Les lézards peuvent développer des membres entiers. Les vers plats, les étoiles de mer et les concombres de mer poussent des corps entiers. Les requins remplacent constamment les dents perdues, poussant souvent plus de 20 000 dents au cours d'une vie. Comment transférer ces superpouvoirs pratiques aux personnes? Réponse: grâce à l'innovation de pointe en médecine régénérative. Alors que le big data et l'intelligence artificielle changent notre pratique médicale et inventent de nouvelles thérapies, la médecine régénérative vise à remplacer et rajeunir notre corps physique.
Tous les organes du corps humain peuvent-ils être renouvelés?
Trois technologies régénératives sont en cours de développement qui, ensemble, devraient nous permettre d'améliorer complètement et complètement et même de remplacer les organes vitaux de l'homme:
- Récupération: les cellules souches, moteur régénérateur du corps
- Remplacement: régénération d'organes et bio-impression
- Rajeunissement: sang jeune et parabiose
Plongeons dans la perspective de l'immortalité.
Renouvellement et cellules souches: le moteur régénérateur du corps
Les cellules souches sont des cellules indécises qui peuvent se transformer en cellules spécialisées - cœur, neurones, foie, poumons, peau, etc. Ils peuvent également se diviser pour produire plus de cellules souches.
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Un enfant ou un jeune adulte possède plusieurs de ces cellules souches et elles agissent comme un système de récupération intégré. Ils sont souvent appelés sur le site de la blessure ou de l'inflammation pour réparer et restaurer une fonction normale.
Mais avec l'âge, notre stock de cellules souches commence à diminuer d'un facteur 100 à 10 000, selon les tissus et les organes. De plus, les cellules souches subissent des mutations génétiques qui réduisent la qualité et l'efficacité du renouvellement et de la réparation de votre corps.
Considérez les cellules souches comme une équipe de réparateurs dans votre manoir nouvellement construit. Lorsque le manoir est neuf et que les réparateurs sont jeunes, il ne sera pas difficile de réparer quoi que ce soit. Mais à mesure que les réparateurs vieillissent et que leur nombre diminue, votre manoir décline progressivement et finit par s'effondrer.
Et si nous pouvions réparer et rajeunir la population de cellules souches?
Une option pour la récupération et le rajeunissement est d'extraire et de concentrer vos propres cellules souches adultes autologues à partir d'endroits tels que le tissu adipeux (ou adipeux) ou le pont osseux.
Ces cellules souches sont cependant moins nombreuses et ont subi des mutations (selon votre âge) par rapport au «code source» d'origine. De nombreux scientifiques et médecins préfèrent désormais une source alternative: obtenir des cellules souches du placenta ou du cordon ombilical resté après l'accouchement. Ces cellules souches, disponibles en grand nombre et contenant le logiciel intact du nouveau-né, peuvent être injectées dans les articulations ou par voie intraveineuse pour le rajeunissement et la revitalisation.
Considérez ces cellules souches comme des usines chimiques qui produisent des facteurs de croissance vitaux qui peuvent aider à réduire l'inflammation, combattre les maladies auto-immunes, augmenter la masse musculaire, réparer les articulations et même revitaliser la peau et repousser les cheveux.
Au cours des dix dernières années, le nombre de publications de recherche sur les cellules souches a augmenté 40 fois par an et le marché des cellules souches devrait atteindre 297 milliards de dollars d'ici 2022.
Les initiatives croissantes de recherche et développement d'options de traitement pour les maladies chroniques et la demande croissante d'options de traitement régénératif sont les forces motrices les plus importantes de cette industrie émergente.
Les biologistes dirigés par Koji Nishida de l'Université d'Osaka au Japon ont découvert une nouvelle façon de cultiver et de développer les tissus qui composent le globe oculaire humain. Les scientifiques peuvent faire croître la rétine, la cornée, le cristallin et plus encore en utilisant juste un petit échantillon de peau adulte.
Dans une étude de Stanford, sept des dix-huit survivants d'AVC qui ont accepté le traitement par cellules souches ont montré des améliorations significatives de la fonction motrice. Ce traitement peut fonctionner pour d'autres maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la SLA.
Des médecins du USC Neurorehabilitation Center ont injecté des cellules souches dans la colonne cervicale blessée d'un homme de 21 ans récemment paralysé. Trois mois plus tard, il a montré une amélioration significative de la sensibilité et du mouvement des deux mains.
En 2019, des médecins britanniques ont guéri un patient séropositif pour la deuxième fois de son histoire, grâce à l'efficacité des cellules souches. Après le traitement allogénique des cellules souches hématopoïétiques d'un patient cancéreux (avec VIH) atteint d'un lymphome de Hodgkin, le patient a commencé une rémission à long terme du VIH - 18 mois, qui s'est poursuivie au moment de la publication de l'étude.
