Турбулентность позволяет производить тромбоциты в клинических масштабах для переливаний

Турбулентность — критический физический фактор, способствующий крупномасштабному производству функциональных тромбоцитов из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (hiPSCs). К такому выводу пришли японские исследователи. Воздействие турбулентной энергии в биореакторе стимулировало производство 100 миллиардов тромбоцитов из hiPSC-производных клеток костного мозга — мегакариоцитов. Более того, переливание этих тромбоцитов двум животным моделям способствовало свёртыванию крови и предотвращало кровотечение так же эффективно, как и тромбоциты от доноров-людей.

Проблема донорских тромбоцитов

Переливание крови — одна из самых распространённых форм клеточной терапии. Однако донорские тромбоциты имеют короткий срок хранения (в США — всего 5 дней) из-за постепенной потери способности к агрегации и подверженности бактериальному загрязнению. Ожидаемый дефицит стимулирует поиск альтернативных источников, не зависящих от донорства крови.

Роль турбулентности

Исследователи заметили, что hiPSC-производные мегакариоциты производят больше тромбоцитов при вращении во флаконе, чем в статических условиях. Это навело на мысль, что физический стресс от встряхивания усиливает генерацию тромбоцитов. Последующие эксперименты с живой визуализацией костного мозга мыши показали, что мегакариоциты высвобождают тромбоциты только при воздействии турбулентного кровотока.

Решение: биореактор VerMES

После тестирования различных устройств учёные обнаружили, что крупномасштабное производство высококачественных тромбоцитов возможно с использованием биореактора VerMES. Эта система состоит из двух овальных горизонтально ориентированных лопастей, которые создают относительно высокий уровень турбулентности, двигаясь вверх-вниз в цилиндре. При оптимальном уровне турбулентной энергии и напряжения сдвига hiPSC-производные мегакариоциты генерировали 100 миллиардов тромбоцитов — достаточно для удовлетворения клинических потребностей.

Дальнейшие шаги

Сейчас команда работает над улучшением подхода: разрабатывает автоматизированные протоколы, снижает стоимость производства и оптимизирует выход тромбоцитов. Также ведутся работы по созданию универсальных тромбоцитов, лишённых белков главного комплекса гистосовместимости (HLA), чтобы снизить риск иммунных реакций при переливании.

«Мы ожидаем, что клинические испытания начнутся в течение года или двух», — говорит старший автор исследования Кодзи Это.