Mekanismo ng “Biostasis” ng Water-Bear Maaaring Maging Susi sa Pagpapahaba ng Buhay ng Tao

Biostasis at Ang Di-Matay na Water Bears

Sa pag-aaral ng biyolohiya at medisina, palaging interesado ang mga mananaliksik na tuklasin kung ano ang tila “kulang” sa ibang species kumpara sa tao. Kabilang na dito, halimbawa, ang resistensya ng mga pating sa kanser, ang imortal na jellyfish, ang epekto ng paglimita ng kaloriya sa pagtaas ng haba ng buhay ng mga daga at unggoy, at ang kakayahan ng mga reptilya na mag‑regenerate.

Isa pang hayop na nakahihikayat sa mga mananaliksik sa loob ng dekada ay ang “water bear,” “moss‑piglets,” o tardigrade. Ito ay isang grupo ng 1,100 na species na malapit sa arthropods (insekto, crustacean). Sila ay napakaliit, mas mababa sa 1mm / 0.04 pulgada ang laki, at nabubuhay sa mga kapaligirang mayaman sa tubig tulad ng buhangin, lumot, namumulaklak na halaman, at sariwa at maalat na tubig.

Pinagmulan: Britannica

Ang nagpapasikat sa mga tardigrade ay ang kanilang napakamatibay na resistensya sa matinding kondisyon ng kapaligiran. Maaari nilang ilagay ang kanilang sarili sa isang estado ng biostasis, o “tun” state, kung saan ang kanilang metabolismo ay 0.01% lamang ng normal na kondisyon.

Ang kakayahang ito na pumasok sa biostasis ay nagbibigay sa mga tardigrade ng napakamatinding resistensya laban sa pagkatuyo, na nagpapahintulot sa kanila na maghintay ng mga taon at kalaunan ay mga dekada hanggang sa bumalik ang tubig.

Napatunayan din na kaya nilang mabuhay sa vacuum ng 8 araw at 3 araw sa atmospera na walang oxygen na helium. Nakaligtas din ang mga specimen sa temperatura na kasing lamig ng −272 °C / −458 °F sa loob ng ilang oras, kasing lamig ng −190 °C / −310 °F (likidong hangin) sa loob ng 21 buwan, at kasing init ng 148 °C / 300 °F.

Kaya hindi nakapagtataka na kung kahit isang bahagi lamang ng kahanga‑hangang resistensyang ito sa pamamagitan ng biostasis ang maipapatupad sa tao, maaari nitong radikal na baguhin ang kalusugan ng tao at marahil ang haba ng buhay.

Mga Protina ng Biostasis

Natuklasan ng mga mananaliksik na sina Silvia Sanchez‑Martinez at Thomas Boothby mula sa University of Wyoming na ang resistensya ng mga tardigrade ay maaaring pinapagana ng mga tiyak na protina na tinatawag na CAHS (Cytoplasmic Abundant Heat Soluble).

Sa isang kamakailang nailathalang papel na pinamagatang “Labile assembly of a tardigrade protein induces biostasis,” ipinakita nila na ang mga bagong natuklasang protinang ito ay nagpapabagal ng metabolismo, na tumutulong sa mga tardigrade na makaraos sa napakamatinding kondisyon ng kapaligiran na hindi nila kayang lampasan kung wala ang biostasis.

Ang pagtuklas na ito ay nakabatay sa mga naunang pananaliksik ng parehong mga siyentipiko, na nagpapakita na ang mga protina ng tardigrade ay maaaring magamit upang patatagin at panatilihin ang produktong parmasyutiko na human blood clotting Factor VIII sa temperatura ng silid. Karaniwan itong napaka‑marupok na molekula na nasisira kapag hindi nasa tamang saklaw ng temperatura.

Pag‑unawa sa mga Protina ng Biostasis

Sinuri ng pananaliksik ang ilang bagay tungkol sa mga protinang ito. Una, sinubukang maunawaan ang protein sequence na responsable sa kanilang proteksiyon. Pangalawa, sinubukang maunawaan kung paano nila isinasagawa ang kanilang tungkulin.

Natuklasan nila na ang mga CAHS protein ay maaaring bumuo ng isang gel‑like na estruktura. Kapag muling nadilute, ang gel na ito ay maaaring bumalik sa likidong estado. Ito marahil ang pangunahing mekanismo na nag‑aaktibo ng mga CAHS protein kapag may pagkatuyo, ang pangunahing banta sa mga tardigrade sa kalikasan.

Natuklasan din nila na ang mga CAHS protein ay may “dumbbell” na 3D na konfigurasyon, at binubuo ng halos 3 bahagi.

Pinagmulan: Protein Science

Ang kakayahang bumuo ng gel ay pangunahing nauugnay sa β sheet na may interaksyon ng β‑sheet 3D na estruktura, na nagreresulta sa pagbuo ng kumplikado, tubo‑katulad na mga estruktura.

