrovat své vlastní autologní dospělé kmenové buňky z míst, jako je tuková (nebo tuková) tkáň nebo kostní můstek.
Tyto kmenové buňky však mají menší počet a ve srovnání s původním „zdrojovým kódem“prošly mutacemi (v závislosti na vašem věku). Mnoho vědců a lékařů nyní dává přednost alternativnímu zdroji: získávání kmenových buněk z placenty nebo pupeční šňůry, které zůstaly po porodu. Tyto kmenové buňky, které jsou k dispozici ve velkém počtu a obsahují neporušený software novorozence, mohou být injikovány do kloubů nebo intravenózně pro omlazení a revitalizaci.
Představte si tyto kmenové buňky jako chemické továrny, které produkují životně důležité růstové faktory, které mohou pomoci zmírnit zánět, bojovat proti autoimunitním onemocněním, zvýšit svalovou hmotu, opravit klouby a dokonce oživit pokožku a znovu dorůstat vlasy.
Za posledních deset let se počet výzkumných publikací souvisejících s kmenovými buňkami zvýšil 40krát ročně a očekává se, že trh s kmenovými buňkami do roku 2022 vzroste na 297 miliard USD.
Rostoucí iniciativy ve výzkumu a vývoji možností léčby chronických onemocnění a rostoucí poptávka po možnostech regenerativní léčby jsou nejvýznamnější hnací silou tohoto rozvíjejícího se odvětví.
Biologové vedeni Koji Nishidou z Osaka University v Japonsku objevili nový způsob pěstování a vývoje tkání, které tvoří lidskou oční bulvu. Vědci mohou pěstovat sítnici, rohovku, oční čočku a další pomocí malého vzorku dospělé kůže.
Ve Stanfordově studii ukázalo sedm z osmnácti přeživších mrtvic, kteří souhlasili s léčbou kmenovými buňkami, významné zlepšení motorické funkce. Tato léčba může fungovat u jiných neurodegenerativních onemocnění, jako jsou Alzheimerova, Parkinsonova a ALS.
Lékaři v Neurorehabilitačním centru USC injektovali kmenové buňky do poraněné krční páteře nedávno paralyzovaného 21letého muže. O tři měsíce později prokázal významné zlepšení citlivosti a pohybu oběma rukama.
V roce 2019 lékaři ve Velké Británii léčili pacienta na HIV podruhé v historii díky účinnosti kmenových buněk. Po léčbě alogenních hematopoetických kmenových buněk u pacienta s rakovinou (s HIV) Hodgkinovým lymfomem začal pacient dlouhodobou remisi HIV - 18 měsíců, která pokračovala v době zveřejnění studie.
Výměna: regenerace orgánů a 3D tisk
V lednu 2019, jen v USA, čekalo na frontu na transplantaci orgánů více než 113 000 lidí - a každých 10 minut je do této fronty přidán někdo.
Obrovské množství lidí, kteří potřebují „náhradní díly“, se nikdy nedostane na pořadníky. A průměrně 20 lidí umírá každý den při čekání na transplantaci. Orgány chybí.
Nadměrná poptávka po darování orgánů se zvýší pouze díky tomu, že technologie - stejně jako automobily s vlastním pohonem - činí svět bezpečnějším místem. A mnoho dárců orgánů je nešťastným důsledkem dopravních nehod na motocyklech a autech. Bezpečnější vozidla znamenají méně nehod a dárců.
Substituční a restorativní (regenerativní) medicína zde samozřejmě představuje obrovskou příležitost.
Prodejci varhan
Generální ředitelka United Therapeutics Martin Rothblatt, bývalá letecká společnost (zakladatelka Sirius Satellite Radio), změnila kariéru v 90. letech poté, co její dcera vyvinula vzácné onemocnění plic.
Dnes pracuje v oboru náhrady orgánů. Rothblatt se zpočátku soustředil na plicní onemocnění při práci na náhradních plicích. K dosažení tohoto cíle pracuje její společnost United Therapeutics paralelně na několika technologiích.
