Hagedissen kunnen hele ledematen laten groeien. Platwormen, zeesterren en zeekomkommers groeien hele lichamen. Haaien vervangen voortdurend verloren tanden en groeien vaak meer dan 20.000 tanden gedurende hun leven. Hoe breng je deze praktische superkrachten over op mensen? Antwoord: door middel van baanbrekende innovatie op het gebied van regeneratieve geneeskunde. Terwijl big data en kunstmatige intelligentie onze medische praktijk hervormen en nieuwe therapieën uitvinden, heeft regeneratieve geneeskunde tot doel ons fysieke lichaam te vervangen en te verjongen.
Kunnen alle organen van het menselijk lichaam worden vernieuwd?
Er worden momenteel drie regeneratieve technologieën ontwikkeld die ons samen in staat moeten stellen om vitale menselijke organen volledig en volledig te verbeteren en zelfs te vervangen:
- Herstel: stamcellen, de regeneratieve motor van het lichaam
- Vervanging: orgaanregeneratie en bioprinting
- Verjonging: jong bloed en parabiose
Laten we eens kijken naar het perspectief van onsterfelijkheid.
Vernieuwing en stamcellen: de herstellende motor van het lichaam
Stamcellen zijn onbesliste cellen die kunnen transformeren in gespecialiseerde cellen - hart, neuronen, lever, longen, huid, enzovoort. Ze kunnen zich ook delen om meer stamcellen te produceren.
Promotie video:
Een kind of een jongvolwassene heeft veel van deze stamcellen en ze fungeren als een ingebouwd herstelsysteem. Ze worden vaak naar de plaats van verwonding of ontsteking geroepen om de normale functie te herstellen en te herstellen.
Maar met de leeftijd begint onze voorraad stamcellen met een factor 100 - 10.000 af te nemen, afhankelijk van weefsel en organen. Bovendien ondergaan stamcellen genetische mutaties die de kwaliteit en efficiëntie van de vernieuwing en reparatie van uw lichaam verminderen.
Beschouw stamcellen als een team van reparateurs in uw nieuw gebouwde herenhuis. Als het landhuis nieuw is en de reparateurs jong zijn, zal het niet moeilijk zijn om iets te repareren. Maar naarmate de reparateurs ouder worden en het aantal van hen afneemt, vervalt uw landhuis geleidelijk en stort uiteindelijk in.
Wat als we de stamcelpopulatie zouden kunnen herstellen en verjongen?
Een optie voor herstel en verjonging is het extraheren en concentreren van uw eigen autologe volwassen stamcellen uit plaatsen zoals vetweefsel (of vetweefsel) of botbrug.
Deze stamcellen zijn echter minder in aantal en hebben mutaties ondergaan (afhankelijk van uw leeftijd) in vergelijking met de originele "broncode". Veel wetenschappers en artsen geven nu de voorkeur aan een alternatieve bron: stamcellen halen uit de placenta of navelstreng die overblijft na de bevalling. Deze stamcellen, die in grote aantallen beschikbaar zijn en de intacte software van de pasgeborene bevatten, kunnen in gewrichten of intraveneus worden geïnjecteerd voor verjonging en revitalisatie.
Beschouw deze stamcellen als chemische fabrieken die vitale groeifactoren produceren die kunnen helpen ontstekingen te verminderen, auto-immuunziekten te bestrijden, spiermassa te vergroten, gewrichten te herstellen en zelfs de huid te revitaliseren en haar opnieuw te laten groeien.
In de afgelopen tien jaar is het aantal stamcelgerelateerde onderzoekspublicaties 40 keer per jaar toegenomen, en de verwachting is dat de stamcelmarkt tegen 2022 zal groeien tot $ 297 miljard.
Groeiende initiatieven in het onderzoek naar en de ontwikkeling van behandelingsopties voor chronische ziekten en de groeiende vraag naar regeneratieve behandelingsopties zijn de belangrijkste drijvende krachten achter deze opkomende industrie.
Biologen onder leiding van Koji Nishida van de Osaka University in Japan hebben een nieuwe manier ontdekt om de weefsels van de menselijke oogbal te laten groeien en ontwikkelen. Wetenschappers kunnen het netvlies, het hoornvlies, de lens van het oog en meer laten groeien met slechts een klein stukje volwassen huid.
In een Stanford-onderzoek vertoonden zeven van de achttien overlevenden van een beroerte die instemden met stamcelbehandeling significante verbeteringen in de motorische functie. Deze behandeling kan werken voor andere neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, Parkinson en ALS.
Artsen van het USC Neurorehabilitation Center injecteerden stamcellen in de gewonde cervicale wervelkolom van een pas verlamde 21-jarige man. Drie maanden later vertoonde hij een aanzienlijke verbetering in gevoeligheid en beweging in beide handen.
In 2019 genazen artsen in het VK voor de tweede keer in de geschiedenis een hiv-patiënt, dankzij de effectiviteit van stamcellen. Na allogene hematopoëtische stamcelbehandeling van een kankerpatiënt (met hiv) met Hodgkin-lymfoom, begon de patiënt aan een langdurige hiv-remissie - 18 maanden, die doorging op het moment van publicatie van het onderzoek.
