Όπως τα αυτοκίνητα, έτσι και το ανθρώπινο σώμα καίει υδατάνθρακες για να παράξει την ενέργεια που χρειάζεται. Αυτό εμπεριέχει εγγενείς αδυναμίες.
Αν μπορούσαμε να αναβαθμίσουμε τα κύτταρά μας ώστε να λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια, ο πανάρχαιος περιορισμός της χρήσης άνθρακα και οξυγόνου για την παραγωγή ενέργειας θα μπορούσε να ξεπεραστεί.
Η ιδέα ακούγεται εξωπραγματική, αλλά ο Κρίστοφερ Πάουελ, ιδρυτής της νέας βιοτεχνολογικής εταιρείας BiPlastiq, έχει βάλει ως στόχο να τροποποιήσει τα ανθρώπινα μιτοχόνδρια ώστε να τροφοδοτούνται με ηλιακή ενέργεια.
Ο Πάουελ πιστεύει ότι αυτό θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά την κυτταρική παραγωγή ενέργειας, αυξάνοντας τον ρυθμό αναγέννησης των κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα και μεγαλώνοντας τη διάρκεια ζωής κατά δεκαετίες.
Μέσα σε κάθε ανθρώπινο κύτταρο, υπάρχει ένα εξειδικευμένο οργανίδιο που ονομάζεται μιτοχόνδριο και λειτουργεί σαν γεννήτρια ενέργειας. Μετατρέπει τη χημική ενέργεια από τα τρόφιμα, σε μόρια αποθήκευσης ενέργειας που ονομάζονται τριφωσφορικές αδενοσίνες (ΑΤΡ).
Το ΑΤΡ χρησιμεύει σε όλες τις λειτουργίες του κυττάρου που χρειάζονται ενέργεια, από την παραγωγή νέων πρωτεϊνών, μέχρι και την αποκατάσταση φθαρμένων τμημάτων του.
Όμως, η ταχύτητα παραγωγής ΑΤΡ από τα μιτοχόνδρια μας είναι εγγενώς περιορισμένη, διότι εξαρτάται τόσο από τον μεταβολισμό των θερμίδων όσο και από τη διαθεσιμότητα οξυγόνου.
Ο Πάουελ προτείνει να ξεπεραστεί αυτός ο περιορισμός με την προσθήκη στα μιτοχόνδρια μίας πρωτεΐνης που θα λειτουργεί ως βιολογικό φωτοκύτταρο, ώστε να παράγουν ATP μόνο από το φως.
Δεν πρόκειται για επιστημονική φαντασία. Η ακτινοθεραπεία στα κύτταρα χρησιμοποιείται από τη δεκαετία του 1960, όταν οι γιατροί ανακάλυψαν για πρώτη φορά ότι θα μπορούσαν να επιταχύνουν την επούλωση πληγών και τη μείωση του πόνου με την χρήση υπέρυθρου λέιζερ.
Η θεραπεία με χαμηλής έντασης λέιζερ (LLLT) εξακολουθεί να θεωρείται αντισυμβατική ιατρική πρακτική, αλλά πλέον υπάρχουν αρκετά επιστημονικά δεδομένα για την υποστήριξη των ευεργετικών αποτελεσμάτων της.
Αντλώντας έμπνευση από την ακτινοθεραπεία, ο Πάουελ πήγε την ιδέα ένα βήμα παραπέρα. Αφού η παραγωγή ενέργειας ενός κυττάρου μπορεί να ενισχυθεί μέσω ακτινοθεραπείας, ίσως θα μπορούσε να επιταχυνθεί ακόμα περισσότερο αν τα μιτοχόνδρια μας ήταν σχεδιασμένα έτσι ώστε να αξιοποιούν το φως.
Υπάρχει μια ολόκληρη οικογένεια από φωτοδεκτικές πρωτεΐνες, που έχουν εξελιχθεί με σκοπό να δίνουν στα κύτταρά τους επιπλέον ώθηση. Αυτές οι πρωτεΐνες που ονομάζονται ροδοψίνες, βρίσκονται σχεδόν σε κάθε βακτήριο που ζει στην επιφάνεια του ωκεανού.
Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, ο μικροβιακός οικολόγος του MIT Ed DeLong ασχολήθηκε με γονιδιωματικές τεχνολογίες και κατέδειξε πως η ροδοψίνη, μια πρωτεΐνη που ενσωματώνεται στις κυτταρικές μεμβράνες, μπορεί να λειτουργήσει ως συμπληρωματική γεννήτρια για τα μικρόβια που παράγουν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους μέσω του μεταβολισμού του άνθρακα.
“Ένα βακτήριο που μπορεί να παράγει ενέργεια από το φως, μπορεί να δρα ανεξάρτητα από την παροχή θερμίδων ή οξυγόνου. Οι πρωτεΐνες οψίνης εντοπίζονται σε πολλούς οργανισμούς, επειδή τους παρέχουν ένα τεράστιο εξελικτικό πλεονέκτημα.” – δηλώνει ο DeLong.
Αν μπορούμε να εισάγουμε ροδοψίνη σε νέα μικρόβια, θεωρητικά μπορούμε να το κάνουμε και στα ανθρώπινα μιτοχόνδρια.