Plíce 3D tisku
V roce 2017 se United spojila s jednou z největších 3D tiskových společností na světě - 3D Systems - s cílem vytvořit kolagenový bioprinter a zaplatila další společnosti 3Scan, aby rozřezala plíce a vytvořila podrobnou mapu svých vnitřků.
Bioprinter 3D Systems nyní používá metodu stereolitografie. Ultrafialový laser osvětluje malou skupinu kolagenu dotovanou molekulami citlivými na světlo. Kdekoli se laser zastaví, kolagen tuhne.
Tištěný objekt se postupně zarůstá novými vrstvami. Tiskárna může v současné době skládat kolagen s rozlišením přibližně 20 mikrometrů, ale pro zajištění plicní funkce bude vyžadováno rozlišení v mikrometrovém měřítku.
Poté, co jsou kolagenová lešení plic vytištěna, je dalším krokem injekce lidských buněk do nich - tzv. Proces reellularizace. Cílem je použití kmenových buněk, které rostou na lešení a diferencují se, což nakonec zajistí správnou funkčnost. Všechny náznaky naznačují, že tento přístup by mohl fungovat.
V roce 2018 experimentální chirurg Harvardské univerzity Harald Ott uvedl, že do plic prasete bez pump na vlastní buňky pumpoval miliardy lidských buněk (z pupeční šňůry a nasekaných plic). Když Ottův tým znovu připojil orgán k oběhu prasete, projevil se základní funkce.
Humanizace plic prasat
Další strategie výroby orgánů Rothblatt se nazývá xenotransplantace, myšlenka transplantace orgánů zvířete na lidi, kteří potřebují náhradu.
Vzhledem k tomu, že orgány dospělého prasete mají podobnou velikost a tvar jako lidé, United Therapeutics se zaměřila na geneticky modifikovaná prasata, aby lidé mohli používat jejich orgány. "Ve skutečnosti to není tak velký obchod," řekl Rothblatt v roce 2015. "Upravuje jeden gen po druhém."
Pro dosažení tohoto cíle provedla společnost United Therapeutics řadu investic do společností, jako jsou Revivicor a Synthetic Genomics, a podepsala významné dohody o financování s University of Maryland, University of Alabama a New York Presbyterian / Columbia Medical Center s cílem vytvořit nové programy pro xenotransplantaci srdce, ledvin a plic. resp. Rothblatt doufá, že uvidí první lidskou transplantaci za tři až čtyři roky.
V rámci přípravy na den společnost United Therapeutics získala 132 akrů půdy v parku Research Triangle Park a vybudovala lékařskou laboratoř o rozloze 140 000 metrů čtverečních, která nakonec z geneticky modifikovaných prasat ročně vyrobí až 1 000 zdravých prasečích plic - xenolungů.
Ex vivo plicní perfúzní systémy
Kromě 3D tisku a genetického inženýrství plic prasat již Rothblatt zahájil třetí krátkodobý přístup ke zlepšení zásobování plic potřebným.
Pouze asi 30 procent potenciálních dárcovských plic splňuje kritéria transplantace; z toho pouze 85% lze použít po příjezdu do chirurgického centra. V důsledku toho téměř 75% možných plic nikdy neskončí u příjemce v nouzi.
Co kdyby tyto plíce mohly být opraveny? Přesně to je další přístup Dr. Rothblatta.
V roce 2016 společnost United Therapeutics investovala 41,8 milionu dolarů do společnosti TransMedics, Massachusetts, která vyvíjí perfúzní systémy ex vivo pro darovaná plíce, srdce a ledviny.
Perfúzní systém XVIVO bere plíce marginální kvality, které původně nesplňovaly kritéria pro transplantaci, provádí perfuzi a ventilaci za normálních tepelných podmínek, takže chirurgové mohou přehodnotit vhodnost štěpu.
