Znanstveniki odkrivajo ključni signal za umetno proizvodnjo krvi

Znanstveniki so korak bližje ustvarjanju umetne krvi: odkritje ključnega signala, CXCL12, bi lahko povečalo učinkovitost proizvodnje rdečih krvničk.

Znanstveniki že desetletja delajo na umetnem pridobivanju krvi. Zdaj so raziskovalci z Univerze v Konstanzu in Univerze Queen Mary v Londonu naredili pomemben korak naprej z novim odkritjem.

V Nemčiji je dnevno potrebnih približno 15.000 enot krvi, večina teh pa prihaja od darovalcev. Raziskave alternativnih metod pridobivanja krvi, vključno z umetno množično proizvodnjo, potekajo že vrsto let, vendar so še vedno daleč od široke uporabe. Glavna težava je v izjemno zapletenih in slabo razumljenih mehanizmih, s katerimi telo naravno proizvaja to vitalno tekočino.

Identifikacija ključnega signala za tvorbo rdečih krvničk

Dr. Julia Gutjahr, biologinja na Inštitutu za celično biologijo in imunologijo Thurgau na Univerzi v Konstanzu, preučuje mehanizme hematopoeze. Skupaj s kolegi z Univerze Queen Mary v Londonu je identificirala molekularni signal – kemokin CXCL12 – ki sproži proces izločanja jedra iz predhodnikov rdečih krvničk. To je ključni korak v razvoju rdečih krvničk.

"Zadnja faza preobrazbe eritroblasta v rdečo krvničko je izgon jedra. Ta proces je edinstven za sesalce in naredi prostor za hemoglobin, ki sodeluje pri transportu kisika," pojasnjuje Gutjahr.

Čeprav je proces zorenja matičnih celic v rdeče krvničke skoraj optimiziran, do sedaj ni bilo jasno, kateri dejavniki sprožijo izgon jedra.

"Ugotovili smo, da lahko kemokin CXCL12, ki je prisoten predvsem v kostnem mozgu, sproži ta proces v kombinaciji s številnimi drugimi dejavniki. Z dodajanjem CXCL12 eritroblastom ob pravem času smo lahko umetno sprožili izgon jedra," pravi Gutjahr.

Kaj to pomeni za umetno proizvodnjo krvi?

To odkritje je bil znanstveni preboj, ki bi lahko v prihodnosti znatno izboljšal učinkovitost umetne proizvodnje krvi. Vendar so potrebne nadaljnje raziskave.

Gutjahr od leta 2023 vodi lastne raziskovalne skupine na Inštitutu za celično biologijo in imunologijo Thurgau in še naprej preučuje vlogo CXCL12.

»Zdaj preučujemo, kako uporabiti CXCL12 za optimizacijo umetne proizvodnje človeških rdečih krvničk,« pojasnjuje Gutjahr.

Poleg praktičnih uporab v industrijski proizvodnji rdečih krvničk rezultati študije ponujajo nov vpogled v celične mehanizme: za razliko od drugih celic, ki migrirajo, ko jih stimulira CXCL12, se ta signal v eritroblastih prenaša znotraj celice, celo v njeno jedro. Tam pospeši zorenje celic in spodbudi izločanje jedra.

"Naša študija prvič kaže, da kemokininski receptorji delujejo ne le na površini celice, temveč tudi znotraj nje, kar odpira povsem nove perspektive za celično biologijo," je dejal profesor Antal Roth z univerze Queen Mary.

Optimizacija proizvodnje za široko uporabo

Danes matične celice ostajajo najučinkovitejša metoda za proizvodnjo umetne krvi: izgon jedra se pojavi v približno 80 % celic. Vendar so viri matičnih celic omejeni (popkovna kri, kostni mozeg darovalca), kar onemogoča množično proizvodnjo.

Znanstvenikom je nedavno uspelo reprogramirati različne vrste celic v matične celice in jih uporabiti za ustvarjanje rdečih krvničk. Ta metoda zagotavlja skoraj neomejen vir celic, vendar traja dlje in je manj učinkovita: le 40 % celic izloči svoje jedro.

"Naše nove ugotovitve o ključni vlogi CXCL12 nam dajejo upanje, da bo njegova uporaba znatno izboljšala učinkovitost proizvodnje rdečih krvničk iz reprogramiranih celic," ugotavlja Gutjahr.

Če bo množična proizvodnja mogoča, se bo pojavila široka paleta aplikacij: ciljno usmerjena proizvodnja redkih krvnih skupin, odprava pomanjkanja krvi darovalcev in možnost ponovnega ustvarjanja bolnikove lastne krvi za specializirano zdravljenje različnih bolezni.

Študija je objavljena v reviji Science Signaling.