Исследование, проведенное международным исследовательским коллективом, сообщает о методе модификации крови, который может решить сразу ряд глобальных проблем. Он защищает эритроциты при криохранении органов для трансплантации, а также может сделать группы крови перекрестно совместимыми. Более того, в перспективе это сделает возможным переливание крови между видами.
В январе 2024 года Американский Красный Крест объявил о чрезвычайной нехватке крови, было зафиксировано самое низкое количество донаций крови за 20 лет. Оценив падение числа доноров на 40% за два десятилетия, Красный Крест отметил несколько способствующих факторов, включая COVID-19, который препятствовал проведению акций по сдаче крови на рабочих местах, а также изменения в протоколах переливания крови в больницах. Растущая потребность в расширении запасов крови в настоящее время стимулирует технологические подходы, включая достижения в области консервации и хранения крови.
Авторы нового исследования сообщают о методе биосовместимой силикатизации крови, который они называют shielding-augmenting RBC-in-nanoscale amorphous silica, или сокращенно SARNAS. Метод представляет собой поверхностное проектирование и структурное наращивание для эритроцитов, которое по сути наделяет их экзоскелетами на основе наноразмерного кремнезема. Они провели ряд исследований in vivo и сообщили о превосходной биосовместимости, а также о 100% криозащите в условиях хранения.
Но самое интересное то, что SARNAS защищает поверхностные антигены на эритроцитах — белки, гликолипиды и углеводы, которые различают группы крови. Это означает, что Si-RBC избегают иммунного обнаружения и могут служить универсальной кровью, которую можно переливать людям с разными группами крови и даже между видами.
Авторы стремились рассмотреть конкретное медицинское применение: перфузию донорских органов для криоконсервации перед трансплантационной операцией. Машинная перфузия, искусственная техника перфузии, используемая для этой цели, подразумевает прокачку оксигенированного раствора через донорские органы для имитации естественного кровотока. Перфузия также контролирует температуру органа для его сохранения перед трансплантацией.
Широко распространено использование искусственных перфузионных растворов, но лучшей перфузионной жидкостью, конечно же, является настоящая кровь. К сожалению, существуют недостатки использования крови для сохранения органов, включая короткий срок хранения эритроцитов и последующую потерю, несовместимость групп крови и механическое повреждение клеток во время перфузии.
В ходе испытаний Si-эритроциты продемонстрировали универсальную совместимость с кровью, функционировали точно так же, как обычные эритроциты, в испытаниях на механическую перфузию , включая механическую деформируемость клеток и транспорт кислорода, а также сохраняли целостность своей мембраны и структуры.
Ксенотрансфузия
Чтобы подтвердить безопасность Si-RBC между переливаниями крови от одного вида к другому, исследователи провели два теста с мышами. Одна группа получила переливание нормальных человеческих эритроцитов, в то время как тестовая группа получила Si-RBC. Перелитый объем составил 4% от общего объема крови, что соответствует медицинскому определению переливания крови. По сравнению с группой человеческих эритроцитов, мыши Si-RBC показали незначительные показатели повреждения ключевых органов, включая почки и печень.
Во втором тесте обе группы мышей получили переливание 20% общего объема крови. Авторы пишут: «Как группа Si-RBC, так и контрольная группа показали нормальное физиологическое поведение и хорошую биологическую безопасность при объеме переливания 20%, в то время как группа нативных RBC показала признаки повреждения печени и воспаления. Все эти результаты подтверждают, что Si-RBC не только избегают иммунной активации у разных видов, но и отлично функционируют для транспортировки кислорода».
Они приходят к выводу, что метод создания экзоскелета вокруг эритроцитов является инновационной экспериментальной основой для межвидового переливания крови и что он может потенциально устранить нехватку крови в будущем.