Στα μιτοχόνδρια, η παραγωγή ενέργειας εξαρτάται από μια σειρά από πρωτεΐνες ενσωματωμένες σε μεμβράνες, που ονομάζονται αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αυτές οι πρωτεΐνες λειτουργούν όπως τα έμβολα σε μια μηχανή, περιστρέφοντας τα ηλεκτρόνια ώστε να δημιουργηθεί φορτίο. Αυτό το φορτίο σε συνδυασμό με οξυγόνο παράγει ΑΤΡ.
Η τοποθέτηση μιας πρωτεΐνης ροδοψίνης σε αυτό το σύστημα, στην ουσία θα μας δώσει ακόμα ένα έμβολο, που θα δημιουργεί φορτίο χωρίς θερμίδες ή οξυγόνο. Όπως σημειώνει ο Πάουελ:
“Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας, είναι η αποσύνδεση της παραγωγής ενέργειας από τη διαθεσιμότητα του οξυγόνου. Αυτό θα μπορούσε να μας οδηγήσει σε εκθετική αύξηση της παραγόμενης ενέργειας, διαθέσιμης ανά πάσα στιγμή.”
Η ώθηση που μπορεί να προσφέρει μια ροδοψίνη σε ένα κύτταρο δεν έχει ποσοτικοποιηθεί, αν και για τους μικροοργανισμούς, είναι αρκετά μεγάλη. Θεωρητικά θα είναι αρκετή και για τα ανθρώπινα κύτταρα.
Για τον Πάουελ και την ομάδα του, η μεγαλύτερη τεχνική πρόκληση σε αυτή τη φάση, είναι η εισαγωγή ροδοψίνης στα μιτοχόνδρια διαφορετικών τύπων κυττάρων, χωρίς να διαταράξουν τις φυσικές τους διεργασίες.
“Κάνουμε μόνο μια μικρή γενετική τροποποίηση, αλλά πρέπει να δοκιμαστεί σε διαφορετικά κυτταρικά περιβάλλοντα. Τα μιτοχόνδρια στα κύτταρα του ήπατος και των μυών είναι διαφορετικά. Η δοκιμή στα θεραπευτικά κύτταρα είναι η μεγαλύτερη πρόκληση.”
Αν αυτό επιτευχθεί, ο Πάουελ οραματίζεται τα κύτταρα με αναβαθμισμένα μιτοχόνδρια να αποτελούν τον ακρογωνιαίο λίθο μιας θεραπείας νέου τύπου.
Ενέσεις φωτοενεργών βλαστοκυττάρων σε τραυματισμένους ιστούς σε συνδυασμό με ακτινοθεραπεία, θα μπορούσαν να επιταχύνουν κατά πολύ την επούλωση και αναγέννηση των ιστών. Αυτό θα έφερνε την επανάσταση σε βιοϊατρικά πεδία όπως η αναδόμηση οργάνων και η αντι-γήρανση.
Ο Πάουελ παρομοιάζει την ανάπτυξη της αναγεννητικής ιατρικής βιομηχανίας με την ανάπτυξη του οικοσυστήματος των smartphone, που απαιτεί μια σειρά από καινοτόμες τεχνολογίες: αποδοτικές μπαταρίες μεγάλης χωρητικότητας, μνήμη στερεάς κατάστασης και οθόνες αφής, για να βγει στην αγορά ένα επαναστατικό προϊόν.
“Δεν ψήνουμε ολόκληρο το μπισκότο, αλλά ένα μόνο συστατικό, κι ας μην υπάρχει ακόμα αγορά για το μπισκότο μας. Δεν υπάρχουν πολλές τεχνολογίες που βασίζονται σε κύτταρα κλινικής ανάπτυξης, αλλά αναμένουμε ότι θα υπάρξουν στο μέλλον και θέλουμε να έχουμε το εργαλείο έτοιμο όταν η αγορά γίνει βιώσιμη. Χρειάζονται ριζοσπαστικές προτάσεις όπως αυτή για να ανεβάσουμε τον πήχη ως προς το τι είναι δυνατό στην αναγεννητική ιατρική”.
Στη φύση βρίσκουμε μυριάδες παραδείγματα βιολογικής αναγέννησης. Υπάρχουν σκουλήκια και μέδουσες που μπορούν να αναγεννήσουν ολόκληρα τα σώματά τους από ένα μικρό κομμάτι. Υπάρχουν σαλαμάνδρες και τρίτωνες που αναγεννούν τα άκρα, τις ουρές, τα σαγόνια, τα μάτια και τα εσωτερικά όργανα. Επίσης, υπάρχουν μερικά φυτά, που μπορούν να αναγεννούν τα κύτταρα τους επ` αόριστον, για να ζουν εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια.
Έτσι, αν δεν είστε έτοιμοι να γίνετε ρομπότ για να ζήσετε περισσότερο, θα έχετε την άνεση της υβριδικής μέσης λύσης με τα ηλιακά κύτταρα.
Θα είναι μια δραματική αναβάθμιση, αλλά όλα τα μέρη του σώματος που γνωρίζετε και αγαπάτε, θα εξακολουθούν να έχουν την ίδια εμφάνιση, ίσως και καλύτερη.
