3D принтери та хробаки: як людство подолає старіння

Чоловік Копирайт изображения Getty Images

Вчені в усьому світі вже багато років намагаються здолати найважчу людську хворобу - старіння. Можливо, в цьому нам допоможуть 3D-принтери та хробаки.

Коли сонячним техаським ранком молекулярний біолог Мен Ван поспішала до своєї лабораторії, вона й уявити не могла, що там на неї чекає.

Десятки тисяч хробаків звивалися у коробках. Поглянувши на них, вчена раптом зрозуміла: те, що вона бачила перед собою, могло вилікувати найбільш тяжку недугу людства: старіння.

Хвороби, пов'язані зі старінням, як-от рак, ревматизм, хвороба Альцгеймера, щодня в усьому світі вбивають 100 000 людей. Але дедалі більше вчених переконані, що цього можна уникнути.

Зуби - ознака довголіття

Що насправді означає старіння? Якщо збільшити зображення людини до молекулярного рівня, можна побачити невеликі дефекти в клітинах, тканинах і органах, які поступово поширюються.

Зрештою весь організм починає страждати від накопичення пошкоджених клітин.

"У той момент, коли організм більше не здатний відновлювати себе, починається старіння", - пояснює данський лікар Кааре Крістенсен.

Крістенсен працював лікарем багато років, поки одного разу не зрозумів, що він хоче не лікувати вже хворих людей, а зупинити саму появу хвороб. Відтоді він очолив Данський центр з дослідження старіння.

Він зазначає, що ситуація в цілому покращилася. У середині 1800-х років очікувана тривалість життя становила близько 40 років у більшості країн світу. Сьогодні деякі країни Північної Європи наближаються до 80 років, а решта планети наздоганяє.

Чоловік Копирайт изображения Getty Images
Image caption Дедалі більше вчених упевнені, що ми можемо подолати хвороби, пов'язані зі старінням

Це насамперед пояснюється зниженням дитячої смертності, а не подовженням тривалості життя людини. Однак є й інша позитивна тенденція.

"Сьогодні люди доживають до старшого віку з кращим станом здоров'я, ніж раніше, - пояснює Крістенсен. - І одним зі свідчень цього є кращий стан зубів у них. Зуби у людей похилого віку стають краще з кожним десятиліттям.

Зуби - це своєрідний показник загального здоров'я, зазначає фахівець. Адже їхній стан безпосередньо впливає на правильне харчування та отримання необхідних поживних елементів.

Зуби також можуть вказувати на стан здоров'я тих чи інших органів нашого тіла.

За словами Крістенсена, у літніх людей сьогодні кращими є не тільки зуби, але й результати в тестах IQ, що дослідник пов'язує з поліпшенням умов життя в усьому світі.

"Це все разом: кращі умови життя, краща освіта... і робота, якою ви займалися", - додає він.

Але як довго таке покращення зможе продовжуватися?

Світовий рекорд довголіття належить француженці Жанні Луїзі Калман, яка дожила до 122 років. Але цікаво те, що вона померла 1997 року - понад 20 років тому. З того часу багато що змінилося.

Органи на 3D-принтері

Біофізик Тухін Боумік, родом із сім'ї медиків з індійського міста Бангалор, пригадує, як його батько та дядьки обговорювали пацієнтів за обіднім столом.

Щоразу коли він запитував, чому вони не врятували життя, батько відповідав, що вони зробили все, на що була здатна медицина. Тобто медицина мала свої обмеження.

Пара Копирайт изображения Getty Images
Image caption Сьогодні люди доживають до старшого віку здоровішими, ніж раніше. Одним із доказів цього є кращий стан зубів у літніх людей

"І тоді я казав: "Гаразд, я не хочу бути лікарем, я стану тим, хто змінить медицину", - згадує Боумік.

Дослідник зазначає, що смерть від старості часто пов'язана з порушенням функцій життєво важливих органів, як-от серце, легені або печінка.

Якщо пацієнт отримає життєздатний орган від донора, медики, як батько Боуміка, могли би дарувати людям другий шанс на життя.

Втім, все не так просто.

Людей, яким потрібна пересадка органів, більше, ніж донорів. Пацієнти похилого віку в усьому світі чекають у довгих чергах на нові нирки або серце, але знайти відповідний орган дуже складно. У багатьох випадках людина вмирає не дочекавшись.

Тоді Боумік замислився про штучне створення органів. Він захопився ідеєю навчитися друкувати живі органи, які не відторгне організм пацієнта.

"Скажімо, потрібна печінка, за допомогою комп'ютерної томографії або МРТ можна визначити точний розмір і форму органу", - пояснює свою ідею дослідник.

А потім надрукувати його не з чорнил, а білків і клітин, і не просто клітин, а власних клітин пацієнта. Таким чином, ризик відторгнення органа знижується.

Боумік і його команда вже створили першу в Індії штучну тканину печінки людини. Наступний крок - збільшити її до розмірів мініатюрної копії людського органа.

Жінки Копирайт изображения Getty Images
Image caption На думку вчених, міленіали житимуть до 135 років

На думку вченого, це вдасться зробити за п'ять років. Це буде портативний зовнішній пристрій, який пацієнти зможуть носити з собою.

А через вісім-десять років вчений сподівається досягти головної мети - створити повністю життєздатну печінку, яку можна трансплантувати в організм людини.

Але якщо в людини припиняє функціонувати якийсь орган, чи означає це, що її природний цикл життя просто добігає кінця? А якщо серце і легені також виходять з ладу?

Боумік вважає, що кожен випадок є індивідуальним.

"Якщо замінити пацієнту орган, який був основною причиною смерті, людина могла би прожити ще 20 років. У нього, приміром, могла відмовити печінка, але мозок і серце працюють", - зазначає вчений.