Pinagmulan: Protein Science

Sa pangkalahatan, ang gel na nabuo ng mga CAHS protein ng tardigrade ay nagpapabagal ng metabolismo ng selula mula sa loob. Ipinakita din nila na ang pagpapabagal ng metabolismo na ito, at walang ibang epekto, ang responsable sa pagtaas ng antas ng kaligtasan.

Pinagmulan: Protein Science

Paglalapat ng Resilience ng Tardigrade sa Pamamagitan ng Biostasis sa Tao

Mga CAHS Protein sa mga Selulang Tao

Ang mga mananaliksik ay nag‑genetically engineer din ng mga selulang tao na pinalaki sa laboratoryo upang makagawa ng CAHS protein. Ipinakita ng mga selulang ito ang pagtaas ng antas ng kaligtasan kapag humaharap sa osmotic stress.

Pinagmulan: Protein Science

Pinatunayan nila na ang parehong β‑sheet na interaksyon at katangian ng pagbuo ng gel na mahalaga sa kaligtasan ng tardigrade ay responsable rin sa pagtaas ng resistensya ng mga binagong selulang tao.

Sa huli, ipinakita nila na ang biostasis na idinulot ng protina ng tardigrade sa mga selulang tao ay maaari ring baliktarin sa mga tao.

Mga Aplikasyon sa Anti‑Aging

Ang pagtanda ay kadalasang kaugnay ng mga aktibidad ng metabolismo at oksidasyon. Lalo na kapag ito ay sinamahan ng stress sa selula na dulot ng mga kemikal, polusyon, o pangkalahatang masamang kondisyon ng kapaligiran.

Itinuturing ito bilang isa sa mga pangunahing dahilan kung bakit ang pagbabawas ng pagkuha ng kaloriya ay karaniwang nagpapahaba ng buhay ng maraming organismo.

Dahil mukhang kayang pababain ng mga CAHS protein ang metabolismo kapag may stress, maaari rin itong makatulong na bawasan ang isa sa mga pangunahing sanhi ng pagtanda.

Mga Aplikasyon sa Bioteknolohiya

Medisina

Isa pang posibleng aplikasyon ng mga CAHS protein ng tardigrade ay sa pagpepreserba ng mga biomolekula ng parmasyutiko at mga nakaimbak na selula. Ang ginawa noon para sa blood clotting Factor VIII ay maaaring ilapat sa mga medikal na paggamot tulad ng mRNA vaccines, stem cells, hormones, gamot, atbp.

Posibleng kahit ang pagkain ay makinabang mula sa paggamit ng mga protinang ito upang pahabain ang kanilang shelf life nang hindi kinakailangang i‑freeze o ilagay sa refrigerator.

Pagsasaka

Dahil ang mga NAHS protein ay nagbibigay ng matibay na proteksyon laban sa pagkatuyo, maaari rin itong magamit upang mapabuti ang resistensya ng mga pananim laban sa tagtuyot. Ang karagdagang resistensya sa matinding temperatura ay maaaring mailapat din sa mga halaman sa ilang antas. Sa pagtaas ng epekto ng pagbabago ng klima sa pagsasaka, ito ay maaaring maging isang malakas na bagong segment ng posibleng aplikasyon para sa mga protina ng tardigrade.

Mga Kumpanya sa Anti‑Aging at Longevity

1. MeiraGTx Holdings

Ang MeiraGTx (MGTX ) ay isang kumpanya ng gene therapy na nakatuon sa pagtanda at paggamit ng adeno‑associated virus (AAV) bilang vector para sa paghahatid ng mga gene. Ang pagtutok sa AAV ay nagbibigay‑daan sa kumpanya na bumuo ng napaka‑customizable na mga therapy para sa iba’t ibang patolohiya at uri ng selula.

“Ang bahagyang pagkakaiba sa mga capsid protein ay maaaring mag‑modulate ng kahusayan kung paano nagdadala ang iba’t ibang capsid ng mga gene sa iba’t ibang selula, kaya’t pinapayagan ang pagpili ng iba’t ibang AAV capsid upang pinakaepektibong ma‑target ang partikular na uri ng selula.”

Ang teknolohiya ay may kasamang on/off na “riboswitch” na nag‑a‑activate ng gene na idinagdag sa katawan ng pasyente ayon sa pangangailangan, na nagbibigay ng napakataas na antas ng kontrol sa gene therapy.

Ang kumpanya ay aktibo sa 3 therapeutic na larangan: ocular, neurodegenerative (kasama ang Parkinson’s disease), at mga sakit sa glandulang laway.

Noong Disyembre 2023, ang MeiraGTx ay pumasok sa isang $415M na asset purchase agreement sa Janssen para sa kanilang paggamot sa X‑linked retinitis pigmentosa (XLRP). Mayroon din ang kumpanya ng 2 iba pang patuloy na ocular clinical trial sa pakikipagtulungan sa Janssen.

