Natuklasan ng mga Siyentista ang Pangunahing Senyales para sa Produksyon ng Artipisyal na Dugo

Ang mga siyentipiko ay isang hakbang na mas malapit sa paglikha ng artipisyal na dugo: ang pagtuklas ng isang pangunahing signal, CXCL12, ay maaaring gawing mas mahusay ang produksyon ng pulang selula ng dugo.

Ang mga siyentipiko ay nagtatrabaho sa artipisyal na paggawa ng dugo sa loob ng mga dekada. Ngayon, ang mga mananaliksik mula sa University of Konstanz at Queen Mary University of London ay gumawa ng isang malaking hakbang pasulong sa isang bagong pagtuklas.

Sa Germany, humigit-kumulang 15,000 yunit ng dugo ang kailangan araw-araw, karamihan sa mga ito ay nagmumula sa mga mapagkukunan ng donor. Ang pananaliksik sa mga alternatibong paraan ng pagkuha ng dugo, kabilang ang artipisyal na mass production, ay nagpapatuloy sa maraming taon, ngunit malayo pa rin sa malawakang paggamit. Ang pangunahing problema ay nakasalalay sa sobrang kumplikado at hindi gaanong naiintindihan na mga mekanismo kung saan ang katawan ay natural na gumagawa ng mahalagang likido na ito.

Pagkilala sa isang pangunahing senyales para sa pagbuo ng pulang selula ng dugo

Si Dr Julia Gutjahr, isang biologist sa Institute of Cell Biology at Immunology Thurgau sa Unibersidad ng Konstanz, ay nag-aaral ng mga mekanismo ng hematopoiesis. Kasama ang mga kasamahan mula sa Queen Mary University of London, natukoy niya ang isang molecular signal - ang chemokine CXCL12 - na nag-trigger sa proseso ng pagpapaalis ng nucleus mula sa mga red blood cell precursors. Ito ay isang mahalagang hakbang sa pagbuo ng mga pulang selula ng dugo.

"Ang huling yugto ng pagbabago ng erythroblast sa isang pulang selula ng dugo ay ang pagpapatalsik ng nucleus. Ang prosesong ito ay natatangi sa mga mammal at nagbibigay ng puwang para sa hemoglobin, na kasangkot sa transportasyon ng oxygen," paliwanag ni Gutjahr.

Kahit na ang proseso ng pagkahinog ng mga stem cell sa mga pulang selula ng dugo ay halos na-optimize, ito ay hindi malinaw hanggang ngayon kung aling mga kadahilanan ang nag-trigger ng pagpapatalsik ng nucleus.

"Natuklasan namin na ang chemokine CXCL12, na pangunahing naroroon sa utak ng buto, ay maaaring magpasimula ng prosesong ito kasama ng maraming iba pang mga kadahilanan. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng CXCL12 sa mga erythroblast sa tamang oras, nagawa naming artipisyal na mag-udyok ng nuclear expulsion," sabi ni Gutjahr.

Ano ang ibig sabihin nito para sa artipisyal na paggawa ng dugo?

Ang pagtuklas na ito ay isang siyentipikong tagumpay na maaaring makabuluhang mapabuti ang kahusayan ng artipisyal na produksyon ng dugo sa hinaharap. Gayunpaman, kailangan pa rin ng karagdagang pananaliksik.

Mula noong 2023, pinamunuan ni Gutjahr ang kanyang sariling mga pangkat ng pananaliksik sa Institute of Cell Biology at Immunology Thurgau at patuloy na pinag-aaralan ang papel ng CXCL12.

"Kami ay nag-iimbestiga ngayon kung paano gamitin ang CXCL12 upang i-optimize ang artipisyal na produksyon ng mga pulang selula ng dugo ng tao," paliwanag ni Gutjahr.

Bilang karagdagan sa mga praktikal na aplikasyon sa pang-industriya na produksyon ng red blood cell, ang mga resulta ng pag-aaral ay nagbibigay ng mga bagong insight sa mga mekanismo ng cellular: hindi tulad ng ibang mga cell, na lumilipat kapag pinasigla ng CXCL12, sa mga erythroblast ang signal na ito ay dinadala sa loob ng cell, kahit sa nucleus nito. Doon, pinabilis nito ang pagkahinog ng cell at itinataguyod ang pagpapaalis ng nucleus.

"Ang aming pag-aaral ay nagpapakita sa unang pagkakataon na ang mga chemokine receptor ay kumikilos hindi lamang sa ibabaw ng cell kundi pati na rin sa loob nito, na nagbubukas ng ganap na bagong mga pananaw para sa cell biology," sabi ni Propesor Antal Roth mula sa Queen Mary University.

Pag-optimize ng produksyon para sa malawak na aplikasyon

Ngayon, ang mga stem cell ay nananatiling pinakamabisang paraan para sa paggawa ng artipisyal na dugo: ang pagpapatalsik ng nucleus ay nangyayari sa humigit-kumulang 80% ng mga selula. Ngunit ang mga pinagmumulan ng mga stem cell ay limitado (cord blood, donor bone marrow), na ginagawang imposible ang mass production.

Kamakailan ay nagtagumpay ang mga siyentipiko sa muling pagprograma ng iba't ibang uri ng mga selula sa mga stem cell at paggamit ng mga ito upang makabuo ng mga pulang selula ng dugo. Ang pamamaraang ito ay nagbibigay ng halos walang limitasyong pinagmumulan ng mga cell, ngunit mas tumatagal at hindi gaanong epektibo: 40% lamang ng mga cell ang naglalabas ng kanilang nucleus.

"Ang aming mga bagong natuklasan sa pangunahing papel ng CXCL12 ay nagbibigay sa amin ng pag-asa na ang paggamit nito ay makabuluhang mapabuti ang kahusayan ng produksyon ng pulang selula ng dugo mula sa reprogrammed na mga cell," sabi ni Gutjahr.

Kung magiging posible ang mass production, isang malawak na hanay ng mga aplikasyon ang lalabas: naka-target na produksyon ng mga bihirang uri ng dugo, pag-aalis ng mga kakulangan sa dugo ng donor, at ang posibilidad na muling likhain ang sariling dugo ng pasyente para sa espesyal na paggamot ng iba't ibang sakit.

Ang pag-aaral ay na-publish sa journal Science Signaling.