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通過生物科技實現長壽有什么路徑?
發布:2024-10-26 19:30:48 瀏覽:
通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖1)

圖片來源@unsplash

鈦媒體注:本文來自于微信公眾號硅谷洞察(ID:guigudiyixian),作者為Toby Tong,鈦媒體經授權發布。

尋求長壽的方法有很多,其中最簡單粗暴的思路之一,就是我們把身體(除大腦以外)看成容器,然后在衰老的時候把大腦從衰老的身體移出,放到年輕的身體中。

這種想法聽起來似乎是異想天開,而實際上,換腦術雖然離我們還有些距離,但換頭術近年來已有科學家在嘗試。

2017年意大利和中國的一個聯合研究團隊就實現了非活體的第一例頭移植外科實驗模型。而2019年3月,該團隊宣布,他們通過使用聚乙二醇重建了狗橫向斷開的脊髓。

此外,通過器官再生和移植實現年齡逆轉,也是尋求長壽的思路之一。

其它實現長壽的路徑還有什么呢?X Prize基金會近期發布報告《長壽的未來》(The Future of Longevity ),對長壽科技的十二大關鍵突破技術進行了梳理,并對其對應的可能實現的時間點進行了預測。

通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖2)

X Prize 基金是個什么神奇的機構?

該基金會通過贊助或組織競賽的方式,鼓勵有益于全人類的技術發展。例如,它曾經跟Google合作舉辦月球探測器設計競賽——月球 Xprize、跟諾基亞合作舉辦醫療保健領域傳感器設計競賽XCHALLENGE等。

2016年,硅谷洞察曾專訪參與Google月球 Xprize 的以色列團隊SpaceIL團隊。(感興趣可以點擊閱讀:谷歌的登月計劃,將被某中東神秘力量搶先實現)

截至目前,X prize共舉行了8場不同主題的競賽,而 Longevity X (長壽X大賽) 作為基金會近期開啟的一個項目,旨在全球范圍內尋找延緩衰老的解決方案。

通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖3)

該項目背后的俄羅斯億萬富豪謝爾蓋·楊(Sergey Young)也是個傳奇人物。作為長壽愿景基金的創始人,他一直致力于投資能延長人類壽命的前沿技術。而截止2019年9月,他已在人類延長壽命的科學技術研發上投資了大約1億美元,希望由此達成“讓人類活200歲”的愿景。

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這份由X prize最新發布的《長壽的未來》報告,廣泛地吸納了來自高校、企業、組織以及個人的研究。

下面讓小探結合這份報告,挑選其中五個關鍵技術突破點,來和大家一起探討長壽科技的未來。

這五大關鍵技術,從“建立共享數據—測量生物標記物—動物逆齡化實驗—人體模擬實驗—大腦分離探索”等五個方面,繪制了從機器分析到動物實驗再到人類研究的長壽技術發展路線圖,每項技術都提出了規模應用的時間點。

概念證明預計時間:2022年

大規模使用預計時間:2030年

科研離不開數據的收集和處理。報告認為,對衰老的研究需要一個實時更新的健康數據庫,涵蓋人的基本體征、生活習慣和行為的數據。一旦數據庫建成,科學家將有更充足的樣本來研究衰老,甚至對老年人在時間維度(如以分鐘為單位)上進行更精細化的個性化醫療。

通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖5)

目前,個人的實時健康數據主要采集自各類可穿戴式設備,例如蘋果手表等。但各家公司的數據并未在統一的平臺上保存和管理。如Apple Watch采集到的數據整合到蘋果健康應用Health中管理。此外,純粹的體征數據(如心跳、體溫)意義不大,我們還需要結合行為(如最近幾個小時是否有飲酒)、健康狀況(如高血壓)、藥物服用等多維度的信息才能為研究提供更多的價值。

一個理想的數據庫,需要兼具共享性、中立性、匿名性, 并保持終端用戶與數據的對應性。目前區塊鏈技術應用到這一領域潛力最大。此外,區塊鏈技術還有激勵性質。

政府和醫療公司一直以來投入大量資金用于收集大眾健康、行為數據。結合區塊鏈的激勵機制,未來可將這些費用直接用于激勵用戶主動上傳健康數據,降低單位數據的獲取成本,增加數據的隱私性和安全性。

概念證明預計時間:2025年

大規模使用預計時間:2030年

目前,沒有任何標記物能完整測量和捕捉衰老的過程,生物性衰老缺乏統一的量化標準。因為各類測量結果不一定具備可比性,影響了該領域的研究進展。

但表觀遺傳時鐘(Epigenetic Clocks)這一生物標記物近期受到了很多關注,并已經用于抗衰老方向的人類臨床試驗研究 。

什么是表觀遺傳時鐘呢?

表觀遺傳時鐘主要存在于我們每個人的表觀基因組中,即對DNA加以標記的化學修飾,如甲基化等。這些標記會影響我們蛋白質的合成,從而影響我們性狀的表現(如單/雙眼皮),還會在我們不同的生命階段發生變化,反映我們的生物學年齡。

通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖6)

(干細胞分化,圖片來自網絡)

此外,干細胞耗竭也是衰老的一種表現。對應地,組織的再生能力隨著年齡的增加而衰弱。干細胞的耗竭將會減弱免疫系統、導致肌肉損失、骨質量下降以及傷口愈合能力的降低。

另外,基因不穩定性也和衰老密切相關。就跟程序會出bug一樣,生物在生命各個階段會積累基因突變、缺失等問題(當然生物也存在一套糾錯機制,但是不可能百分百糾錯)。而隨著年齡的增長,基因缺陷也會積累,所以對應地可以通過研究基因不穩定性來研究生物性衰老。

以下是目前測量生物性衰老的十個生物標記物,感興趣的小伙伴可以繼續研究下~

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概念證明預計時間:2025年

大規模使用預計時間:2035年

就和其他所有醫療技術發展一樣,在人類進行年齡逆轉實驗之前,需要在動物身上實現。通過有效逆轉衰老的動物,將有力地證明人類可以逆轉年齡,并且幫助人們更好地、更全面地理解老化過程。而目前,這一結果不僅在動物身上實現了,還在不久之前在人類身上實現了!

