Sztuczny szpik kostny wykonany z jedwabiu umożliwia wytwarzanie płytek krwi
Transfuzje płytek krwi są niezbędne u pacjentów, którzy nie są w stanie wytwarzać ich w wystarczającej ilości, często z powodu białaczki, leczenia przeciwnowotworowego lub chorób wirusowych. Jednak podaż płytek krwi od dawców nie jest w stanie zaspokoić obecnego zapotrzebowania, które z każdym rokiem wzrasta o około 10%. Jedną z obiecujących nowych metod zwiększenia podaży są systemy produkcji płytek krwi ex vivo. Oprócz możliwości skalowania podaży, hodowla płytek krwi poza organizmem zapewnia uniwersalną zgodność, co pozwala uniknąć niepożądanych reakcji immunologicznych oraz zmniejsza ryzyko zakażeń krzyżowych. Zespół projektu SilkPlatelet(odnośnik otworzy się w nowym oknie), finansowanego przez Europejską Radę ds. Innowacji(odnośnik otworzy się w nowym oknie), opracował nowy system produkcji płytek krwi ex vivo na bazie fibroiny jedwabiu – naturalnego włókna białkowego pozyskiwanego z kokonów udomowionych jedwabników. System ten wykorzystuje bioreaktor do odtworzenia naturalnego procesu zachodzącego w szpiku kostnym, w którym komórki macierzyste różnicują się w prekursory megakariocytów – komórek szpiku kostnego odpowiedzialnych za wytwarzanie płytek krwi. Ogólnym celem badaczy jest stworzenie rozwiązania umożliwiającego produkcję płytek krwi na dużą skalę oraz ich transfuzję. „Nasze podejście różni się od innych tym, że nie dostosowywaliśmy technologii do produkcji krwi. Zamiast tego zaczęliśmy od samego procesu produkcji krwi i na jego podstawie opracowaliśmy technologię”, mówi Alessandra Balduini, profesorka na Wydziale Medycyny Molekularnej Uniwersytetu w Pawii(odnośnik otworzy się w nowym oknie) we Włoszech oraz koordynatorka projektu SilkPlatelet. „To niespotykane podejście”.
Udoskonalone modele szpiku kostnego oparte na jedwabiu
System działa, „oszukując” megakariocyty wyhodowane w laboratorium, aby zachowywały się tak, jakby znajdowały się w ludzkim organizmie, co skłania je do produkcji płytek krwi na żądanie. W projekcie wykorzystano szpik kostny wytworzony z fibroiny jedwabiu, który wiernie naśladuje gąbczastą strukturę, skład i mechanikę prawdziwego szpiku kostnego. Te oparte na jedwabiu modele mogą następnie posłużyć do wytwarzania płytek krwi na dużą skalę. W ramach projektu SilkPlatelet konsorcjum badawcze zoptymalizowało platformę do produkcji płytek krwi, udoskonalając modele na bazie jedwabiu tak, aby lepiej odwzorowywały środowisko ludzkiego szpiku kostnego, a także zwiększając skalę systemu z myślą o produkcji na dużą skalę. Działania te mają przyczynić się do realizacji celów Programu UE dla zdrowia(odnośnik otworzy się w nowym oknie) dotyczących zwiększenia dostępu do ratujących życie terapii. Członkowie konsorcjum, kierowanego przez Hanę Raslovą z Instytutu Gustave’a Roussy’ego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Paryżu we Francji, pracowali również nad poprawą wydajności produkcji płytek krwi, ich funkcjonalności i czystości, optymalizując platformę w celu uzyskania większej liczby funkcjonalnych płytek krwi. Jednocześnie, wszystkie produkty komórkowe zostały poddane kompleksowej kontroli jakości w celu zapewnienia ich tożsamości, czystości, funkcjonalności i bezpieczeństwa przed dalszym wykorzystaniem. Ida Biunno i jej zespół z firmy ISENET Biobanking(odnośnik otworzy się w nowym oknie) we Włoszech wnieśli również istotny wkład w projekt, wspierając opracowanie, charakterystykę i ocenę jakości linii indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych wykorzystywanych w projekcie oraz zapewniając solidność i powtarzalność procesu produkcyjnego.
Elastyczny model do badania chorób
Weryfikacja koncepcji wykazała, że komórki ex vivo są nie tylko funkcjonalne, lecz także na tyle podatne na oddziaływania środowiska, że mogą zachowywać się jak komórki w ludzkim organizmie, w tym odtwarzać skutki chorób związanych z płytkami krwi. Otwiera to możliwość wykorzystania platformy w przyszłych badaniach. „Udało nam się również odtworzyć złożoność szpiku kostnego przy użyciu większej liczby komórek, a nie tylko komórek progenitorowych, oraz wykazać wpływ różnych komórek szpiku kostnego na produkcję krwi”, wyjaśnia Balduini. Badaczka i jej zespół nadal udoskonalają i poprawiają system, poszukując nowych zastosowań oraz zwiększając skalę bioreaktora. „Jeśli chodzi o jedwab, robimy naprawdę wiele: staramy się zrozumieć, jaki wpływ ma jedwab na system i co możemy ulepszyć”, podsumowuje Balduini.