3D-рендеринг эритроцитов в венах
Вскоре могут быть реализованы усилия по разработке выращенных в лаборатории клеток крови для переливания крови. С 2021 года Национальная служба здравоохранения (NHS) Великобритании работает над ВОССТАНОВИТЬ— проект, посвященный выращиванию эритроцитов из стволовых клеток. Проект RESTORE направлен на разработку альтернативного метода переливания крови, более эффективного, чем использование донорской крови, и который сводит к минимуму количество переливаний, которые пациенты с заболеваниями крови должны получить в течение жизни.
Теперь выращенные в лаборатории эритроциты RESTORE первыми в мире прошли клинические испытания для переливания крови, что стало важной вехой для NHS.
После пандемии уровень кровезапаса в стране значительно снизился. Американская организация центров крови. Более половины общественных центров крови в Соединенных Штатах испытывают нехватку донорской крови. Эта нехватка так сильно повлияла на центры крови в стране, что во многих центрах запасов крови хватит только на пару дней, если не меньше.
Это особенно ужасная ситуация, учитывая, что в среднем в год 4,5 миллионам американцев требуется переливание крови. Кроме того, часть населения страдает заболеваниями крови, требующими многократных переливаний крови в течение года. В частности, те, кто страдает заболеваниями крови, такими как талассемия или серповидно-клеточная анемия.
У людей, страдающих талассемией или серповидно-клеточной анемией, эритроциты не могут переносить кислород. Недостаток богатой кислородом крови может привести к повреждению нервов и органов. При отсутствии лечения истощение кислорода в крови и органах приводит к летальному исходу. Одним из основных методов лечения пациентов с этими заболеваниями является переливание эритроцитарной массы. Эта процедура увеличивает количество нормальных эритроцитов, которые переносят кислород по телу.
В то время как переливание крови относительно безопасно и стандартно, пациенты, страдающие заболеваниями крови и производящие минимальное количество здоровых эритроцитов, часто должны получать регулярные переливания крови на протяжении всей своей жизни, просто чтобы оставаться здоровыми. К сожалению, процесс многократного переливания крови с течением времени сопряжен с большими рисками и может быть опасен для пациентов.
Самой большой проблемой для тех, кто получает переливание крови, является трудность поиска донорской крови, подходящей для каждого пациента. Если пациентам вводят кровь, несовместимую с их организмом, иммунная система может атаковать новую кровь и вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Дополнительная проблема заключается в том, что пациенты, получающие регулярные переливания крови в течение жизни, рискуют получить перегрузку железом. Это также может вызвать дополнительные серьезные осложнения для здоровья.
Из-за потенциальных рисков для здоровья, связанных с переливанием донорской крови, наряду с текущей нехваткой донорской крови, существует необходимость в разработке альтернативных источников крови, которые являются более надежными и дольше сохраняются в организме.
Один из способов удовлетворения этих потребностей — использование стволовых клеток. Стволовые клетки уникальны тем, что их можно вернуть на более ранние стадии клеточного развития. Когда стволовые клетки возвращаются в свое эмбриональное состояние и получают правильные химические сигналы, они могут вырасти почти в любой другой тип взрослых клеток в организме. Сюда входят эритроциты.
Исследования показали, что, хотя искусственные клетки функционируют как нормальные клетки, они с большей вероятностью выживают в организме дольше, чем клетки донора. Исследователи из NHS предположили, что, производя эритроциты и успешно переливая их пациентам, выращенные в лаборатории клетки будут дольше выживать в организме и уменьшать количество переливаний, необходимых пациентам в течение жизни.
Используя стволовые клетки вместо донорской крови, исследователи также могут разрабатывать системы снабжения кровью для пациентов с трудносопоставимыми группами крови. Поскольку стволовые клетки, взятые у пациента, содержат гены, уникальные для пациента, здоровые эритроциты, созданные из собственных стволовых клеток пациента, с гораздо меньшей вероятностью будут отвергнуты организмом.
В то время как проект RESTORE находится на ранних клинических стадиях и не опубликовал свою процедуру синтеза эритроцитов, другие исследования опирались на гемопоэтические стволовые клетки. Гемопоэтические стволовые клетки представляют собой редкие незрелые клетки, которые могут развиваться в любой тип клеток крови. Сюда входят лейкоциты, тромбоциты и эритроциты. Гемопоэтические стволовые клетки обнаруживаются как в крови, так и в костном мозге.
В процедуре, опубликованной в 2020 году журналом Stem Cell Research and Therapy, исследователи получали эритроциты из гемопоэтических стволовых клеток в три этапа в течение 21 дня.
Стволовые клетки были собраны и стерилизованы у здоровых доноров перед выделением из крови. После выделения стволовых клеток их помещали в ванну с плазмой крови человека, инсулином и раствором, содержащим железо и белок трансферрин. Трансферрин — это белок, который помогает клеткам крови усваивать железо. Второй этап включал добавление соединения под названием эритропоэтин. Эритропоэтин представляет собой гликопротеин, поддерживающий трансформацию гемопоэтических стволовых клеток в другие клетки крови. Наконец, на третьем этапе клетки были дополнены дополнительными химическими веществами, чтобы стимулировать рост эритроцитов.
Хотя процедуры, подобные этой, являются общепринятыми методами производства эритроцитов, тот факт, что процесс занимает 21 день, может помешать эритроцитам на основе гемопоэтических стволовых клеток стать реальным решением для клинического применения.
Несмотря на это, проект RESTORE по-прежнему нацелен на тестирование выращенных в лаборатории эритроцитов в клинических условиях. На данный момент двум людям перелили выращенные в лаборатории эритроциты RESTORE. Двум участникам сделали микротрансфузию от одной до двух чайных ложек искусственных клеток. Интересно, что у участников не было никаких побочных эффектов от переливания.
Поскольку клинические испытания продолжаются, NHS планирует протестировать выращенные в лаборатории клетки как минимум на десяти участниках. Каждый участник получит одну микротрансфузию обычных донорских эритроцитов и одну микротрансфузию клеток, выращенных в лаборатории. Эти переливания будут проводиться с интервалом не менее четырех месяцев, чтобы исследователи могли определить, дольше ли выращенные в лаборатории клетки сохраняются в организме, чем донорские эритроциты.
В целом, требуется гораздо больше исследований, чтобы определить, не вызывают ли более высокие дозы стволовых клеток крови неблагоприятные реакции у пациентов. Как правило, для переливания крови требуется около пинты крови. До сих пор проект RESTORE только пытался переливать микродозы выращенной в лаборатории крови. Пока мы не узнаем, как пациенты реагируют на большее количество крови, трудно определить, являются ли выращенные в лаборатории эритроциты жизнеспособной альтернативой для пациентов, нуждающихся в регулярных переливаниях крови. Тем не менее, эти первоначальные клинические испытания являются первым в мире оптимистичным шагом на пути к более безопасным и эффективным методам лечения людей, страдающих заболеваниями крови.
