Дестабилизация микротрубочек повышает продукцию тромбоцитов из мегакариоцитов, полученных из iPS-клеток

Исследовательская группа под руководством доктора Торстена Шлегера (Бостонская детская больница), Эмири Накамуры и профессора Кодзи Это (Отдел клинического применения) определила дестабилизацию микротрубочек (МТ) как перспективную стратегию для увеличения производства тромбоцитов из иммортализованных клеточных линий-предшественников мегакариоцитов (imMKCLs), полученных из человеческих iPS-клеток. Работа опубликована в PLOS One.

Трансфузии тромбоцитов необходимы для лечения тромбоцитопении и нарушений свертываемости крови, однако тромбоциты от доноров имеют ограничения: короткий срок хранения, дефицит поставок и иммунная несовместимость.

Для решения этих проблем лаборатория Это разработала imMKCLs — условно иммортализованные линии мегакариоцитов, полученные из человеческих iPS-клеток, которые можно размножать и дифференцировать для производства функциональных тромбоцитов. Однако выход тромбоцитов в статических условиях культивирования остается неоптимальным.

С помощью покадровой съемки отдельных клеток исследователи обнаружили, что imMKCLs демонстрируют асинхронную и гетерогенную продукцию тромбоцитов, и лишь небольшая часть клеток высвобождает большое количество тромбоцитоподобных частиц (PLPs). Скрининг химических соединений выявил агенты, дестабилизирующие МТ, в частности алкалоиды винки (винкристин, VCR), как мощные усилители образования протромбоцитарных выростов.

Обработка VCR на третий день дифференцировки значительно увеличила выход PLPs, особенно в условиях турбулентного культивирования в биореакторе VerMES. Это показывает, что своевременная дестабилизация микротрубочек усиливает биогенез тромбоцитов из iPS-клеточных мегакариоцитов, не нарушая их функцию.

Дальнейший анализ выявил обратную корреляцию между содержанием МТ и выходом тромбоцитов. По сравнению со статическими культурами, imMKCLs, культивируемые в условиях турбулентного потока, демонстрировали сниженное окрашивание МТ и более высокую продуктивность тромбоцитов. Добавление VCR дополнительно повышало выход, с оптимальным эффектом при применении на 3-й день — после полиплоидизации, но до образования протромбоцитов. Более раннее или позднее введение VCR снижало эффективность, что указывает на критическое временное окно для вмешательства.

Важно, что тромбоциты, полученные с обработкой VCR, сохранили ключевые функциональные свойства. Проточная цитометрия и конфокальная микроскопия подтвердили их реакцию на агонисты активации, низкое связывание Annexin V и способность распластываться на поверхности, покрытой фибриногеном. Эксперименты in vivo на тромбоцитопеничных мышах NSGS-SGM3 показали, что тромбоциты, полученные из iPS-клеток с обработкой VCR, эффективно восстанавливали гемостаз, хотя более высокие дозы VCR незначительно снижали персистенцию тромбоцитов и структуру маргинальной зоны.

Это исследование подчеркивает роль динамики МТ в созревании мегакариоцитов и биогенезе тромбоцитов. Используя одобренные FDA соединения, такие как VCR, ученые представляют практический метод увеличения выхода тромбоцитов из iPS-клеточных источников. Эти результаты открывают путь к созданию масштабируемых и экономически эффективных систем производства тромбоцитов для трансфузиологии. Дальнейшая работа будет направлена на изучение механизма модуляции МТ и его роли в процессе созревания.