Eidechsen können ganze Gliedmaßen wachsen lassen. Plattwürmer, Seesterne und Seegurken wachsen ganze Körper. Haie ersetzen ständig verlorene Zähne und wachsen im Laufe ihres Lebens oft über 20.000 Zähne. Wie kann man diese praktischen Supermächte auf Menschen übertragen? Antwort: durch innovative Innovationen in der regenerativen Medizin. Während Big Data und künstliche Intelligenz unsere medizinische Praxis verändern und neue Therapien erfinden, zielt die regenerative Medizin darauf ab, unseren physischen Körper zu ersetzen und zu verjüngen.
Können alle Organe des menschlichen Körpers erneuert werden?
Derzeit werden drei regenerative Technologien entwickelt, die es uns gemeinsam ermöglichen sollen, lebenswichtige menschliche Organe vollständig und vollständig zu verbessern und sogar zu ersetzen:
- Erholung: Stammzellen, der regenerative Motor des Körpers
- Ersatz: Organregeneration und Bioprinting
- Verjüngung: junges Blut und Parabiose
Tauchen wir in die Perspektive der Unsterblichkeit ein.
Erneuerung und Stammzellen: der regenerative Motor des Körpers
Stammzellen sind unentschlossene Zellen, die sich in spezialisierte Zellen verwandeln können - Herz, Neuronen, Leber, Lunge, Haut und so weiter. Sie können sich auch teilen, um mehr Stammzellen zu produzieren.
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Ein Kind oder ein junger Erwachsener hat viele dieser Stammzellen und sie fungieren als eingebautes Wiederherstellungssystem. Sie werden häufig an die Stelle von Verletzungen oder Entzündungen gerufen, um die normale Funktion zu reparieren und wiederherzustellen.
Mit zunehmendem Alter nimmt unser Stammzellenbestand jedoch je nach Gewebe und Organen um den Faktor 100 bis 10.000 ab. Darüber hinaus unterliegen Stammzellen genetischen Mutationen, die die Qualität und Effizienz der Erneuerung und Reparatur Ihres Körpers beeinträchtigen.
Stellen Sie sich Stammzellen als ein Team von Mechanikern in Ihrer neu erbauten Villa vor. Wenn die Villa neu ist und die Handwerker jung sind, wird es nicht schwierig sein, irgendetwas zu reparieren. Aber wenn die Handwerker älter werden und ihre Anzahl abnimmt, nimmt Ihre Villa allmählich ab und bricht schließlich zusammen.
Was wäre, wenn wir die Stammzellpopulation reparieren und verjüngen könnten?
Eine Möglichkeit zur Erholung und Verjüngung besteht darin, Ihre eigenen autologen adulten Stammzellen aus Orten wie Fettgewebe (oder Fettgewebe) oder Knochenbrücken zu extrahieren und zu konzentrieren.
Diese Stammzellen sind jedoch weniger zahlreich und haben im Vergleich zum ursprünglichen "Quellcode" Mutationen (abhängig von Ihrem Alter) erfahren. Viele Wissenschaftler und Ärzte bevorzugen heute eine alternative Quelle: die Gewinnung von Stammzellen aus der Plazenta oder Nabelschnur, die nach der Geburt übrig bleiben. Diese Stammzellen, die in großer Anzahl erhältlich sind und die intakte Software des Neugeborenen enthalten, können zur Verjüngung und Revitalisierung in Gelenke oder intravenös injiziert werden.
Stellen Sie sich diese Stammzellen als chemische Fabriken vor, die wichtige Wachstumsfaktoren produzieren, die Entzündungen reduzieren, Autoimmunerkrankungen bekämpfen, die Muskelmasse erhöhen, Gelenke reparieren und sogar die Haut revitalisieren und Haare nachwachsen lassen können.
In den letzten zehn Jahren hat die Anzahl der Stammzellforschungspublikationen 40-mal pro Jahr zugenommen, und der Stammzellmarkt wird voraussichtlich bis 2022 auf 297 Milliarden US-Dollar wachsen.
Wachsende Initiativen in der Forschung und Entwicklung von Behandlungsoptionen für chronische Krankheiten und die wachsende Nachfrage nach regenerativen Behandlungsoptionen sind die wichtigsten Triebkräfte für diese aufstrebende Industrie.