Тож якою може бути наша тривалість життя? З огляду на такі інновації, люди, які народилися у 1981 році та пізніше, мають усі шанси дожити до 135 років, вважає науковець.

Досвід хробаків

Бабуся Мен Ван померла, коли їй виповнилося 100 років. Вона була здоровою й активною до самого кінця. Спостерігаючи, як вона старіє, Ван почали замислюватися про процес старіння.

Тепер Ван - професор молекулярної генетики у медичному коледжі Бейлора в США. Дослідниця проводить експерименти в одній з найцікавіших нових галузей медицини - мікробіомі людини.

"Це крихітні мікроорганізми, які живуть разом з нами, від травного тракту до шкіри, - каже вона. - Отже, вони скрізь".

Їх не видно неозброєним оком, але наш мікробіом повсюди всередині й ззовні нашого тіла. Він складається переважно з бактерій, але також містить гриби, віруси та інших мікробів.

У минулому вчені не приділяли йому особливої уваги. Але тепер ми знаємо, що мікробіом має величезний вплив на наш організм.

Чоловік Копирайт изображения Getty Images
Image caption Можливо, ключ до старіння лежить у людському мікробіомі?

Останні дослідження свідчать, що наш мікробіом виконує функцію не менш важливу, ніж будь-який інший орган. Він може впливати навіть на нашу поведінку, а також на реакцію організму на ліки.

Ванг вирішила дізнатися, чи може мікробіом впливати на старіння організму. Щоби перевірити цю гіпотезу, вона взялася досліджувати певний вид хробака, який живе всього два-три тижні - достатній строк для проведення "експерименту протягом всього життя".

Чи житиме хробак довше, якщо змінити його мікробіом, поставила собі питання вчена.

Ван обрала один вид бактерій, який живе в кишківнику хробака, відредагувала його гени та нагодувала дві групи хробаків бактеріями зі зміненим геномом.

Через три тижні - строк, коли тварини повинні були померти - вона перевірила їхній стан.

"Я була дуже збентежена, оскільки кілька хробаків не померли", - згадує вона.

Чоловік Копирайт изображения Getty Images
Image caption Деякі дослідження показують, що коригування нашого мікробіому може подовжити життя

У звичайних черв'яків у цей період відбувається зниження фізичної активності, але істоти з новим мікробіомом не лише енергійно рухалися, але й були менш схильні до захворювань.

Наразі Ван продовжує схожі тести на мишах. Можливо, колись лікарі зможуть призначити нам таблетки з таким самим ефектом. Але наскільки вистачить їхньої дії?

"Дехто з моїх колег вважає, що люди можуть жити 200, 300 років, - каже вчена. - Але, на мою думку, і 100 років - чудове число".

Термін придатності

Коли наш організм старіє, в ньому відбувається дещо дивне. Коли клітини старіють, вони діляться, замінюючи таким чином ті, що загинули або зносилися. Проте цей процес не ідеальний. Що частіше клітина ділиться, то швидше вона перетворюється на "постарілу" клітину.

Життєвий цикл таких клітин добігає кінця, але замість того, щоби померти, вони продовжують життєдіяльність, передаючи інформацію іншим клітинам і завдаючи, таким чином, шкоди організму.

"Такі клітини наче говорять: "Ми старі, але ми перебуваємо в організмі приблизно стільки ж часу, скільки й ви, хлопці, тож ви теж, напевно, вже старі", - зазначає Лорна Герріс, професор молекулярної генетики з Англійського університету в Ексетері.

Ці старі клітини "заражають" інші клітини старістю, і з віком таких клітин стає дедалі більше.

Але Герріс, здається, винайшла спосіб боротися з такими клітинами-хуліганами. Деякий час тому дослідниця провела експеримент, вона нанесла хімічну речовину на старі клітини шкіри.

Жінка Копирайт изображения Getty Images
Image caption З віком дедалі більше клітин починають сигналізувати іншим клітинам, що вони теж повинні старіти

Аби перевірити вік клітин в ході експерименту, дослідники застосували барвник, який позначав синім кольором клітини, що почали старіти.

"Я очікувала, що старі клітини залишатимуться синіми, - розповідає Герріс. - Але після нанесення речовини, вони стали більше схожі на молоді клітини".

Експеримент повторили приблизно дев'ять разів, згадує Герріс.

Клітини не лише припинили старіти, але й омолоджувалися. Вперше в історії науки старіння клітин людини вдалося зупинити.

Дехто вирішив, що секрет довголіття нарешті знайдено. Геррі почала отримувати телефонні дзвінки від інвесторів і вчених з усього світу.

Але дослідниця не схильна вірити у вічне життя. Людський організм має природний строк служби. Втім, її відкриття може прокласти шлях для створення нового покоління препаратів від деменції та серцево-судинних захворювань.

Чоловік Копирайт изображения Getty Images
Image caption У ході нещодавнього експерименту вчені змогли зупинити старіння в клітинах людини

"Я сподіваюся, що ми зможемо одним методом боротися з кількома проблемами одразу, і таким чином, подовжимо людям життя до відведеного їм природою строку", - говорить Херріс.

Однак повернемось до питання: скільки може прожити людина?

Можливо, одного дня ми зможемо замінювати пошкоджені органи, приймати добавки, які омолодять наш мікробіом, і зупиняти старіння клітин.

Скільки років ми зможемо прожити ще у такому разі? Якщо вірити Тухіну Боуміку, тривалість життя міленіалів може сягнути 135 років.

А тоді, на початку XXII століття, хтозна, що ще стане можливим?

Прочитати оригінал цієї статті англійською мовою ви можете на сайті BBC Future.

Хочете отримувати головні статті в месенджер? Підписуйтесь на наш Telegram.

...

Новини на цю ж тему