Pinagmulan: MeiraGTX

Ang napakataas na antas ng kontrol sa pag‑activate ng gene therapy ng teknolohiyang MeiraGTx ay maaaring maging lubos na mahalaga para sa mga susunod na longevity therapy.

Maaari nitong makatulong na bawasan ang panganib ng hindi kanais‑nais na side effect na madalas humahadlang sa mga posibilidad ng anti‑aging therapy. Kung ilalapat ang CAHS protein ng tardigrade sa mga selulang tao, maaaring ipahayag ito “on‑demand” sa mga tiyak na tisyu o tumugon sa partikular na kondisyon, na nagbabawas ng medikal at regulasyong panganib.

2. Lineage Cell Therapeutics

Ang Lineage ay gumagawa ng higit sa 200 na iba’t ibang uri ng selulang tao para sa implantation, nagsisimula sa pluripotent cells at gumagamit ng proprietary guided differentiation method.

Mayroon ang Lineage ng 2 potensyal na produkto na nasa advanced phase 2 ng clinical trials, at 3 pa sa mas maagang yugto.

Pinagmulan: Lineage

Ang pangunahing produkto ay OpRegen, sa pakikipagtulungan sa Genentech, na tumutugon sa mga problema sa mata, kabilang ang age‑related macular degeneration (AMD). Nakakuha ang Lineage mula sa Genentech ng $50M na paunang bayad at karapat‑dapat sa $620M na milestone payments at double‑digit royalties. Ang unang trial ay nakamit ang hindi pa nagagawang retinal regeneration para sa 5 sa 12 na pasyente.

Ang ikalawang mas advanced na programa ay OPC1 (Oligodendrocyte Cell Transplants) para sa spinal cord injury. Maaaring makatulong ang paggamot na ito na protektahan ang spinal cord at lubos na mabawasan ang bilang ng mga pasyenteng walang pag‑unlad. Ang mga paunang resulta ay nakapagpapa‑encourage, kung saan maraming pasyente ang muling nakaranas ng mga sensasyon na marahil ay hindi nila naranasan kung wala ang paggamot.

Pinagmulan: Lineage

“Hindi ako makainom, hindi ako makakakain para sa sarili ko, hindi ako makapag‑text o halos anumang magawa, ako ay basta namumuhay. Hindi ko namumuhay ang aking buhay, ako ay basta namumuhay.” – Kris Boesen, Pasiyente ng OPC1

Kung ang mga selula na may CAHS protein ay talagang mas matibay (kahit hindi umabot sa antas ng resistensya ng tardigrade), maaari itong maging bagong daan para sa pagbuo ng mga bagong solusyon sa anti‑aging at idagdag sa higit sa 200 na linya ng selulang tao na nasa katalogo ng Lineage Cell Therapeutics (LCTX ).

3. Bayer Crop Sciences

Ang Bayer Crop Sciences, na bumubuo ng kalahati ng grupo kasama ang pharmaceutical segment, ay nakatuon sa mga inobasyon sa paligid ng mga binhi, katangian, at proteksyon ng pananim.

Pinagmulan: Bayer

Ang kumpanya ay bahagi ring crop protection company, na may solusyon na sumasaklaw sa herbicides, fungicides, at insecticides. Ang mekanismo ng proteksyon ng pananim ay nagpoprotekta ng humigit‑kumulang 30 porsyento ng ani sa buong mundo, katumbas ng 550 milyong tonelada ng pagkain na maaaring pakainin ang higit sa 2 bilyong tao.

Ito rin ay isang napaka‑innovative na kumpanya, na may mga proyekto sa halos lahat ng posibleng paraan upang mapabuti ang mga halaman at pananim.

Ang mga inobasyon nito ay nakatulong sa mga biotechnology scientist nito na gumawa ng mga target na pagpapabuti sa loob ng DNA ng halaman. Ang mga solusyon nito ay tumutulong kontrolin ang mga damo sa pamamagitan ng built‑in na herbicide tolerance at tumutulong sa mga magsasaka na mapanatili ang genetic potential ng kanilang binhi habang mas epektibong lumalaki na may malaking pagbawas sa epekto sa kapaligiran.

Ang mga pagkalugi dahil sa tagtuyot sa pagsasaka ay kumakatawan sa pinagsamang pagkalugi na $166B mula 1983‑2009. At nagbabala ang mga forecast na maaaring tumaas pa ang problemang ito dahil sa pagbabago ng klima.

Kaya kung lumalabas na ang mga CAHS protein mula sa tardigrade ay maaaring magpababa ng osmotic stress hindi lamang sa hayop kundi pati na rin sa mga selula ng halaman, ito ay maaaring maging isang kawili‑wiling daan para sa mga kumpanyang tulad ng Bayer na lumikha ng mga pananim na may resistensya sa tagtuyot sa pamamagitan ng genetic engineering, na idinadagdag sa kanilang kasalukuyang listahan ng mga GM na halaman at mga pagsisikap sa gene editing R&D.