Исследование, проведенное Медицинской школой Бостонского университета, выявило новый подход к созданию неограниченного количества эритроцитов и тромбоцитов человека in vitro. В сотрудничестве со школой общественного здравоохранения Бостонского университета (BUSPH) и Бостонским медицинским центром (BMC) исследователи дифференцировали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) на эти типы клеток, которые обычно получают через донорство крови. Это открытие может потенциально снизить потребность в донорстве крови для лечения пациентов, которым требуется переливание крови, и может помочь исследователям изучить новые терапевтические цели для лечения различных заболеваний, включая серповидноклеточную анемию.
Исследование, опубликованное в журнале Blood, было проведено Джорджем Дж. Мерфи, доктор философии, доцент медицины в BUSM и содиректор Центра регенеративной медицины (CReM) в Бостонском университете и BMC, выступал в сотрудничестве с Дэвидом Шерром, доктором философии, профессором по гигиене окружающей среды в BUSM и BUSPH.
iPS-клетки получают путем перепрограммирования взрослых клеток в примитивное состояние стволовых клеток, которые способны дифференцироваться в разные типы клеток. iPS-клетки могут быть созданы из зрелых соматических клеток, таких как клетки кожи или крови, что позволяет развивать специфические для пациента клетки и ткани, которые не должны вызывать несоответствующие иммунные ответы, что делает их мощным инструментом для биологических исследований и ресурсом для регенеративной медицины.
В этом исследовании iPS-клетки были получены из CReM iPS Cell Bank. Клетки подвергались воздействию факторов роста, чтобы заставить их дифференцироваться в эритроциты и тромбоциты с использованием запатентованной технологии. Эти стволовые клетки были тщательно изучены, чтобы изучить, как формируются клетки крови, чтобы лучше понять, как этот процесс регулируется в организме.
В своем новом подходе команда добавила соединения, которые модулируют путь арилуглеводородного рецептора (AhR). Предыдущие исследования показали, что этот путь участвует в развитии раковых клеток за счет взаимодействия с токсинами окружающей среды. Однако в этом исследовании команда отметила экспоненциальное увеличение производства функциональных эритроцитов и тромбоцитов за короткий период времени, предполагая, что AhR играет важную роль в нормальном развитии клеток крови.
"Это открытие позволило нам преодолеть серьезное препятствие с точки зрения возможности производить достаточное количество этих клеток, чтобы иметь потенциальное терапевтическое воздействие как в лаборатории, так и, в дальнейшем, на пациентов," сказал Мерфи. "Кроме того, наша работа предполагает, что AhR выполняет очень важную биологическую функцию в формировании клеток крови в организме."
Переливание крови – это незаменимая клеточная терапия, а безопасность и адекватность кровоснабжения – это международная проблема. В 2009 году Национальный центр ресурсов данных о крови сообщил, что учреждения банка крови собрали более 17 миллионов единиц цельной крови и эритроцитов, а в больницы США ежегодно переливали более 15 миллионов пациентов. Учитывая разнообразие групп крови, даже в развитых странах существует хроническая нехватка крови для некоторых групп пациентов. Спорадическая нехватка крови также может возникать в связи со стихийными бедствиями или техногенными катастрофами. Ожидается, что количество переливаний крови возрастет среди людей старше 60 лет и может привести к недостаточному кровоснабжению к 2050 году.
"Специфические для пациента эритроциты и тромбоциты, полученные из iPS-клеток, которые могут решить проблемы, связанные с иммуногенностью и контаминацией, потенциально могут быть использованы в терапевтических целях и уменьшат ожидаемую нехватку и потребность в донорстве крови," добавил Мерфи.
Клетки, полученные из ИПС, обладают огромным потенциалом для создания множества новых методов лечения заболеваний, учитывая, что их можно использовать для построения моделей заболеваний в лаборатории. Эритроциты, полученные из iPS, могут быть использованы исследователями, изучающими малярию и серповидно-клеточную анемию, в то время как тромбоциты, полученные из iPS, могут быть использованы для изучения сердечно-сосудистых заболеваний и лечения нарушений свертывания крови.