Vervanging: orgaanregeneratie en 3D-printen
In januari 2019 wachtten alleen al in de VS meer dan 113.000 mensen op een wachtrij voor orgaantransplantaties - en elke 10 minuten wordt er iemand aan die wachtrij toegevoegd.
Een groot aantal mensen die "reserveonderdelen" nodig hebben, halen nooit de wachtlijsten. En elke dag sterven gemiddeld 20 mensen tijdens het wachten op een transplantatie. De orgels ontbreken hard.
De buitensporige vraag naar orgaandonaties zal alleen maar toenemen naarmate technologie - zoals zelfrijdende auto's - de wereld veiliger maakt. En veel orgaandonoren zijn het ongelukkige gevolg van auto- en motorongelukken. Veiligere voertuigen betekenen minder ongevallen en donoren.
Het is duidelijk dat substitutie- en herstellende (regeneratieve) geneeskunde hier een enorme kans biedt.
Orgel dealers
Martin Rothblatt, CEO van United Therapeutics, een voormalig ondernemer in de luchtvaart (zij was de oprichter van Sirius Satellite Radio), veranderde van carrière in de jaren negentig nadat haar dochter een zeldzame longziekte kreeg.
Tegenwoordig werkt ze in de orgaanvervangende industrie. Aanvankelijk concentreerde Rothblatt zich op longziekte tijdens het werken aan een vervangende long. Om dit doel te bereiken, heeft haar bedrijf, United Therapeutics, tegelijkertijd aan verschillende technologieën gewerkt.
3D-printen longen
In 2017 werkte United samen met een van 's werelds grootste 3D-printbedrijven - 3D Systems - om een collageenbioprinter te maken en betaalde een ander bedrijf, 3Scan, om de longen in stukken te snijden en een gedetailleerde kaart van hun ingewanden te maken.
De bioprinter van 3D Systems maakt nu gebruik van de stereolithografiemethode. Een ultraviolette laser verlicht een kleine plas collageen die is gedoopt met lichtgevoelige moleculen. Overal waar de laser stopt, stolt collageen.
Geleidelijk aan wordt het geprinte object overwoekerd met nieuwe lagen. De printer kan momenteel collageen stapelen met een resolutie van ongeveer 20 micrometer, maar een resolutie op micrometerschaal is vereist om de longfunctie te garanderen.
Nadat de collageensteigers van de longen zijn geprint, is de volgende stap om menselijke cellen erin te injecteren - het zogenaamde hercellularisatieproces. Het doel hier is om stamcellen te gebruiken die op het schavot groeien en differentiëren, om uiteindelijk de juiste functionaliteit te bieden. Alles wijst erop dat deze aanpak zou kunnen werken.
In 2018 meldde Harvard University, experimenteel chirurg Harald Ott, dat hij miljarden menselijke cellen (uit de navelstreng en uitgehakte longen) in de long van een varken had gepompt, zonder zijn eigen cellen. Toen het team van Ott het orgel weer met de circulatie van het varken verbond, manifesteerde het een rudimentaire functie.
Humaniseren van varkenslongen
Een andere Rothblatt-strategie voor orgaanproductie wordt xenotransplantatie genoemd, het idee om de organen van een dier te transplanteren in mensen die moeten worden vervangen.
Gezien het feit dat de organen van een volwassen varken qua grootte en vorm vergelijkbaar zijn met die van mensen, heeft United Therapeutics zich gericht op het genetisch modificeren van varkens zodat mensen hun organen kunnen gebruiken. "Het is niet zo'n groot probleem", zei Rothblatt in 2015. 'Het bewerkt het ene gen na het andere.'
Om dit doel te bereiken heeft United Therapeutics een aantal investeringen gedaan in bedrijven zoals Revivicor en Synthetic Genomics, en heeft het grote financieringsovereenkomsten gesloten met de University of Maryland, University of Alabama en het New York Presbyterian / Columbia Medical Center om nieuwe xenotransplantatieprogramma's voor hart, nieren en longen te creëren. respectievelijk. Rothblatt hoopt de eerste menselijke transplantatie in drie tot vier jaar te zien.
Ter voorbereiding op de dag verwierf United Therapeutics 132 hectare grond in Research Triangle Park en bouwde een medisch laboratorium van 140.000 vierkante meter dat uiteindelijk tot 1.000 gezonde varkenslongen - xenolungs - per jaar zal produceren van genetisch gemodificeerde varkens.
Ex vivo longperfusiesystemen
Naast 3D-printen en genetische manipulatie van varkenslongen, is Rothblatt al begonnen met een derde kortetermijnaanpak om de toevoer van longen aan mensen in nood te verbeteren.
Slechts ongeveer 30 procent van de potentiële donorlongen voldoet aan de transplantatiecriteria; hiervan kan slechts 85% na aankomst in het chirurgisch centrum worden gebruikt. Daardoor komt bijna 75% van de mogelijke longen nooit in een behoeftige ontvanger terecht.
