Pozaustrojowa produkcja krwinek czerwonych

Różne informacje,czasem dziwne a czasem bardzo interesujące, o badaniach medycznych
Asystentka

Pozaustrojowa produkcja krwinek czerwonych

Post autor: Asystentka »

Pozaustrojowa produkcja krwinek czerwonych – krok w przyszłość
Nie ulega wątpliwości, że zabieg przetaczania krwi ratuje życie ludzkie. Obfite krwotoki, złośliwe schorzenia krwi, zaburzenia układu krzepnięcia nie muszą koniecznie stanowić zagrożenia dla życia, gdy pojawia się możliwość przetoczenia krwi lub jej składników. Niestety pomimo akcji promujących honorowe krwiodawstwo, obserwuje się olbrzymią dysproporcję między ilością zgłaszających się dawców a faktycznym zapotrzebowaniem na krew. Potrzeby są olbrzymie – w samej Polsce w ciągu jednego roku wykonuje się około 2 000 000 transfuzji.

Przetaczanie obcej krwi wiąże się nieodłącznie z ryzykiem wystąpienia powikłań, pośród których najcięższe to wstrząs septyczny, wstrząs anafilaktyczny, ostry odczyn hemolityczny, ostra poprzetoczeniowa niewydolność oddechowa a także powikłania późne, takie jak zakażenia groźnymi chorobami (kiła, AIDS, malaria, WZW), opóźniony odczyn hemolityczny, czy choroba „przeszczep przeciwko biorcy”. Naukowcy od lat poszukują możliwości uzyskania preparatów krwi bez konieczności borykania się z ryzykiem wystąpienia efektów ubocznych. Sztuczna krew ma olbrzymią przewagę nad krwią tradycyjnie pozyskiwaną od dawców – w tym mniejsze niebezpieczeństwo przenoszenia patogenów, brak ryzyka wystąpienia niezgodności serologicznej, a także dłuższy czas użyteczności preparatu. Pozaustrojowo krwinki czerwone (RBC) produkowane są z rozmaitych prekursorów komórkowych (między innymi z somatycznych „dorosłych” komórek macierzystych, embrionalnych komórek macierzystych, czy indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych) oraz z syntetycznych biomateriałów.

Przy produkcji krwinek czerwonych z somatycznych komórek macierzystych odnotowuje się niskie ryzyko złośliwienia i infekcji, jednak umiejętność do samoodtwarzania, niezbędna do masowej produkcji krwinek jest w tym przypadku ograniczona. Problem niezgodności tkankowej jest porównywalny z tym odnotowywanym przy przetaczaniu krwi pobieranej od dawców, jednak prawie niemożliwym jest wytwarzanie krwinek tym sposobem na szeroką skalę, co przesądza o wykluczeniu tej metody z praktyki w przyszłości.

Zarówno embrionalne komórki macierzyste jak i indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPS) dostarczają materiału do produkcji nieskończonej ilości komórek, jednocześnie dając możliwość uzyskiwania fenotypów krwinek czerwonych w układzie ABO i RhD identycznych jak w krwi pobieranej od uniwersalnych dawców. Niestety metody pozyskiwania embrionalnych, czy indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych, wiążą się nadal z kontrowersjami na tle moralnym, jak również niosą ze sobą trudne do określenia ryzyko transmisji patogenów oraz złośliwienia (szczególnie w przypadku indukowanych komórek pluripotencjalnych, podczas używania wektorów zawierających onkogeny. Produkcja dojrzałych erytrocytów z embrionalnych komórek macierzystych na dzień dzisiejszy odbywa się według różnych schematów w zależności od grupy naukowców. Jedna z metod polega na produkcji krwinek czerwonych z hemangioblastów (przynosząc 30-65% w pełni wykształconych dojrzałych RBC) z użyciem szerokiej gamy cytokin (takich jak BMP4, VEGF165, czy trombopoetyna). Uzyskane w ten sposób krwinki czerwone początkowo wykazują ekspresje płodowej i embrionalnej hemoglobiny, jednak w trakcie dalszej hodowli in vitro nabierają cech dojrzałej hemoglobiny HbA. W innej metodzie komórki hematopoetyczne uzyskiwane są z komórek macierzystych poprzez ko-hodowlę ze stromalnymi komórkami pobranymi z wątrób gryzoni laboratoryjnych. Komórki pochodzące z hodowli embrionalnych komórek macierzystych z czasem podlegają zmianom w zakresie ekspresji globiny, przechodząc z typu embrionalnego do dorosłego, jednocześnie charakteryzując się zadowalającym poziomem aktywności dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej.

Obiecujące efekty uzyskali naukowcy pod kierownictwem Seifinejad’a którzy zdołali wyindukować komórki pluripotencjalne pnia z fibroblastów osobnika o krwinkach typu Bombay, poprzez zastosowanie ektopowej ekspresji czynników transkrypcyjnych Klf4, Oct4, Sox2 i c-Myc. Krwnki typu Bombay charakteryzują się brakiem antygenów układu ABH – co jest wynikiem nieobecności genu H (FUT1) i genu sekrecyjnego (FUT2). Niewątpliwie jest to kolejny krok w kierunku produkcji uniwersalnej krwi stosownej dla biorców wszystkich grup układu ABH.

Ostatnie odkrycia w zakresie biotechnologii, nanotechnologii czy biologii molekularnej, a także chemii polimerów, przyczyniły się do powstania biomateriałów takich jak liposomy, czy polimerowe nanocząsteczki. Czy jest szansa, że krwinki czerwone będą masowo produkowane w laboratoriach? Oznaczałoby to pozbycie się problemu zakażeń przy transfuzjach, niepożądanych reakcji immunologicznych, a także zwiększoną stabilność preparatów krwinek, umożliwiającą ich dłuższe przechowywanie. Naukowcy pod kierownictwem Doshi’ego zdecydowali się na użycie strategii biomimetycznej, poprzez syntezę cząsteczek podobnych do krwinek czerwonych, jednak zbudowanych z biokompatybilnego, biodegradowalnego materiału polimerowego PLG (polylactic-co-glycolide) inkubowanego w 2propanolu. Hemoglobinę na powierzchni cząsteczek absorbowano i łączono krzyżowo z aldehydem glutarowym z następującym rozpuszczaniem rdzenia. W celu zwiększenia pojemności w zakresie przenoszenia tlenu cząsteczki wzmocniono dodatkowym łańcuchem hemoglobiny. Starania naukowców przyniosły efekt – sztuczne krwinki czerwone charakteryzują się niemal identyczną morfologią, umiejętnością przenoszenia tlenu, rozmiarem, sprężystością i rozciągliwością jak naturalne krwinki czerwone.

Jakkolwiek obiecujący jest ten nowy rozdział w transfuzjologii, naukowcy zmierzyć się muszą z największym wrogiem postępu – kosztami produkcji – a także kolejnymi testami, które ukażą prawdziwą skuteczność kliniczną nowych preparatów krwiozastępczych, zanim zostaną one dopuszczone do rutynowego stosowania. Dla opracowania skutecznego i zarazem bezpiecznego substytutu krwi potrzeba najwyraźniej więcej determinacji i czasu.

Autor: Maria Bilińska
ODPOWIEDZ
  • Podobne tematy
    Odpowiedzi
    Odsłony
    Ostatni post