Le lucertole possono far crescere interi arti. Vermi piatti, stelle marine e cetrioli di mare crescono in corpi interi. Gli squali sostituiscono costantemente i denti persi, spesso crescendo di oltre 20.000 denti nel corso della vita. Come trasferire questi superpoteri pratici alle persone? Risposta: attraverso l'innovazione della medicina rigenerativa all'avanguardia. Mentre i big data e l'intelligenza artificiale stanno rimodellando la nostra pratica medica e inventando nuove terapie, la medicina rigenerativa mira a sostituire e ringiovanire il nostro corpo fisico.
Tutti gli organi del corpo umano possono essere rinnovati?
Sono attualmente in fase di sviluppo tre tecnologie rigenerative che insieme dovrebbero consentirci di migliorare completamente e completamente e persino sostituire organi umani vitali:
- Recupero: cellule staminali, motore rigenerativo del corpo
- Sostituzione: rigenerazione degli organi e bioprinting
- Ringiovanimento: sangue giovane e parabiosi
Immergiamoci nella prospettiva dell'immortalità.
Rinnovamento e cellule staminali: il motore rigenerativo del corpo
Le cellule staminali sono cellule indecise che possono trasformarsi in cellule specializzate: cuore, neuroni, fegato, polmoni, pelle e così via. Possono anche dividersi per produrre più cellule staminali.
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Un bambino o un giovane adulto ha molte di queste cellule staminali e agiscono come un sistema di recupero integrato. Sono spesso chiamati sul sito di lesione o infiammazione per riparare e ripristinare la normale funzione.
Ma con l'età, il nostro stock di cellule staminali inizia a diminuire di un fattore 100 - 10.000, a seconda dei tessuti e degli organi. Inoltre, le cellule staminali subiscono mutazioni genetiche che riducono la qualità e l'efficienza del rinnovamento e della riparazione del tuo corpo.
Pensa alle cellule staminali come a una squadra di riparatori nella tua villa di recente costruzione. Quando la villa è nuova e gli riparatori sono giovani, non sarà difficile aggiustare nulla. Ma man mano che i riparatori invecchiano e il numero di loro diminuisce, la tua villa diminuisce gradualmente e alla fine crolla.
E se potessimo riparare e ringiovanire la popolazione di cellule staminali?
Un'opzione per il recupero e il ringiovanimento è estrarre e concentrare le proprie cellule staminali adulte autologhe da luoghi come il tessuto adiposo (o adiposo) o il ponte osseo.
Queste cellule staminali, tuttavia, sono meno numerose e mutate (a seconda dell'età) rispetto al "codice sorgente" originale. Molti scienziati e medici ora preferiscono una fonte alternativa: ottenere cellule staminali dalla placenta o dal cordone ombelicale avanzato dopo il parto. Queste cellule staminali, disponibili in gran numero e contenenti il software intatto del neonato, possono essere iniettate nelle articolazioni o per via endovenosa per il ringiovanimento e la rivitalizzazione.
Pensa a queste cellule staminali come fabbriche chimiche che producono fattori di crescita vitali che possono aiutare a ridurre l'infiammazione, combattere le malattie autoimmuni, aumentare la massa muscolare, riparare le articolazioni e persino rivitalizzare la pelle e far ricrescere i capelli.
Negli ultimi dieci anni, il numero di pubblicazioni di ricerca relative alle cellule staminali è aumentato di 40 volte l'anno e si prevede che il mercato delle cellule staminali crescerà fino a 297 miliardi di dollari entro il 2022.
Le crescenti iniziative di ricerca e sviluppo di opzioni di trattamento per malattie croniche e la crescente domanda di opzioni di trattamento rigenerativo sono le forze trainanti più significative dietro questo settore emergente.
I biologi guidati da Koji Nishida dell'Università di Osaka in Giappone hanno scoperto un nuovo modo di far crescere e sviluppare i tessuti che compongono il bulbo oculare umano. Gli scienziati possono far crescere la retina, la cornea, il cristallino e altro ancora utilizzando solo un piccolo campione di pelle adulta.
In uno studio di Stanford, sette dei diciotto sopravvissuti a ictus che hanno accettato il trattamento con cellule staminali hanno mostrato miglioramenti significativi nella funzione motoria. Questo trattamento può funzionare per altre malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, il Parkinson e la SLA.
I medici dell'USC Neurorehabilitation Center hanno iniettato cellule staminali nel rachide cervicale ferito di un uomo di 21 anni recentemente paralizzato. Tre mesi dopo, ha mostrato un significativo miglioramento della sensibilità e del movimento in entrambe le mani.
Nel 2019, i medici del Regno Unito hanno curato per la seconda volta nella storia un paziente affetto da HIV, grazie all'efficacia delle cellule staminali. Dopo il trattamento con cellule staminali ematopoietiche allogeniche di un malato di cancro (con HIV) con linfoma di Hodgkin, il paziente ha iniziato una remissione a lungo termine dell'HIV - 18 mesi, che è continuata al momento della pubblicazione dello studio.