Biologen unter der Leitung von Koji Nishida von der Universität Osaka in Japan haben eine neue Art des Wachstums und der Entwicklung der Gewebe entdeckt, aus denen der menschliche Augapfel besteht. Wissenschaftler können die Netzhaut, die Hornhaut, die Augenlinse und mehr mit nur einer kleinen Probe erwachsener Haut wachsen lassen.
In einer Stanford-Studie zeigten sieben von achtzehn Schlaganfallüberlebenden, die einer Stammzellbehandlung zustimmten, signifikante Verbesserungen der motorischen Funktion. Diese Behandlung kann bei anderen neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und ALS wirken.
Ärzte des USC Neurorehabilitation Center injizierten Stammzellen in die verletzte Halswirbelsäule eines kürzlich gelähmten 21-jährigen Mannes. Drei Monate später zeigte er eine signifikante Verbesserung der Empfindlichkeit und Bewegung in beiden Händen.
Im Jahr 2019 heilten Ärzte in Großbritannien dank der Wirksamkeit von Stammzellen zum zweiten Mal in der Geschichte einen HIV-Patienten. Nach allogener hämatopoetischer Stammzellbehandlung eines Krebspatienten (mit HIV) mit Hodgkin-Lymphom begann der Patient eine langfristige Remission von HIV - 18 Monate, die zum Zeitpunkt der Veröffentlichung der Studie fortgesetzt wurde.
Ersatz: Organregeneration und 3D-Druck
Allein in den USA warteten im Januar 2019 mehr als 113.000 Menschen auf eine Organtransplantationswarteschlange - und alle 10 Minuten wird jemand zu dieser Warteschlange hinzugefügt.
Eine große Anzahl von Menschen, die "Ersatzteile" benötigen, schaffen es nie auf die Wartelisten. Täglich sterben durchschnittlich 20 Menschen, während sie auf eine Transplantation warten. Die Organe fehlen schmerzlich.
Die übermäßige Nachfrage nach Organspenden wird nur zunehmen, wenn Technologie - wie selbstfahrende Autos - die Welt sicherer macht. Und viele Organspender sind die unglückliche Folge von Auto- und Motorradunfällen. Sicherere Fahrzeuge bedeuten weniger Unfälle und Spender.
Offensichtlich bietet die substituierende und restaurative (regenerative) Medizin hier eine große Chance.
Orgelhändler
Martin Rothblatt, CEO von United Therapeutics, ein ehemaliger Luft- und Raumfahrtunternehmer (sie war die Gründerin von Sirius Satellite Radio), wechselte in den 1990er Jahren seine Karriere, nachdem ihre Tochter eine seltene Lungenerkrankung entwickelt hatte.
Heute arbeitet sie in der Orgelersatzindustrie. Zunächst konzentrierte sich Rothblatt auf Lungenerkrankungen, während er an einer Ersatzlunge arbeitete. Um dieses Ziel zu erreichen, hat ihr Unternehmen United Therapeutics parallel an mehreren Technologien gearbeitet.
3D-Druck Lungen
Im Jahr 2017 hat United gemeinsam mit einem der weltweit größten 3D-Druckunternehmen - 3D Systems - einen Kollagen-Bioprinter entwickelt und ein anderes Unternehmen, 3Scan, dafür bezahlt, die Lungen aufzuschneiden und eine detaillierte Karte ihres Inneren zu erstellen.
Der Bioprinter von 3D Systems verwendet jetzt die Stereolithographie-Methode. Ein Ultraviolettlaser beleuchtet einen kleinen Kollagenpool, der mit lichtempfindlichen Molekülen dotiert ist. Überall dort, wo der Laser stoppt, verfestigt sich Kollagen.
Allmählich wird das gedruckte Objekt mit neuen Ebenen überwachsen. Der Drucker kann derzeit Kollagen mit einer Auflösung von etwa 20 Mikrometern stapeln, es ist jedoch eine Auflösung im Mikrometerbereich erforderlich, um die Lungenfunktion sicherzustellen.