Remplacement: régénération d'organes et impression 3D
En janvier 2019, rien qu'aux États-Unis, plus de 113000 personnes attendaient une file d'attente de transplantation d'organe - et toutes les 10 minutes, quelqu'un est ajouté à cette file d'attente.
Un grand nombre de personnes ayant besoin de «pièces de rechange» ne se retrouvent jamais sur les listes d'attente. Et 20 personnes en moyenne meurent chaque jour en attendant une greffe. Les organes font cruellement défaut.
La demande excessive de dons d'organes ne fera qu'augmenter à mesure que la technologie - comme les voitures autonomes - rendra le monde plus sûr. Et de nombreux donneurs d'organes sont la conséquence malheureuse d'accidents de voiture et de moto. Des véhicules plus sûrs signifient moins d'accidents et de donneurs.
De toute évidence, la médecine de substitution et de restauration (régénérative) présente ici une énorme opportunité.
Marchands d'orgue
Martin Rothblatt, PDG de United Therapeutics, ancienne entrepreneure de l'aérospatiale (elle était la fondatrice de Sirius Satellite Radio), a changé de carrière dans les années 1990 après que sa fille eut développé une maladie pulmonaire rare.
Aujourd'hui, elle travaille dans l'industrie du remplacement d'organes. Initialement, Rothblatt s'est concentré sur les maladies pulmonaires tout en travaillant sur un poumon de remplacement. Pour atteindre cet objectif, son entreprise, United Therapeutics, travaille en parallèle sur plusieurs technologies.
Impression 3D des poumons
En 2017, United s'est associé à l'une des plus grandes entreprises d'impression 3D au monde - 3D Systems - pour créer une bio-imprimante au collagène et a payé une autre entreprise, 3Scan, pour trancher les poumons et créer une carte détaillée de leurs entrailles.
La bio-imprimante 3D Systems utilise désormais la méthode de stéréolithographie. Un laser ultraviolet illumine un petit pool de collagène dopé avec des molécules sensibles à la lumière. Partout où le laser s'arrête, le collagène se solidifie.
Peu à peu, l'objet imprimé est envahi par de nouvelles couches. L'imprimante peut actuellement empiler le collagène à une résolution d'environ 20 micromètres, mais une résolution à l'échelle micrométrique sera nécessaire pour assurer la fonction pulmonaire.
Une fois les échafaudages de collagène des poumons imprimés, l'étape suivante consiste à y injecter des cellules humaines - ce que l'on appelle le processus de recellularisation. Le but ici est d'utiliser des cellules souches qui poussent sur l'échafaudage et se différencient, fournissant finalement une fonctionnalité appropriée. Tout indique que cette approche pourrait fonctionner.
En 2018, un chirurgien expérimental de l'Université de Harvard, Harald Ott, a rapporté qu'il avait pompé des milliards de cellules humaines (du cordon ombilical et des poumons coupés) dans le poumon d'un porc, dépourvu de ses propres cellules. Lorsque l'équipe d'Ott a reconnecté l'organe à la circulation du porc, il a manifesté une fonction rudimentaire.
Humaniser les poumons de porc
Une autre stratégie de production d'organes Rothblatt est appelée xénotransplantation, l'idée de transplanter les organes d'un animal chez les humains qui ont besoin de remplacement.
Étant donné que les organes d'un porc adulte sont de taille et de forme similaires à celles des humains, United Therapeutics s'est concentré sur la modification génétique des porcs pour permettre aux humains d'utiliser leurs organes. «Ce n'est pas vraiment un gros problème», a déclaré Rothblatt en 2015. "C'est éditer un gène après l'autre."
Pour atteindre cet objectif, United Therapeutics a réalisé un certain nombre d'investissements dans des sociétés telles que Revivicor et Synthetic Genomics et a signé des accords de financement majeurs avec l'Université du Maryland, l'Université de l'Alabama et le New York Presbyterian / Columbia Medical Center pour créer de nouveaux programmes de xénogreffe cardiaque, rénale et pulmonaire. respectivement. Rothblatt espère voir la première greffe humaine dans trois à quatre ans.
En prévision de la journée, United Therapeutics a acquis 132 acres de terrain dans le Research Triangle Park et a construit un laboratoire médical de 140000 mètres carrés qui produira à terme jusqu'à 1000 poumons sains de porcs - xenolungs - à partir de porcs génétiquement modifiés chaque année.
Systèmes de perfusion pulmonaire ex vivo
Outre l'impression 3D et le génie génétique des poumons de porc, Rothblatt a déjà entamé une troisième approche à court terme pour améliorer l'approvisionnement en poumons de ceux qui en ont besoin.
Seulement environ 30 pour cent des poumons de donneurs potentiels satisfont aux critères de transplantation; parmi ceux-ci, seuls 85% peuvent être utilisés après l'arrivée au centre chirurgical. En conséquence, près de 75% des poumons possibles ne se retrouvent jamais chez un receveur dans le besoin.