Sostituzione: rigenerazione degli organi e stampa 3D
Nel gennaio 2019, solo negli Stati Uniti, più di 113.000 persone stavano aspettando una coda per il trapianto di organi e ogni 10 minuti qualcuno viene aggiunto a quella coda.
Un numero enorme di persone che necessitano di "pezzi di ricambio" non arriva mai alle liste di attesa. E una media di 20 persone muoiono ogni giorno in attesa di un trapianto. Gli organi sono gravemente carenti.
La domanda eccessiva di donazioni di organi non farà che aumentare poiché la tecnologia, come le auto a guida autonoma, renderà il mondo un posto più sicuro. E molti donatori di organi sono la sfortunata conseguenza di incidenti automobilistici e motociclistici. Veicoli più sicuri significano meno incidenti e meno donatori.
Ovviamente, la medicina sostitutiva e riparatrice (rigenerativa) rappresenta un'enorme opportunità qui.
Commercianti di organi
L'amministratore delegato di United Therapeutics Martin Rothblatt, ex imprenditore aerospaziale (è stata la fondatrice di Sirius Satellite Radio), ha cambiato carriera negli anni '90 dopo che sua figlia ha sviluppato una malattia polmonare rara.
Oggi lavora nel settore della sostituzione degli organi. Inizialmente, Rothblatt si è concentrato sulla malattia polmonare mentre lavorava su un polmone sostitutivo. Per raggiungere questo obiettivo, la sua azienda, United Therapeutics, ha lavorato su diverse tecnologie in parallelo.
Polmoni di stampa 3D
Nel 2017, United ha collaborato con una delle più grandi società di stampa 3D del mondo - 3D Systems - per creare una stampante biologica al collagene e ha pagato un'altra società, 3Scan, per affettare i polmoni e creare una mappa dettagliata dei loro interni.
Il bioprinter di 3D Systems ora utilizza il metodo della stereolitografia. Un laser ultravioletto illumina una piccola pozza di collagene drogato con molecole fotosensibili. Ovunque si fermi il laser, il collagene si solidifica.
A poco a poco l'oggetto stampato è ricoperto di nuovi strati. La stampante può attualmente impilare il collagene a una risoluzione di circa 20 micrometri, ma sarà necessaria una risoluzione su scala micrometrica per garantire la funzione polmonare.
Dopo che gli scaffold di collagene dei polmoni sono stati stampati, il passaggio successivo consiste nell'iniettare cellule umane in essi, il cosiddetto processo di ricellularizzazione. L'obiettivo qui è utilizzare le cellule staminali che crescono sullo scaffold e si differenziano, fornendo in ultima analisi una funzionalità adeguata. Tutte le indicazioni sono che questo approccio potrebbe funzionare.
Nel 2018, il chirurgo sperimentale dell'Università di Harvard Harald Ott ha riferito di aver pompato miliardi di cellule umane (dal cordone ombelicale e dai polmoni tagliati) nel polmone di un maiale, privo delle proprie cellule. Quando la squadra di Ott ha ricollegato l'organo alla circolazione del maiale, ha manifestato una funzione rudimentale.
Umanizzare i polmoni di maiale
Un'altra strategia di produzione di organi Rothblatt è chiamata xenotrapianto, l'idea di trapiantare gli organi di un animale in esseri umani che necessitano di sostituzione.
Dato che gli organi di un maiale adulto sono simili per dimensioni e forma agli umani, United Therapeutics si è concentrata sulla modifica genetica dei suini per consentire agli esseri umani di utilizzare i propri organi. "Non è davvero un grosso problema", ha detto Rothblatt nel 2015. "Sta modificando un gene dopo l'altro."
Per raggiungere questo obiettivo, United Therapeutics ha effettuato una serie di investimenti in società come Revivicor e Synthetic Genomics e ha firmato importanti accordi di finanziamento con l'Università del Maryland, l'Università dell'Alabama e il New York Presbyterian / Columbia Medical Center per creare nuovi programmi di xenotrapianto di cuore, rene e polmone. rispettivamente. Rothblatt spera di vedere il primo trapianto umano in tre o quattro anni.
In preparazione per la giornata, United Therapeutics ha acquisito 132 acri di terreno nel Research Triangle Park e ha costruito un laboratorio medico di 140.000 metri quadrati che alla fine produrrà fino a 1.000 polmoni di maiale sani - xenolungs - da maiali geneticamente modificati ogni anno.
Sistemi di perfusione polmonare ex vivo
Oltre alla stampa 3D e all'ingegneria genetica dei polmoni di maiale, Rothblatt ha già avviato un terzo approccio a breve termine per migliorare la fornitura di polmoni a chi ne ha bisogno.
