Od zarania dziejów człowiek poszukuje recepty na nieśmiertelność. Pragnienie życia wiecznego towarzyszy nam w kulturze, religii i nauce. Pojęcia nieśmiertelności używa się w różnych znaczeniach, które w zależności od kontekstu mogą przybierać inną postać. Ich wspólną cechą jest opieranie się śmierci, życie przez nieskończenie długi czas.
Chyba najbardziej niezwykłą formą nieśmiertelności jest ta biologiczna. Jest to hipotetyczny stan, w którym możliwe jest całkowite uniknięcie śmierci. Przy obecnym rozwoju nauki, zastopowanie zegara biologicznego i przeciwstawienie się procesowi starzenia, jest niemożliwe. W świecie przyrody istnieją jednak organizmy, które pokazują, że w pewnym zakresie można oszukać prawa natury.
Nieśmiertelność na wyciągnięcie ręki
Topola osikowa wytwarza genety - osobniki powstałe z jednej zygoty - które mogą przetrwać nawet milion lat. Innym "oszustwem" śmierci jest stan zaniedbywalnego starzenia, który cechuje organizmy, w których albo nie następuje proces starzenia, albo jest on zbyt wolny, by dało się go stwierdzić. Osobniki, których starzenie się jest zaniedbywalne, nie mają maksymalnej długości życia, a ich zdolności reprodukcyjne z czasem nie maleją. Prawdziwą rekordzistką jest sosna długowieczna, która jest w stanie przeżyć nawet 5000 lat.
Zjawisko zaniedbywalnego starzenia się jest również przytaczane jako dowód możliwości opracowania technologii przedłużania życia u ludzi. Istnieją bowiem badania naukowe sugerujące, że proces starzenia zatrzymuje się u ludzi w wieku 90-100 lat, a śmiertelność stabilizuje na poziomie około 50 proc. rocznie. Wyniki te są kwestionowane w ostatnich latach, a na chwilę obecną nie odniesiono sukcesu w przedłużeniu życia u ludzi z ich wykorzystaniem.
Turritopsis dohrnii to jedyny znany przedstawiciel królestwa zwierząt, który po osiągnięciu dojrzałości płciowej, jest w stanie powrócić do stadium niedojrzałego płciowo. Dzięki tej umiejętności powszechnie uważa się, że ten gatunek stułbiopława jest w stanie uzyskać biologiczną nieśmiertelność. Naukowcy zastanawiają się, czy jest możliwość przeniesienia tej cechy do świata ludzi? Shin Kubota to jeden z najwybitniejszych na świecie specjalistów, który stułbiopławami zajmuje się od 15 lat.
Stułbiopławy to gromada parzydełkowców, która obejmuje około 3500 gatunków, w większości morskich. W ich rozwoju występują dwie postacie dorosłe: polip i meduza. To właśnie w wyniku następujących po sobie przemian, stułbiopławy są uważane przez naukowców za organizmy nieśmiertelne. Zjawisko to zaobserwował w 1988 r. 20-letni Christian Sommer, student biologii morskiej, który spędzał wakacje na włoskim wybrzeżu. Wśród organizmów, które zebrał, był mało wówczas znany naukowcom gatunek Turritopsis dohrnii. W późniejszym czasie zyskał on więcej mówiące nazwy "nieśmiertelnej meduzy" lub "meduzy Benjamina Buttona".
Sommer umieścił zebrane organizmy na szalkach Petriego i obserwował ich procesy rozrodcze. Po kilku dniach zauważył jednak, że przedstawiciele Turritopsis dohrnii, zamiast ulegać procesom starzenia, odmładzali się aż do najwcześniejszej fazy rozwoju, by ponownie rozwijać się normalnie. Minęło 8 lat, zanim w stosunku do tego stułbiopława użyto określenia "nieśmiertelny".
Od tego czasu przeprowadzono szereg badań nad Turritopsis dohrnii, w wyniku których lepiej poznano procesy zachodzące w stułbiopławach. Odwrócenie procesu starzenia następuje jedynie wówczas, gdy organizm choruje, zostaje zraniony lub doświadcza urazu ze strony czynników środowiskowych. Dochodzi wtedy do transdyferencjacji - procesu, w którym komórki macierzyste ulegają przeprogramowaniu, przekształcając się w innego rodzaju tkanki, także te pochodzące z innych listków zarodkowych.
