מדענים מגלים אות מפתח לייצור דם מלאכותי

מדענים קרובים צעד אחד ליצירת דם מלאכותי: גילוי אות מפתח, CXCL12, עשוי לייעל את ייצור תאי הדם האדומים.

מדענים עובדים על ייצור דם באופן מלאכותי במשך עשרות שנים. כעת, חוקרים מאוניברסיטת קונסטנץ ומאוניברסיטת קווין מרי בלונדון עשו צעד משמעותי קדימה עם תגלית חדשה.

בגרמניה, נדרשות מדי יום כ-15,000 יחידות דם, שרובן מגיעות מתורמים. מחקר על שיטות חלופיות להשגת דם, כולל ייצור המוני מלאכותי, נמשך כבר שנים רבות, אך עדיין רחוק משימוש נרחב. הבעיה העיקרית טמונה במנגנונים המורכבים ביותר והלא מובנים שבאמצעותם הגוף מייצר באופן טבעי נוזל חיוני זה.

זיהוי אות מפתח להיווצרות תאי דם אדומים

ד"ר ג'וליה גוטיאהר, ביולוגית במכון לביולוגיה של התא ואימונולוגיה באוניברסיטת קונסטנץ, חוקרת את מנגנוני ההמטופויזה. יחד עם עמיתים מאוניברסיטת קווין מרי בלונדון, היא זיהתה אות מולקולרי - הכימוקין CXCL12 - שמפעיל את תהליך גירוש הגרעין מתאי דם אדומים. זהו שלב מפתח בהתפתחות תאי דם אדומים.

"השלב הסופי של הפיכת האריתרובלסטים לתא דם אדום הוא גירוש הגרעין. תהליך זה ייחודי ליונקים ומפנה מקום להמוגלובין, המעורב בהובלת חמצן", מסביר גוטיאהר.

למרות שתהליך ההתבגרות של תאי גזע לתאי דם אדומים כמעט וממוטב, עד כה לא היה ברור אילו גורמים מעוררים את יציאת הגרעין.

"גילינו שהכימוקין CXCL12, הנמצא בעיקר במח העצם, יכול ליזום תהליך זה בשילוב עם מספר גורמים נוספים. על ידי הוספת CXCL12 לאריתרובלסטים בזמן הנכון, הצלחנו לגרום באופן מלאכותי לגירוש גרעיניים", אומר גוטיאהר.

מה המשמעות של זה לגבי ייצור דם מלאכותי?

תגלית זו הייתה פריצת דרך מדעית שעשויה לשפר משמעותית את יעילות ייצור הדם המלאכותי בעתיד. עם זאת, עדיין נדרש מחקר נוסף.

מאז 2023, גוטיאהר מוביל את קבוצות המחקר שלו במכון לביולוגיה של התא ואימונולוגיה של תורגאו וממשיך לחקור את תפקידו של CXCL12.

"אנו חוקרים כעת כיצד להשתמש ב-CXCL12 כדי לייעל את הייצור המלאכותי של תאי דם אדומים אנושיים", מסביר גוטיאהר.

בנוסף ליישומים מעשיים בייצור תעשייתי של תאי דם אדומים, תוצאות המחקר מספקות תובנות חדשות לגבי מנגנונים תאיים: בניגוד לתאים אחרים, אשר נודדים כאשר הם מגורים על ידי CXCL12, באריתרובלסטים אות זה מועבר בתוך התא, אפילו לתוך הגרעין שלו. שם, הוא מאיץ את התבגרות התא ומקדם את גירוש הגרעין.

"המחקר שלנו מראה לראשונה שקולטני כימוקינים פועלים לא רק על פני התא אלא גם בתוכו, ופותחים פרספקטיבות חדשות לחלוטין לביולוגיה של התא", אמר פרופסור אנטל רות' מאוניברסיטת קווין מרי.

אופטימיזציה של הייצור עבור יישומים רחבים

כיום, תאי גזע נותרו השיטה היעילה ביותר לייצור דם מלאכותי: יציאת הגרעין מתרחשת בכ-80% מהתאים. אך מקורות תאי הגזע מוגבלים (דם טבורי, מח עצם מתורם), מה שהופך ייצור המוני לבלתי אפשרי.

מדענים הצליחו לאחרונה לתכנת מחדש סוגים שונים של תאים לתאי גזע ולהשתמש בהם כדי לייצר תאי דם אדומים. שיטה זו מספקת מקור כמעט בלתי מוגבל של תאים, אך היא אורכת זמן רב יותר ופחות יעילה: רק 40% מהתאים פולטים את הגרעין שלהם.

"הממצאים החדשים שלנו לגבי התפקיד המרכזי של CXCL12 נותנים לנו תקווה שהשימוש בו ישפר משמעותית את יעילות ייצור תאי הדם האדומים מתאים מתוכנתים מחדש", מציין גוטיאהר.

אם ייצור המוני יתאפשר, יתפתח מגוון רחב של יישומים: ייצור ממוקד של סוגי דם נדירים, ביטול מחסור בדם של תורמים, ואפשרות לשחזר את הדם של המטופל עצמו לטיפול ייעודי במחלות שונות.

המחקר פורסם בכתב העת Science Signaling.