Кровь — это не просто жидкость, а сложная система, которую наш организм производит с ювелирной точностью. Ученые десятилетиями пытаются воссоздать этот процесс в лаборатории, и теперь исследователи из Университета Констанца и Лондонского университета Королевы Марии сделали важный шаг вперед.

Результаты опубликованы в издании Science Signaling.

Каждый день в Германии требуется около 15 000 доз крови, и пока основным источником остаются доноры. Но что, если можно будет производить кровь искусственно? Проблема в том, что мы до сих пор не до конца понимаем, как именно она образуется в организме.

Биолог Юлия Гутьяр из Института клеточной биологии и иммунологии Тургау изучает этот процесс. Вместе с коллегами она обнаружила молекулу CXCL12, которая заставляет клетки-предшественники эритроцитов избавляться от ядра — критический этап их созревания.

Как это работает

• В костном мозге стволовые клетки превращаются в эритробласты — предшественников эритроцитов.
• В финальной стадии эритробласт выталкивает ядро, чтобы освободить место для гемоглобина, переносящего кислород.

Раньше было непонятно, что именно запускает этот процесс. Оказалось, CXCL12, который в основном содержится в костном мозге, может искусственно спровоцировать выброс ядра, если добавить его в нужный момент.

Это открытие — прорыв, но до массового производства еще далеко. Сейчас стволовые клетки — лучший материал для искусственной крови: ядро исчезает в 80% случаев. Но их сложно добывать в больших количествах. Альтернатива — перепрограммирование других клеток в стволовые, но пока эффективность всего 40%.

CXCL12 может значительно ускорить процесс, — говорит Гутьяр. — Если мы научимся масштабировать технологию, это решит проблему нехватки редких групп крови и позволит создавать персональные запасы для сложных терапий.

Но есть нюанс: CXCL12 ведет себя необычно. Обычно он заставляет клетки двигаться, но в эритробластах проникает внутрь и ускоряет созревание.

Это меняет наше представление о роли хемокиновых рецепторов — они работают не только на поверхности, но и внутри клетки, — добавляет профессор Антал Рот.

Хемокин CXCL12 — это сигнальная молекула, которая обычно привлекает клетки к месту воспаления или повреждения. Но в эритробластах он ведет себя иначе: проникает внутрь и ускоряет их превращение в зрелые эритроциты.

Это открытие может перевернуть медицину:

• Решение проблемы дефицита крови — особенно для редких групп.
• Персонализированная медицина — пациенты смогут получать кровь, идеально подходящую их организму.
• Ускорение исследований — понимание CXCL12 поможет в лечении анемий и других болезней крови.

Но главное — технология может стать основой для биоинженерных решений, например, создания искусственных органов.

Исследование сосредоточено на одном этапе — выбросе ядра. Но для полного воссоздания крови нужно еще:

• Наладить синтез гемоглобина.
• Обеспечить правильную форму эритроцитов (без ядра они должны стать двояковогнутыми дисками).
• Добиться стабильности искусственной крови в организме.

Пока технология далека от совершенства.

Ранее ученые запустили испытания искусственных тромбоцитов.