Nachdem die Kollagengerüste der Lunge gedruckt wurden, besteht der nächste Schritt darin, menschliche Zellen in sie zu injizieren - der sogenannte Prozess der Rezellularisierung. Ziel ist es, Stammzellen zu verwenden, die auf dem Gerüst wachsen und sich differenzieren und letztendlich die richtige Funktionalität bieten. Alle Anzeichen sprechen dafür, dass dieser Ansatz funktionieren könnte.
Im Jahr 2018 berichtete ein experimenteller Chirurg an der Harvard University, Harald Ott, dass er Milliarden menschlicher Zellen (aus der Nabelschnur und der gehackten Lunge) in die Lunge eines Schweins gepumpt hatte, ohne eigene Zellen. Als Ott's Team das Organ wieder mit dem Kreislauf des Schweins verband, zeigte es eine rudimentäre Funktion.
Humanisierung der Schweinelunge
Eine andere Rothblatt-Organproduktionsstrategie heißt Xenotransplantation, die Idee, die Organe eines Tieres in Menschen zu transplantieren, die ersetzt werden müssen.
Angesichts der Tatsache, dass die Organe eines erwachsenen Schweins in Größe und Form denen des Menschen ähnlich sind, hat sich United Therapeutics darauf konzentriert, Schweine genetisch zu verändern, damit Menschen ihre Organe nutzen können. "Es ist nicht wirklich eine große Sache", sagte Rothblatt im Jahr 2015. "Es bearbeitet ein Gen nach dem anderen."
Um dieses Ziel zu erreichen, hat United Therapeutics eine Reihe von Investitionen in Unternehmen wie Revivicor und Synthetic Genomics getätigt und wichtige Finanzierungsvereinbarungen mit der University of Maryland, der University of Alabama und dem New Yorker Presbyterian / Columbia Medical Center unterzeichnet, um neue Xenotransplantationsprogramme für Herz, Nieren und Lunge zu entwickeln. beziehungsweise. Rothblatt hofft auf die erste Transplantation beim Menschen seit drei bis vier Jahren.
In Vorbereitung auf den Tag erwarb United Therapeutics 132 Morgen Land im Research Triangle Park und baute ein 140.000 Quadratmeter großes medizinisches Labor, in dem jährlich bis zu 1.000 gesunde Schweinelungen - Xenolungen - aus gentechnisch veränderten Schweinen hergestellt werden.
Ex vivo Lungenperfusionssysteme
Neben dem 3D-Druck und der Gentechnik der Schweinelunge hat Rothblatt bereits einen dritten kurzfristigen Ansatz gestartet, um die Versorgung der Bedürftigen mit Lungen zu verbessern.
Nur etwa 30 Prozent der potenziellen Spenderlungen erfüllen die Transplantationskriterien. Davon können nur 85% nach Ankunft im chirurgischen Zentrum verwendet werden. Infolgedessen landen fast 75% der möglichen Lungen niemals bei einem Empfänger in Not.
Was wäre, wenn diese Lungen repariert werden könnten? Genau das ist Dr. Rothblatts nächster Ansatz.
Im Jahr 2016 investierte United Therapeutics 41,8 Millionen US-Dollar in TransMedics, ein in Massachusetts ansässiges Unternehmen, das Ex-vivo-Perfusionssysteme für gespendete Lungen, Herzen und Nieren entwickelt.
Das XVIVO Perfusionssystem entnimmt Lungen von marginaler Qualität, die ursprünglich die Kriterien für die Transplantation nicht erfüllten, führt eine Perfusion und Beatmung unter normalen thermischen Bedingungen durch, damit Chirurgen die Eignung des Transplantats neu bewerten können.
Jungblut und Parabiose
Was ist Parabiose? Es wird angenommen, dass regelmäßige Bluttransfusionen von jüngeren, körperlich gesunden Personen den Alterungsprozess erheblich verlangsamen können. Und das passiert jetzt schon.
Studien von Stanford und Harvard haben gezeigt, dass ältere Tiere, wenn sie mit dem Blut junger Tiere transfundiert werden, in vielen Geweben und Organen eine Regeneration zeigen.
Das Gegenteil ist auch der Fall: Jungtiere altern schneller, wenn sie Blut von älteren Tieren erhalten. Es ist schwierig, aus diesem virtuellen Jungbrunnen Kapital zu schlagen.