Mladá krev a parabióza
Co je parabióza? Předpokládá se, že pravidelné krevní transfuze mladších, fyzicky zdatných jedinců mohou výrazně zpomalit proces stárnutí. A to se již děje.
Studie Stanforda a Harvarda ukázaly, že starší zvířata, která jsou transfundována krví mladých zvířat, vykazují regeneraci v mnoha tkáních a orgánech.
Opak je také pravdou: mladá zvířata stárnou rychleji, když dostávají krev ze starších zvířat. Vydělávat na této virtuální fontáně mládí je složité.
Ambrózie
Jedna společnost, spuštění v San Franciscu s názvem Ambrosia, nedávno zahájila praktické zkoušky parabiózy. Jejich protokol je jednoduchý: zdraví účastníci ve věku 35 a více let dostávají transfúzi plazmy od dárců do 25 let a vědci sledují krev v příštích dvou letech a snaží se určit molekulární ukazatele zdraví a stárnutí.
Zakladatel Ambrosia Jesse Karmazin se začal zajímat o založení společnosti zabývající se parabiózou poté, co viděl působivá data na zvířatech a studie na lidech v zahraničí: v každé studii došlo u subjektů ke změně příznaků stárnutí téměř ve všech hlavních orgánových systémech. "Účinky se zdají být téměř trvalé," říká. "Je to skoro jako obnovení genové exprese."
Představení vlastních kmenových buněk pupečníkové krve, jak stárnete, může mít pro dlouhověkost obrovské výhody. Po tiskové zprávě FDA v únoru 2019 přestala Ambrosia léčit klienty několik měsíců po zahájení provozu.
Rozumí se, že FDA vyvolala obavy týkající se praxe parabiózy, protože dosud neexistuje výrazný nedostatek klinických údajů, které by podporovaly účinnost léčby.
Elevian
Na druhém konci spektra reputace je Elevian, startup z Harvardské univerzity. Elevian přistupuje k dlouhověkosti pomocí pečlivé vědecké strategie. Peter Diamandis se stal ve Elevii poradcem i investorem.
Generální ředitel společnosti Mark Allen, M. D., se připojil k tuctu PhD od Harvarda. Elevianští vědeckí zakladatelé vstoupili do společnosti poté, co identifikovali specifické cirkulující faktory, které mohou být odpovědné za účinek „mladé krve“.
Jeden příklad: přirozeně se vyskytující molekula známá jako „faktor diferenciace růstu 11“nebo GDF11. Po jeho zavedení u starších myší bylo reprodukováno mnoho regeneračních účinků mladé krve, regenerováno srdce, mozek, svaly, plíce a ledviny.
Zejména doplnění GDF11 snižuje srdeční hypertrofii související s věkem, urychluje regeneraci kosterních svalů, zlepšuje toleranci zátěže, zlepšuje funkce mozku a mozkový průtok krve a zlepšuje metabolismus.
Elevian vyvíjí řadu terapeutických látek, které regulují GDF11 a další cirkulující faktory. Cílem je obnovit přirozenou schopnost regenerace těla, což je podle Elevianů možné řešit řadu základních příčin nemocí souvisejících s věkem a zvrátit nebo zabránit mnoha nemocem spojeným se stárnutím a prodloužit zdravou délku života.
Blížíme se k nesmrtelnosti?
V roce 1992, futurista Leland Kaiser razil termín “regenerativní medicína”:
"Bude se vyvíjet nová větev medicíny, která se bude snažit změnit průběh chronických onemocnění a v mnoha případech opraví unavené a oslabené orgánové systémy."
Od té doby výkonný regenerativní medicínský průmysl exponenciálně rostl a očekává se, že tento rychlý růst bude pokračovat. Na obzoru je radikální prodloužení lidského života. Velmi brzy získáme všichni regenerační supervelmoci, které dříve patřily komikům pouze k hrstce zvířat a superhrdinů.
Ilya Khel