著名生物學家Gregory M. Fahy是長壽科技的明星人物,也是二十一世紀醫學公司的CEO。今年9月,Gregory 及他的團隊發表了一篇關于人類年齡逆轉成功的論文,這也是人類生物學年齡第一次被逆轉。

通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖8)

(Gregory M. Fahy團隊論文截圖)

Gregory的報告顯示,他們通過某種方法再生了胸腺(一種免疫器官,隨著年齡增長會萎縮),對10位患者進行了一年的治療后發現,樣本人群的老年疾病的風險指數有所降低,同時在生物學年齡上比治療前年輕了2.5歲糖心vlog入口。此外,在停止治療處理后,這種效果甚至可以持續達到6個月之久!

雖然此次實驗的樣本數量只有不到十人規模,同時沒有對照組進行對比,結論只是初步性的。但不管怎么說,這也是是第一個在動物年齡逆轉基礎上,通過人為老齡化干預行為增加了人類壽命(表觀遺傳維度)上的報告,給未來人類年齡實現逆轉帶來希望。

概念證明預計時間:2040年

大規模使用預計時間:2045年

通常,為了在人體實驗中將藥物對志愿者的傷害最小化,我們會在與我們相似的試驗體上做實驗。但這也導致藥物研發昂貴、審批耗時。在最理想的條件下,如果我們建立了足夠精確、準確的人體模型,那么在藥物研發上可以省去哺乳動物甚至是人體實驗時間。

目前,芯片實驗室技術(Lab-on-a-chip, LOC)能夠實現人體模型效果。該技術能把一個或者多個常規實驗室的功能(比如分離、檢測)整合到一塊芯片(一般為幾平方厘米)上,從而完成不同的生物和化學反應過程。這也是未來規?;?、集成化的一種技術趨勢。

不過,由于芯片實驗室的成本偏高,目前還無法投入規?;褂谩M瑫r,由于想要達到人體模型的理想條件,芯片的復雜程度有待提高,需要不僅模擬出人體的組織、器官層,同時還要模擬組織間的血液循環。

通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖9)

概念證明預計時間:2025年

大規模使用預計時間:2035年

正如前文所談到的,這是一種比較簡單粗暴的方法。人在衰老的時候把大腦從衰老的身體遷移到年輕的身體中,要依賴換腦術。

雖然換腦手術離我們還太遠,但換頭術近年來已有科學家在嘗試。

2017年11月,意大利神經外科專家塞爾吉奧·卡納韋羅( Sergio Canavero)就宣布,他和自己的合作伙伴,哈爾濱醫科大學教授任曉平成功地把頭顱從一具尸體移植到另外一具尸體上。

通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖10)

(實驗志愿者Valery Spiridonov)

通過生物科技實現長壽有什么路徑?(圖11)

(圖自Mirror)

后來,塞爾吉奧也曾經有機會在活人身上操作。俄羅斯一名肌肉萎縮癥的男子本來志愿在2017年接受這一手術,但是后來這名男子找到了真愛,隨后退出了實驗。

但愛丁堡大學神經發育學教授Catherina Gwynne Becker認為,換頭手術中活體的脊髓連接才是一個真正的難題。

一般人體外周神經損傷后可以再連接、重建,比如手臂神經斷裂重連在術后可以恢復運動tangxin。但是脊髓屬于中樞神經,損傷再生是世界難題,這也就是為什么脊髓受損容易導致癱瘓。

此外,Becker還認為,衡量頭部移植是否真正成功,要看病人的存活時間,以及頭部能否控制運動機能。但是在死亡生物體上做這樣的實驗根本判斷不出來效果如何。

關于上面的實驗里小探沒有能查到更多的細節。但是有意思的是,在2019年3月份塞爾吉奧和任曉平在《國際外科神經病學期刊》上發布了他們新的進展,宣布他們通過使用聚乙二醇重建了狗橫向斷開的脊髓。這或許意味著活體上的核心難題已經離被攻克不遠了。

除了以上的5個關鍵技術,本次報告還梳理了長壽科技的另外7項關鍵突破技術,它們分別是:

  • 熱量限制:限制卡路里的攝入,同時消除副作用

  • 早期診斷:對衰老性疾病的早期診斷

  • 準備老化:通過使用同一套方案來延遲至少三種衰老性疾病的出現

  • 恢復平衡:對機體吸收營養物質能力以及關鍵生物分子的生物體利用率的連續性分析

  • 理解衰老:建立一套關于衰老的成熟理論

  • 加強鍛煉:在不運動的情況下,獲取運動的益處

  • 年齡捕獲:利用一種技術延遲人體衰老至少一年,目前在哺乳類動物上實驗

  • 對長壽的探索永無止境,《長壽的未來》提到的關鍵技術也為我們打開了新世界的大門。對于這些通過破譯人體密碼延緩衰老的技術,你怎么看?歡迎在評論區留言!

(感興趣可以閱讀:報告鏈接 https://www.xprize.org/articles/future-of-longevity-blog-post)

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