Naukowcy stworzyli sztuczne krwinki czerwone o dodatkowych właściwościach

Prace nad stworzeniem syntetycznych czerwonych krwinek toczą się od dłuższego czasu, jednak do tej pory nie udało się wytworzyć modeli które w pełni oddawałyby właściwości naturalnych komórek krwi. Na łamach pisma ACS Nano właśnie ukazały się wyniki badania, które sugerują, że naukowcom w końcu udało się stworzyć w pełni funkcjonalne komórki krwi, wyposażone w dodatkowe, prozdrowotne właściwości. 

Za co odpowiadają czerwone krwinki?

Erytrocyty, czyli czerwone krwinki krwi, wytwarzane są głównie w szpiku kostnym czerwonym, mają ok. 7,5μm średnicy i kształt dwuwklęsłego dysku. Średnia długość życia krwinek czerwonych to 120 dni (4 miesiące). Główną rolą czerwonych komórek krwi jest transport tlenu z płuc do wszystkich tkanek ciała, dzięki czemu organizm może normalnie funkcjonować. Jest to możliwe dzięki zawartej w nich hemoglobinie, odmianie białka bogatego w żelazo, które wiąże tlen i oddaje go tam, gdzie jest to konieczne. Czerwone krwinki są w stanie dotrzeć do wszystkich zakątków ciała za sprawą wyjątkowej elastyczności i zdolności do odkształcania się stosownie do potrzeb. 

Czerwone krwinki mogą transportować nie tylko tlen

Sztuczne czerwone krwinki zostały stworzone na bazie prawdziwych komórek pochodzących od dawców. Najpierw zostały pokryte cienką warstwą krzemionki, na której następnie umieszczone zostały polimery naładowane dodatnio i ujemnie. Kolejnym etapem było wytrawienie krzemionki, by na bazie polimerów uzyskać funkcjonalne repliki czerwonych komórek krwi. Ostatnim krokiem było pokrycie tak powstałych modeli naturalną membraną pozyskaną z czerwonych krwinek. W ten sposób otrzymano repliki identyczne z naturalnymi pod względem rozmiaru, kształtu, naładowaniu oraz składu protein powierzchniowych, natomiast wprowadzenie ich do sztucznych naczyń krwionośnych potwierdziło również ich elastyczność. 

Tak powstałe komórki zostały wszczepione myszom, u których, po 48 godzinach od podania, nie wykazywały żadnych śladów toksyczności. By sprawdzić, w jaki sposób będą współpracować z organizmem, zostały wypełnione jedną z czterech substancji: hemoglobiną, lekiem przeciwnowotworowym, sensorem toksyczności lub magnetycznymi nanocząstkami. Dalsze badania nad tym zagadnieniem skoncentrują się właśnie na sprawdzeniu, czy komórki są w stanie transportować poszczególne substancje, w tym leki, do wybranych partii organizmu, by wspomóc efekty terapeutyczne. 

Wciąż nie znamy pełnego składu krwi

Opracowanie w pełni funkcjonalnej, sztucznej krwi, wymaga świetnego poznania tworzących ją komórek. Na początku 2020 roku naukowcy związani z francuskim instytutem INSERM odkryli nieznany dotąd składnik krwi. Mowa o zewnątrzkomórkowych mitochondriach, czyli komórkowych „bateriach”, które odpowiadają między innymi za ich metabolizm energetyczny. Podstawą do tych obserwacji były wyniki wcześniejszych badań, które wykazały, że osocze zdrowego człowieka zawiera nawet 50 tysięcy więcej mitochondrialnego DNA od DNA znajdującego się w jądrze komórkowym. Na tej podstawie założyli, że w takim razie musi ono być chronione za pomocą stabilnych struktur, których identyfikacją zajęli się w toku badania. 

Jak się okazało, w układzie krwionośnym znajdują się wysoce stabilne struktury zawierające genomy mitochondrialne o pełnej funkcjonalności. Co to oznacza? Naukowcy sugerują, że struktury te mogą być odpowiedzialne za reakcje immunologiczną organizmu oraz powstawanie stanu zapalnego, a także pełnią rolę komunikacyjną między różnymi strukturami ciała, do których docierają za pomocą naczyń krwionośnych. Zdaniem naukowców to odkrycie może w przyszłości prowadzić do lepszej diagnostyki, monitorowania i leczenia konkretnych chorób. Zespół odpowiedzialny za to odkrycie obecnie pracuje nad wykorzystaniem mitochondrium zewnątrzkomórkowego jako biomarkera w nieinwazyjnej diagnozie nowotworów.