Wat als deze longen kunnen worden gerepareerd? Dit is precies wat de volgende benadering van Dr. Rothblatt is.
In 2016 investeerde United Therapeutics $ 41,8 miljoen in TransMedics, een in Massachusetts gevestigd bedrijf dat ex vivo perfusiesystemen ontwikkelt voor gedoneerde longen, harten en nieren.
XVIVO Perfusion System neemt longen van marginale kwaliteit die aanvankelijk niet voldeden aan de criteria voor transplantatie, voert perfusie en beademing uit onder normale thermische omstandigheden, zodat chirurgen de geschiktheid van het transplantaat opnieuw kunnen beoordelen.
Jong bloed en parabiose
Wat is parabiose? Aangenomen wordt dat regelmatige bloedtransfusies van jongere, lichamelijk fitte personen het verouderingsproces aanzienlijk kunnen vertragen. En dit gebeurt nu al.
Studies door Stanford en Harvard hebben aangetoond dat oudere dieren, wanneer ze worden getransfuseerd met het bloed van jonge dieren, regeneratie vertonen in veel weefsels en organen.
Het omgekeerde is ook waar: jonge dieren verouderen sneller als ze bloed krijgen van oudere dieren. Het is lastig om te profiteren van deze virtuele fontein van de jeugd.
Ambrozijn
Een bedrijf, een in San Francisco gevestigde startup genaamd Ambrosia, is onlangs begonnen met praktische onderzoeken naar parabiose. Hun protocol is eenvoudig: gezonde deelnemers van 35 jaar en ouder ontvangen plasmatransfusies van donoren onder de 25 jaar, en wetenschappers controleren hun bloed de komende twee jaar om moleculaire indicatoren van gezondheid en veroudering te bepalen.
Ambrosia-oprichter Jesse Karmazin raakte geïnteresseerd in het starten van een parabiosebedrijf na het zien van indrukwekkende diergegevens en menselijke studies in het buitenland: in elk onderzoek ervoeren proefpersonen omkering van de verouderingssymptomen in bijna alle belangrijke orgaansystemen. "De effecten lijken bijna permanent te zijn", zegt hij. "Het is bijna alsof je genexpressie herstelt."
De introductie van uw eigen stamcellen uit navelstrengbloed naarmate u ouder wordt, kan enorme voordelen hebben voor een lang leven. Na een persbericht van de FDA in februari 2019 stopte Ambrosia enkele maanden na de start van de operatie met het behandelen van klanten.
Het is duidelijk dat de FDA zijn bezorgdheid heeft geuit over de praktijk van parabiose, omdat er tot op heden een duidelijk gebrek is aan klinische gegevens om de effectiviteit van de behandeling te ondersteunen.
Elevian
Aan de andere kant van het reputatiespectrum bevindt zich Elevian, een startup van Harvard University. Elevian benadert een lang leven met een zorgvuldige, op wetenschap gebaseerde strategie. Peter Diamandis werd zowel adviseur als investeerder bij Elevian.
De CEO van het bedrijf, Mark Allen, M. D., heeft zich aangesloten bij een tiental promovendi van Harvard. De wetenschappelijke oprichters van Elevian kwamen bij het bedrijf nadat ze specifieke circulerende factoren hadden geïdentificeerd die mogelijk verantwoordelijk zijn voor het 'jongbloed'-effect.
Een voorbeeld: een natuurlijk voorkomend molecuul dat bekend staat als "groeidifferentiatiefactor 11" of GDF11. Na introductie bij oudere muizen werden veel van de regeneratieve effecten van jong bloed gereproduceerd, het hart, de hersenen, de spieren, de longen en de nieren werden geregenereerd.
Met name GDF11-suppletie vermindert leeftijdsgebonden cardiale hypertrofie, versnelt het herstel van skeletspieren, verbetert de inspanningstolerantie, verbetert de hersenfunctie en de cerebrale doorbloeding en verbetert de stofwisseling.
Elevian ontwikkelt een reeks therapeutische middelen die GDF11 en andere circulerende factoren reguleren. Het doel is om het natuurlijke regeneratievermogen van het lichaam te herstellen, wat volgens Elevian een aantal onderliggende oorzaken van ouderdomsziekten kan aanpakken en veel van de ziekten die verband houden met veroudering kan omkeren of voorkomen en een gezonde levensverwachting kan verlengen.
Naderen we onsterfelijkheid?
In 1992 bedacht de futurist Leland Kaiser de term 'regeneratieve geneeskunde':
"Er zal een nieuwe tak van de geneeskunde ontstaan die zal proberen het verloop van chronische ziekten te veranderen en in veel gevallen vermoeide en verzwakte orgaansystemen zal herstellen."
Sindsdien is de krachtige regeneratieve geneeskunde-industrie exponentieel gegroeid, en de verwachting is dat deze snelle groei zal doorzetten. Een radicale uitbreiding van het menselijk leven is aan de horizon. Binnenkort krijgen we allemaal regeneratieve superkrachten die voorheen slechts toebehoorden aan een handvol dieren en superhelden uit strips.
Ilya Khel