Solo il 30% circa dei potenziali polmoni donatori soddisfa i criteri di trapianto; di questi solo l'85% può essere utilizzato dopo l'arrivo al centro chirurgico. Di conseguenza, quasi il 75% dei possibili polmoni non finisce mai in un ricevente bisognoso.
E se questi polmoni potessero essere riparati? Questo è precisamente il prossimo approccio del dottor Rothblatt.
Nel 2016, United Therapeutics ha investito 41,8 milioni di dollari in TransMedics, una società del Massachusetts che sviluppa sistemi di perfusione ex vivo per polmoni, cuori e reni donati.
XVIVO Perfusion System prende polmoni di qualità marginale che inizialmente non soddisfacevano i criteri per il trapianto, esegue perfusione e ventilazione in condizioni termiche normali, in modo che i chirurghi possano rivalutare l'idoneità dell'innesto.
Sangue giovane e parabiosi
Cos'è la parabiosi? Si ritiene che le trasfusioni di sangue regolari di individui più giovani e fisicamente in forma possano rallentare significativamente il processo di invecchiamento. E questo sta già accadendo ora.
Studi di Stanford e Harvard hanno dimostrato che gli animali più anziani, quando trasfusi con il sangue di animali giovani, mostrano la rigenerazione in molti tessuti e organi.
È vero anche il contrario: i giovani animali invecchiano più velocemente quando ricevono sangue da animali più anziani. Capitalizzare su questa fontana virtuale della giovinezza è complicato.
Ambrosia
Una società, una startup con sede a San Francisco chiamata Ambrosia, ha recentemente avviato prove pratiche di parabiosi. Il loro protocollo è semplice: i partecipanti sani di età pari o superiore a 35 anni ricevono trasfusioni di plasma da donatori di età inferiore ai 25 anni e gli scienziati monitorano il loro sangue nei prossimi due anni, cercando di determinare indicatori molecolari di salute e invecchiamento.
Il fondatore di Ambrosia Jesse Karmazin si è interessato ad avviare una società di parabiosi dopo aver visto dati sugli animali impressionanti e studi sull'uomo all'estero: in ogni studio, i soggetti hanno sperimentato l'inversione dei sintomi dell'invecchiamento in quasi tutti i principali sistemi di organi. "Gli effetti sembrano essere quasi permanenti", dice. "È quasi come ripristinare l'espressione genica."
Introdurre le proprie cellule staminali del sangue del cordone ombelicale con l'avanzare dell'età può avere enormi benefici per la longevità. A seguito di un comunicato stampa della FDA nel febbraio 2019, Ambrosia ha smesso di trattare i clienti pochi mesi dopo l'inizio delle operazioni.
Resta inteso che la FDA ha sollevato preoccupazioni circa la pratica della parabiosi perché ad oggi vi è una marcata mancanza di dati clinici a supporto dell'efficacia del trattamento.
Elevian
All'altra estremità dello spettro della reputazione c'è Elevian, una startup dell'Università di Harvard. Elevian si avvicina alla longevità con un'attenta strategia basata sulla scienza. Peter Diamandis è diventato sia un consulente che un investitore presso Elevian.
Il CEO dell'azienda Mark Allen, M. D., si è unito a una dozzina di dottorandi di Harvard. I fondatori scientifici di Elevian sono entrati a far parte dell'azienda dopo aver identificato specifici fattori circolanti che possono essere responsabili dell'effetto "sangue giovane".
Un esempio: una molecola presente in natura nota come "fattore di differenziazione della crescita 11" o GDF11. Dopo la sua introduzione nei topi anziani, molti degli effetti rigenerativi del sangue giovane sono stati riprodotti, cuore, cervello, muscoli, polmoni e reni sono stati rigenerati.
In particolare, la supplementazione di GDF11 riduce l'ipertrofia cardiaca correlata all'età, accelera il recupero dei muscoli scheletrici, migliora la tolleranza all'esercizio, migliora la funzione cerebrale e il flusso sanguigno cerebrale e migliora il metabolismo.
Elevian sta sviluppando una gamma di agenti terapeutici che regolano il GDF11 e altri fattori circolanti. L'obiettivo è ripristinare la capacità naturale del corpo di rigenerarsi, che secondo Elevian può affrontare una serie di cause alla base di malattie legate all'età e invertire o prevenire molte delle malattie associate all'invecchiamento e prolungare l'aspettativa di vita sana.
Ci stiamo avvicinando all'immortalità?
Nel 1992, il futurista Leland Kaiser ha coniato il termine "medicina rigenerativa":
"Si evolverà una nuova branca della medicina che tenterà di cambiare il corso delle malattie croniche e in molti casi riparerà i sistemi di organi stanchi e indeboliti".
Da allora, la potente industria della medicina rigenerativa è cresciuta in modo esponenziale e si prevede che questa rapida crescita continuerà. È all'orizzonte un'estensione radicale della vita umana. Molto presto, otterremo tutti superpoteri rigenerativi che in precedenza appartenevano solo a una manciata di animali e supereroi dei fumetti.
Ilya Khel