Zaobserwowano, że komórki przeszczepionego szpiku kostnego mogą różnicować w neurony, astrocyty lub mikroglej. Z kolei komórki macierzyste mięśni i krwi mogą wzajemnie dawać obie tkanki. Napromieniowanym myszom przeszczepiono komórki mięśniowe, które po 6 tygodniach utworzyły średnio 56 proc. krwi obwodowej, co oznacza, że ich aktywność krwiotwórcza była 10-krotnie wyższa niż komórek szpiku. Natomiast komórki macierzyste szpiku transplantowane myszom z dystrofią mięśniową po 12 tygodniach wytwarzały 4 proc. włókien mięśniowych rozpoznawalnych na podstawie zawartości dystrofiny typu dzikiego. Transdyferencjacja komórek macierzystych może być związana ze środowiskiem, w jakim się znajdują, zgodnie z teorią nisz. Zjawisko to z powodzeniem może być wykorzystywane do autoprzeszczepów hodowanych komórek macierzystych. Gdyby faktycznie udało się zapanować nad tym procesem, człowiek mógłby żyć wiecznie.
Wciąż nie wiadomo jednak, dlaczego komórki stułbiopławów potrafią różnicować się nieskończoną liczbę razy. Odpowiedzieć na to pytanie cały czas próbuje wspomniany Shin Kubota, który mieszka w Shirahamie, na południe od Kioto. Japończyk upiera się, że jakikolwiek przełom w badaniach nad stułbiopławami może skutkować rewolucją w ludzkiej medycynie.
- Wykorzystanie tej samej zasady transdyferencjacji do organizmów ludzkich to moje największe marzenie. Pod względem genetycznym z meduzami mamy zaskakująco dużo wspólnego. Kiedy uda nam się już zrozumieć, w jaki sposób stułbiopławy potrafią się odmładzać, będziemy mogli dokonać wielkich rzeczy. Moim zdaniem możemy dać ludziom nieśmiertelność - powiedział Kubota.
Trzeba pamiętać, że Turritopsis dohrnii nie są w pełni "nieśmiertelne". Organizmy te w istocie bardzo łatwo zabić - niezwykle groźne są dla nich m.in. ślimaki morskie. Poza tym każdy przebyty proces transdyferencjacji oznacza, że w momencie gdy organizm wraca do swojej najwcześniejszej fazy rozwoju, zaczyna wzrastać już jako inny osobnik.
- Nieśmiertelność to kwestia semantyki. Trzeba pamiętać, że w przypadku Turritopsis dohrnii to komórki są nieśmiertelne, a nie sam organizm - podsumował japoński badacz.
Uczmy się od nowotworów
Przedłużyć życie ludzkie i jednocześnie pozbyć się największej "zarazy" XXI wieku, to marzenie wielu naukowców. Okazuje się, że studiując mechanizmy nowotworzenia i opanowując funkcje enzymu zwanego telomerazą, jest to możliwe.
Telomery to fragmenty chromosomów, zlokalizowane na ich końcach, które chronią je przed uszkodzeniami podczas kopiowania. Skracają się podczas każdego podziału komórkowego, a proces ten jest naturalnym "licznikiem podziałów". Chroni on komórki przed powstawaniem nowotworów, jednak przekłada się na proces starzenia. Większość "zdrowych" komórek organizmu z chwilą osiągnięcia wieku określanego mianem limitu Hayflicka, umiera. Ale średnio jedna komórka na trzy miliony wyrywa się ze śmiertelnego uścisku i zaczyna wytwarzać telomerazę, enzym odpowiadający za rekonstrukcję telomerów. Zamiast umrzeć, zaczyna się dzielić w niekontrolowany sposób i staje się komórką nowotworową.
Hipoteza badawcza jest prosta: wystarczy mechanizm powstawania telomerazy zaszczepić zdrowym komórkom organizmu, by zyskać życie wieczne. W praktyce nie jest to takie proste, ale naukowcy z filadelfijskiego Wistar Institute pod kierownictwem Emmanuela Skordalakesa, poczynili ogromne postępy w tej materii.
- Telomeraza to doskonały cel dla chemioterapii, gdyż jest to enzym aktywny w większości przypadków nowotworów, a jednocześnie nieaktywny w zdrowych komórkach. A to oznacza, że lek, który wyłączy działanie telomerazy, prawdopodobnie będzie skuteczny z wieloma rodzajami nowotworów, mając przy tym nieznaczne skutki uboczne - powiedział Skordalakes dla magazynu "Nature".
