Teadlased avastasid kunstliku vere tootmise võtmesignaali

Teadlased on tehisvere loomisele sammu võrra lähemal: võtmesignaali CXCL12 avastamine võib muuta punaste vereliblede tootmise tõhusamaks.

Teadlased on aastakümneid tegelenud vere kunstliku tootmisega. Nüüd on Konstanzi ülikooli ja Londoni Queen Mary ülikooli teadlased uue avastusega astunud suure sammu edasi.

Saksamaal on vaja iga päev umbes 15 000 ühikut verd, millest suurem osa tuleb doonoritelt. Uuringud vere saamise alternatiivsete meetodite, sealhulgas kunstliku masstootmise kohta on kestnud juba aastaid, kuid laialdasest kasutamisest on need veel kaugel. Peamine probleem seisneb äärmiselt keerulistes ja halvasti mõistetud mehhanismides, mille abil organism seda elutähtsat vedelikku loomulikult toodab.

Punaste vereliblede moodustumise võtmesignaali tuvastamine

Dr Julia Gutjahr, Konstanzi ülikooli Thurgau rakubioloogia ja immunoloogia instituudi bioloog, uurib vereloome mehhanisme. Koos Londoni Queen Mary ülikooli kolleegidega on ta tuvastanud molekulaarse signaali – kemokiini CXCL12 –, mis käivitab punaste vereliblede eellasrakkudest tuuma väljutamise protsessi. See on punaste vereliblede arengu võtmeetapp.

„Erütroblasti punaseks verelibleks muutumise viimane etapp on tuuma väljutamine. See protsess on imetajatele ainuomane ja teeb ruumi hemoglobiinile, mis osaleb hapniku transportimises,“ selgitab Gutjahr.

Kuigi tüvirakkude küpsemise protsess punasteks verelibledeks on peaaegu optimeeritud, on seni olnud ebaselge, millised tegurid tuuma väljasaatmist käivitavad.

„Leidsime, et kemokiin CXCL12, mis esineb peamiselt luuüdis, suudab selle protsessi käivitada koos paljude teiste teguritega. Lisades CXCL12 õigel ajal erütroblastidele, suutsime kunstlikult esile kutsuda tuumade väljutamise,“ ütleb Gutjahr.

Mida see tähendab kunstliku vere tootmise jaoks?

See avastus oli teaduslik läbimurre, mis võiks tulevikus oluliselt parandada kunstliku vere tootmise efektiivsust. Siiski on vaja täiendavaid uuringuid.

Alates 2023. aastast on Gutjahr juhtinud oma uurimisrühmi Thurgau rakubioloogia ja immunoloogia instituudis ning jätkab CXCL12 rolli uurimist.

„Uurime nüüd, kuidas kasutada CXCL12 inimese punaste vereliblede kunstliku tootmise optimeerimiseks,“ selgitab Gutjahr.

Lisaks praktilistele rakendustele tööstuslikus punaste vereliblede tootmises pakuvad uuringu tulemused uusi teadmisi rakuliste mehhanismide kohta: erinevalt teistest rakkudest, mis migreeruvad CXCL12 stimuleerimisel, transporditakse see signaal erütroblastides raku sees, isegi tuuma. Seal kiirendab see rakkude küpsemist ja soodustab tuuma väljutamist.

„Meie uuring näitab esmakordselt, et kemokiini retseptorid toimivad mitte ainult rakupinnal, vaid ka selle sees, avades täiesti uusi perspektiive rakubioloogiale,“ ütles Queen Mary ülikooli professor Antal Roth.

Tootmise optimeerimine laialdaseks kasutamiseks

Tänapäeval on tüvirakud endiselt kõige tõhusam meetod tehisvere tootmiseks: tuuma eemaldamine toimub umbes 80%-l rakkudest. Kuid tüvirakkude allikad on piiratud (nabaväädiveri, doonori luuüdi), mis muudab masstootmise võimatuks.

Teadlastel on hiljuti õnnestunud erinevat tüüpi rakke tüvirakkudeks ümber programmeerida ja neid punaste vereliblede genereerimiseks kasutada. See meetod pakub peaaegu piiramatut rakkude allikat, kuid see võtab kauem aega ja on vähem efektiivne: ainult 40% rakkudest vabastab oma tuuma.

„Meie uued leiud CXCL12 võtmerolli kohta annavad lootust, et selle kasutamine parandab oluliselt punaste vereliblede tootmise efektiivsust ümberprogrammeeritud rakkudest,“ märgib Gutjahr.

Kui masstootmine võimalikuks saab, tekib lai valik rakendusi: haruldaste veregruppide sihipärane tootmine, doonorvere puuduse kõrvaldamine ja võimalus taastada patsiendi enda veri mitmesuguste haiguste spetsialiseeritud raviks.

Uuring avaldati ajakirjas Science Signaling.