Научници откривају кључни сигнал за производњу вештачке крви

Научници су корак ближе стварању вештачке крви: откриће кључног сигнала, CXCL12, могло би учинити производњу црвених крвних зрнаца ефикаснијом.

Научници већ деценијама раде на вештачком производњи крви. Сада су истраживачи са Универзитета у Констанцу и Универзитета Квин Мери у Лондону направили велики корак напред новим открићем.

У Немачкој је дневно потребно око 15.000 јединица крви, од чега већина долази од донора. Истраживања алтернативних метода добијања крви, укључујући вештачку масовну производњу, трају већ годинама, али су још увек далеко од широке употребе. Главни проблем лежи у изузетно сложеним и слабо схваћеним механизмима којима тело природно производи ову виталну течност.

Идентификација кључног сигнала за формирање црвених крвних зрнаца

Др Јулија Гутјар, биолог на Институту за ћелијску биологију и имунологију Тургау на Универзитету у Констанцу, проучава механизме хематопоезе. Заједно са колегама са Универзитета Квин Мери у Лондону, идентификовала је молекуларни сигнал – хемокин CXCL12 – који покреће процес избацивања језгра из прекурсора црвених крвних зрнаца. Ово је кључни корак у развоју црвених крвних зрнаца.

„Завршна фаза трансформације еритробласта у црвено крвно зрнце је избацивање једра. Овај процес је јединствен за сисаре и ослобађа простор за хемоглобин, који је укључен у транспорт кисеоника“, објашњава Гутјар.

Иако је процес сазревања матичних ћелија у црвена крвна зрнца готово оптимизован, до сада није јасно који фактори покрећу избацивање језгра.

„Открили смо да хемокин CXCL12, који је првенствено присутан у коштаној сржи, може покренути овај процес у комбинацији са низом других фактора. Додавањем CXCL12 еритробластима у право време, успели смо да вештачки индукујемо избацивање једра“, каже Гутјар.

Шта ово значи за производњу вештачке крви?

Ово откриће је био научни пробој који би могао значајно побољшати ефикасност производње вештачке крви у будућности. Међутим, потребна су даља истраживања.

Од 2023. године, Гутјар води сопствене истраживачке групе на Институту за ћелијску биологију и имунологију Тургау и наставља да проучава улогу CXCL12.

„Сада истражујемо како да користимо CXCL12 за оптимизацију вештачке производње људских црвених крвних зрнаца“, објашњава Гутјахр.

Поред практичних примена у индустријској производњи црвених крвних зрнаца, резултати студије пружају нове увиде у ћелијске механизме: за разлику од других ћелија, које мигрирају када их стимулише CXCL12, у еритробластима се овај сигнал транспортује унутар ћелије, чак и у њено једро. Тамо убрзава сазревање ћелија и подстиче избацивање једра.

„Наша студија први пут показује да хемокински рецептори делују не само на површини ћелије већ и унутар ње, отварајући потпуно нове перспективе за ћелијску биологију“, рекао је професор Антал Рот са Универзитета Квин Мери.

Оптимизација производње за широку примену

Данас, матичне ћелије остају најефикаснија метода за производњу вештачке крви: избацивање једра се дешава код приближно 80% ћелија. Али извори матичних ћелија су ограничени (крв из пупчане врпце, коштана срж донора), што онемогућава масовну производњу.

Научници су недавно успели да репрограмирају различите типове ћелија у матичне ћелије и да их користе за генерисање црвених крвних зрнаца. Ова метода пружа готово неограничен извор ћелија, али траје дуже и мање је ефикасна: само 40% ћелија избацује своје једро.

„Наши нови налази о кључној улози CXCL12 дају нам наду да ће његова употреба значајно побољшати ефикасност производње црвених крвних зрнаца из репрограмираних ћелија“, напомиње Гутјар.

Ако масовна производња постане могућа, појавиће се широк спектар примена: циљана производња ретких крвних група, елиминисање несташице крви донора и могућност рекреације сопствене крви пацијента за специјализовано лечење различитих болести.

Студија је објављена у часопису Science Signaling.