Telomeraza jest powszechnie uważana za cel numer jeden w poszukiwaniach uniwersalnego leku na różne rodzaje nowotworów. Mimo że takie badania są prowadzone już od ponad dekady, nikomu nie udało się wykorzystać blokady telomerazy do walki z nowotworami. Problemem jest sama budowa enzymu zawierającego fragmenty RNA - szablonu, na podstawie którego tworzone są końcówki telomerów.
Uczeni z Wistar Institute do badań wykorzystali nie tylko materiał genetyczny ludzi, ale również drożdży i owadów. Okazało się, że pewien gatunek chrząszcza - trojszczyk gryzący - dysponuje genem, który umożliwia produkcję telomerazy. Wykorzystując krystalografię rentgenowską, naukowcy obejrzeli trójwymiarową strukturę cząsteczek i w efekcie opracowali symulację ukazującą sposób działania enzymu.
- Prawdziwy przełom nastąpił, gdy odkryliśmy aktywną telomerazę u trojszczyka gryzącego. Kiedy odkryliśmy gen kodujący odpowiednie białka, przystąpiliśmy do pracy. Po raz pierwszy na własne oczy ujrzeliśmy, w jaki sposób telomeraza wydłuża telomery - dodał Skordalakes.
Odkrycie zespołu badawczego z Wistar Institute ma nie tylko kluczowe znaczenie w walce z nowotworami. Telomeraza może posłużyć także do stworzenia nowych terapii hamujących proces starzenia się ludzi. Uaktywnienie tego enzymu w sposób kontrolowany u dorosłych zdrowych ludzi może zaowocować powstaniem zdrowej i młodo wyglądającej tkanki. Ironią byłoby, gdyby obecnie jeden z najpotężniejszych przeciwników człowieka, jakim bez wątpienia jest każdy rodzaj nowotworu, był źródłem recepty na życie wieczne.
Jak długo może żyć człowiek?
Naukowcy wciąż nie mają pewności, czy ludzki organizm ma "zaprogramowane" limity długości życia. Niektórzy twierdzą, że jest nią granica 150 lat, podczas gdy inni przekonują, że takowego limitu nie ma. Nowe badania pozwalają spojrzeć na ten problem ze świeżej perspektywy.
Uczeni z Politechniki Federalnej w Lozannie (EPFL) przeprowadzili badania na stulatkach. Mimo iż ryzyko śmierci generalnie wzrasta przez całe życie, w końcu się ono wyrównuje i pozostaje na stałym poziomie ok. 50 proc.
- Po przekroczeniu 110. roku życia każdy kolejny rok podarowany od życia to jak rzut monetą. Jeżeli wypadnie orzeł, dożywasz kolejnych urodzin. Jeżeli wypada reszka, w pewnym momencie kolejnego roku umierasz - powiedział prof. Anthony Davison z EPFL.
W oparciu o dostępne dane wydaje się prawdopodobne, że ludzie mogą żyć co najmniej 130 lat, ale ekstrapolacja zebranych wyników badań sugeruje, że "nie ma limitu ludzkiego życia". Wnioski te są zbieżne z analizami statystycznymi przeprowadzonymi na osobach w podeszłym wieku.
- Każde badanie ekstremalnej starości, czy to statystyczne, czy biologiczne, będzie wiązało się z ekstrapolacją. Udało nam się wykazać, że granica długości życia 130 lat nie istnieje - teraz powinniśmy być w stanie potwierdzić to przez zebrane dane - dodał prof. Anthony Davison z EPFL.
Mimo iż ludzie teoretycznie mogą żyć ponad 130 lat, nie oznacza to, że doświadczymy tego w niedalekiej przyszłości. Statystyka wykazała, że nawet w przypadku 110-letniej osoby szanse na dożycie do 130. urodzin wynoszą ok. jeden na milion. Nie jest to niemożliwe, ale bardzo mało prawdopodobne.
Najdłużej żyjącym człowiekiem, którego metryka została jednoznacznie potwierdzona, była Francuzka Jeanne Calment, która przeżyła 122 lata i 164 dni.
Wyniki badań opublikowane w "Nature Communications" wskazują, że każdy gatunek (w tym człowiek) ma względnie stałe tempo starzenia się w wieku dojrzałym. Wszelkie wysiłki przeciwstarzeniowe prawdopodobnie nie mają na nie wpływu. Wnioski są być może smutne, ale jednoznaczne: nie da się oszukać śmierci. Średnia długość życia może wzrastać w wyniku lepszych czynników środowiskowych, ale koniec końców wszyscy zmierzamy w kierunku starzenia się i umierania.