Разработана технология массового производства эритроцитов
Путем переноса двух генов в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), группе ученых из Киотского университета (Япония) удалось получить клетки-предшественники эритроцитов с практически неограниченной способностью к делению в пробирке, которые они затем успешно преобразовали в зрелые эритроциты. Результаты проведенного исследования опубликованы в журнале Stem Cell Reports.
Хотя полученные учеными эритроциты содержали в основном фетальный гемоглобин, переливание мышам подтвердило, что эти клетки способны переносить кислород. По словам ученых, новая технология позволит предоставлять достаточное количество эритроцитов, необходимое для переливания, вне зависимости от наличия донорской крови.
В процессе кроветворения из гемопоэтических стволовых клеток развиваются клетки-предшественники эритроидного ряда — эритробласты, а из них — нормобласты (или нормоциты). Утрачивая ядро, они преобразуются в ретикулоциты – незрелые формы, которые вскоре созревают в обычные эритроциты. Зрелые эритроциты, переносящие кислород, не имеют ядра с генетической информацией, в связи с чем они не способны к самовоспроизведению. В результате у пациентов, страдающих заболеваниями крови, развивается анемия, и их состояние зависит от переливаний препаратов крови, полученных из донорской крови.
Так как на стадии эритробластов еще сохраняется способность клеток к самовоспроизведению, то, по словам ученых, обнаружение факторов, управляющих этим процессом, позволило бы поддерживать неограниченную репликацию данных клеток.
Группе ученых под руководством профессора Коджи Эту (Koji Eto) ужу удалось получить мегакариоциты — клетки, из которых формируются тромбоциты, — с фактически неограниченной способностью к самовоспроизведению. В новом исследовании ими было показано, что трансдукция (перенос) генов c-MYC и BCL-XL в ИПСК и ЭСК приводит к образованию клеток-предшественников эритроидного ряда с такими же неограниченными возможностями репликации.
Как выяснили исследователи, повышение экспрессии гена c-MYC вызывает усиление способности эритробластов к делению. Также было обнаружено, что экспрессия гена BCL-XL выше во время созревания клеток-предшественников, чем в период репликации.
По словам ученых, так как эти гены присутствуют в организме человека, то методы, действующие на них, фактически имитируют естественные процессы, а значит, могут рассматриваться как потенциально безопасные для клинической практики.
По приблизительным подсчетам ученых, для производства одного триллиона эритроцитов, необходимых для заполнения одного стандартного пакета с кровью, необходимо 1-2 тысячи литров культуральной среды, тогда как для прямой дифференцировки ИПСК в эритробласты достаточно всего 50-100 литров среды.
Теперь авторы работы планируют сосредоточиться на создании эффективного метода денуклеации эритроцитов, а также заняться разработкой технологии для производства эритроцитов, содержащих только гемоглобин А (гемоглобин взрослого человека), что обеспечит в будущем серьезный прогресс и стабильное снабжение эритроцитарной массой медицинских учреждений.