Et si ces poumons pouvaient être réparés? C'est précisément la prochaine approche du Dr Rothblatt.
En 2016, United Therapeutics a investi 41,8 millions de dollars dans TransMedics, une société basée au Massachusetts qui développe des systèmes de perfusion ex vivo pour les poumons, les cœurs et les reins donnés.
Le système de perfusion XVIVO prélève des poumons de qualité marginale qui ne répondaient pas initialement aux critères de transplantation, effectue la perfusion et la ventilation dans des conditions thermiques normales, de sorte que les chirurgiens puissent réévaluer l'aptitude du greffon.
Jeune sang et parabiose
Qu'est-ce que la parabiose? On pense que les transfusions sanguines régulières de personnes plus jeunes et en bonne forme physique peuvent ralentir considérablement le processus de vieillissement. Et cela se produit déjà maintenant.
Des études de Stanford et Harvard ont montré que les animaux plus âgés, lorsqu'ils sont transfusés avec le sang de jeunes animaux, présentent une régénération dans de nombreux tissus et organes.
L'inverse est également vrai: les jeunes animaux vieillissent plus rapidement lorsqu'ils reçoivent du sang d'animaux plus âgés. Tirer parti de cette fontaine virtuelle de jouvence est délicat.
Ambroisie
Une entreprise, une startup basée à San Francisco appelée Ambrosia, a récemment commencé des essais pratiques sur la parabiose. Leur protocole est simple: les participants en bonne santé âgés de 35 ans et plus reçoivent des transfusions de plasma de donneurs de moins de 25 ans, et les scientifiques surveillent leur sang au cours des deux prochaines années, essayant de déterminer des indicateurs moléculaires de la santé et du vieillissement.
Le fondateur d'Ambrosia, Jesse Karmazin, s'est intéressé à la création d'une entreprise de parabiose après avoir vu d'impressionnantes données animales et des études humaines à l'étranger: dans chaque essai, les sujets ont connu une inversion des symptômes du vieillissement dans presque tous les principaux systèmes organiques. «Les effets semblent presque permanents», dit-il. "C'est presque comme restaurer l'expression génique."
L'introduction de vos propres cellules souches de sang de cordon en vieillissant peut avoir d'énormes avantages pour la longévité. Suite à un communiqué de presse de la FDA en février 2019, Ambrosia a arrêté de traiter ses clients quelques mois après le début des opérations.
Il est entendu que la FDA a soulevé des inquiétudes concernant la pratique de la parabiose car à ce jour, il existe un manque marqué de données cliniques pour étayer l'efficacité du traitement.
Elevian
À l'autre bout du spectre de la réputation se trouve Elevian, une startup de l'Université de Harvard. Elevian aborde la longévité avec une stratégie prudente fondée sur la science. Peter Diamandis est devenu à la fois conseiller et investisseur chez Elevian.
Le PDG de la société, Mark Allen, M. D., a rejoint une douzaine de doctorants de Harvard. Les fondateurs scientifiques d'Elevian ont rejoint la société après avoir identifié des facteurs circulants spécifiques qui pourraient être responsables de l'effet «sang jeune».
Un exemple: une molécule naturelle connue sous le nom de «facteur de différenciation de croissance 11» ou GDF11. Après son introduction aux souris âgées, de nombreux effets régénératifs du sang jeune ont été reproduits, le cœur, le cerveau, les muscles, les poumons et les reins ont été régénérés.
En particulier, la supplémentation en GDF11 réduit l'hypertrophie cardiaque liée à l'âge, accélère la récupération des muscles squelettiques, améliore la tolérance à l'exercice, améliore la fonction cérébrale et la circulation sanguine cérébrale et améliore le métabolisme.
Elevian développe une gamme d'agents thérapeutiques qui régulent le GDF11 et d'autres facteurs circulants. L'objectif est de restaurer la capacité naturelle du corps à se régénérer, ce qui, selon Elevian, peut s'attaquer à un certain nombre de causes sous-jacentes des maladies liées à l'âge et inverser ou prévenir de nombreuses maladies associées au vieillissement et prolonger la durée de vie en bonne santé.
Sommes-nous proches de l'immortalité?
En 1992, le futuriste Leland Kaiser a inventé le terme de «médecine régénérative»:
"Une nouvelle branche de la médecine évoluera qui tentera de changer le cours des maladies chroniques et, dans de nombreux cas, réparera les systèmes organiques fatigués et affaiblis."
Depuis lors, la puissante industrie de la médecine régénérative a connu une croissance exponentielle et cette croissance rapide devrait se poursuivre. Une extension radicale de la vie humaine se profile à l'horizon. Très bientôt, nous gagnerons tous des super pouvoirs régénératifs qui n'appartenaient auparavant qu'à une poignée d'animaux et de super-héros de la bande dessinée.
Ilya Khel