Ambrosia
Ein Unternehmen, ein in San Francisco ansässiges Startup namens Ambrosia, hat kürzlich praktische Versuche zur Parabiose begonnen. Ihr Protokoll ist einfach: Gesunde Teilnehmer ab 35 Jahren erhalten Plasmatransfusionen von Spendern unter 25 Jahren, und Wissenschaftler überwachen ihr Blut in den nächsten zwei Jahren, um molekulare Indikatoren für Gesundheit und Alterung zu bestimmen.
Der Gründer von Ambrosia, Jesse Karmazin, interessierte sich für die Gründung eines Parabiose-Unternehmens, nachdem er beeindruckende Tierdaten und Humanstudien im Ausland gesehen hatte: In jeder Studie erlebten die Probanden eine Umkehrung der Alterungssymptome in fast allen wichtigen Organsystemen. "Die Auswirkungen scheinen fast dauerhaft zu sein", sagt er. "Es ist fast so, als würde man die Genexpression wiederherstellen."
Die Einführung eigener Stammzellen aus Nabelschnurblut im Alter kann enorme Vorteile für die Langlebigkeit haben. Nach einer Pressemitteilung der FDA im Februar 2019 stellte Ambrosia die Behandlung von Kunden einige Monate nach Inbetriebnahme ein.
Es wird davon ausgegangen, dass die FDA Bedenken hinsichtlich der Praxis der Parabiose geäußert hat, da bislang ein deutlicher Mangel an klinischen Daten vorliegt, die die Wirksamkeit der Behandlung belegen.
Elevian
Am anderen Ende des Reputationsspektrums steht Elevian, ein Startup der Harvard University. Elevian nähert sich der Langlebigkeit mit einer sorgfältigen, wissenschaftlich fundierten Strategie. Peter Diamandis wurde sowohl Berater als auch Investor bei Elevian.
Mark Allen, CEO des Unternehmens, hat sich einem Dutzend Doktoranden aus Harvard angeschlossen. Die wissenschaftlichen Gründer von Elevian traten dem Unternehmen bei, nachdem sie bestimmte zirkulierende Faktoren identifiziert hatten, die möglicherweise für den Effekt "junges Blut" verantwortlich sind.
Ein Beispiel: ein natürlich vorkommendes Molekül, bekannt als "Wachstumsdifferenzierungsfaktor 11" oder GDF11. Nach seiner Einführung bei älteren Mäusen wurden viele der regenerativen Wirkungen von jungem Blut reproduziert, Herz, Gehirn, Muskeln, Lunge und Nieren wurden regeneriert.
Insbesondere reduziert die GDF11-Supplementierung die altersbedingte Herzhypertrophie, beschleunigt die Erholung der Skelettmuskulatur, verbessert die Belastungstoleranz, verbessert die Gehirnfunktion und den zerebralen Blutfluss und verbessert den Stoffwechsel.
Elevian entwickelt eine Reihe von Therapeutika, die GDF11 und andere zirkulierende Faktoren regulieren. Ziel ist es, die natürliche Regenerationsfähigkeit des Körpers wiederherzustellen, die nach Ansicht von Elevian eine Reihe von Ursachen für altersbedingte Krankheiten angehen und viele der mit dem Altern verbundenen Krankheiten umkehren oder verhindern und die gesunde Lebenserwartung verlängern kann.
Nähern wir uns der Unsterblichkeit?
1992 prägte der Futurist Leland Kaiser den Begriff "regenerative Medizin":
"Es wird sich ein neuer Zweig der Medizin entwickeln, der versucht, den Verlauf chronischer Krankheiten zu ändern und in vielen Fällen müde und geschwächte Organsysteme zu reparieren."
Seitdem ist die leistungsstarke Industrie für regenerative Medizin exponentiell gewachsen, und es wird erwartet, dass sich dieses schnelle Wachstum fortsetzt. Eine radikale Erweiterung des menschlichen Lebens zeichnet sich ab. Sehr bald werden wir alle regenerative Superkräfte erlangen, die bisher nur einer Handvoll Tiere und Superhelden aus Comics gehörten.
Ilya Khel
