Бессмертные стволовые клетки произведут кровь в неограниченных количествах
В создании искусственной крови учёным уже помогали морские черви, а также белок из мяса кита.
Кроме того, пациентам, организм которых не способен самостоятельно вырабатывать красные кровяные тельца, поможет искусственная кровь, созданная из стволовых клеток. Суть такого способа выращивания клеток крови заключается в первичном заборе биологического материала у пациента (например, клеток кожи) и последующей конвертации его в культуру индуцированных плюрипотентных клеток (iPS).
Плюрипотентные, то есть способные обретать разные функции, клетки затем культивируют в биологических условиях, имитирующих человеческое тело. В итоге iPS-клетки превращаются в зрелые красные кровяные тельца. После завершения процесса "выращивания" эритроциты отделяют от прочих клеток при помощи центрифуги.
В ходе новой работы в этой области учёные из Государственной службы донорства и трансплантации Национальной службы здравоохранения Великобритании (NHS Blood and Transplant) совместно с коллегами из Бристольского университета создали первую линию бессмертных стволовых клеток. Технология позволит более эффективно производить эритроциты в неограниченных количествах, в отличие от ранее существующих методов.
В ходе работы исследователи использовали гемопоэтические стволовые клетки – это самые ранние предшественники клеток крови, которые дают начало всем остальным клеткам крови. Гемопоэтические стволовые клетки содержатся в красном костном мозгу, который находится внутри полостей большинства костей.
Поясним, что каждая стволовая клетка способна произвести около 50 тысяч эритроцитов, затем она отмирает. Такое количество может показаться большим, если не знать, что стандартный пакет с кровью, которые используются в больницах, содержит около триллиона эритроцитов. И если при использовании обычных стволовых клеток требуется постоянно пополнять их запасы для создания новой крови, то запас гемопоэтических стволовых клеток даёт возможность производить кровь в неограниченных количествах.
Как рассказали авторы работы, имея всего лишь одну гемопоэтическую клетку, можно полностью восстановить кроветворную ткань мыши после того, как она была фактически уничтожена радиацией.
"Мы создали первую человеческую бессмертную взрослую эритроидную линию (Bristol Erythroid Line Adult, или BEL-A) и тем самым продемонстрировали практически осуществимый способ устойчивого производства красных кровяных клеток для клинического использования", — рассказала автор исследования Ян Фрейн (Jan Frayne).
На данный момент учёные при помощи нового метода уже получили несколько литров крови. Предполагается, что, в первую очередь, такая "искусственная" кровь будет предназначаться для пациентов с редкой группой крови, для которых очень сложно подобрать донора.
Кроме того, искусственная кровь станет незаменимой в здравоохранении стран третьего мира, где зачастую нет условий для хранения донорской крови. Хотя о повсеместном производстве речи пока не идёт: для начала требуется как минимум создать необходимое оборудование и провести клинические испытания методики.
Сама концепция также ещё будет дорабатываться, добавляют авторы. Хотя открытие уже сейчас можно назвать революционным.
"Во всём мире существует потребность в альтернативном эритроцитарном продукте. Преимущество таких красных кровяных клеток перед донорской кровью – это снижение риска передачи инфекционных заболеваний", — отмечает Фрейн.
По словам медиков, новые способы создания искусственной крови принесут огромную пользу пациентам со сложными заболеваниями, при которых требуются постоянные переливания крови. К таковым относятся, например, талассемия и серповидно-клеточная анемия, в лечении которой недавно помогла и генная терапия.
Планируется, что испытания клеток линии BEL-A стартует в конце 2017 года. Позднее, если все пройдёт успешно, искусственную кровь, созданную по новой методике, начнут использовать в качестве донорской.
Научная статья по итогам революционной работы британских биоинженеров была опубликована в журнале Nature Communications.
Напомним, что ранее специалисты впервые вырастили в лабораторных условиях искусственные кровеносные сосуды. Также для очищения крови от инфекций была создана искусственная селезёнка.