Исследователи из Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), исследовательского предприятия Массачусетского технологического института в Сингапуре, разработали способ производства человеческих эритроцитов, который сокращает время культивирования вдвое по сравнению с существующими методами и использует оптимизированную сортировку и методы очистки, которые являются более быстрыми, точными и менее дорогостоящими.
Переливание крови ежегодно спасает миллионы жизней, но более половины стран мира не имеют достаточного запаса крови для удовлетворения потребности в ней. Возможность производства эритроцитов по запросу, особенно универсальной донорской группы (0+), несет значительную пользу тем, кто нуждается в частом переливании, например, при лейкозах, за счет исключения необходимости заготовки большого объема крови и сложных процессов выделения клеток.
Более легкое и быстрое производство эритроцитов снизит зависимость от донорской крови, которая к тому же несет высокий риск заражения. Быстрое и недорогое производство эритроцитов также имеет большое значение для исследований таких заболеваний, как малярия, которой ежегодно болеют более 220 миллионов человек, и даже может способствовать появлению новых и улучшенных методов клеточной терапии.
Производство эритроцитов занимает много времени и создает нежелательные побочные продукты, а современные методы очистки являются дорогими и неудобными для масштабного терапевтического использования. Исследователи SMART разработали оптимизированный протокол промежуточного криогенного хранения, который сокращает время культивирования клеток до 11 дней после размораживания, устраняя необходимость в непрерывном 23-дневном производстве крови. Этому способствуют дополнительные технологии, разработанные группой для высокоэффективной и недорогой очистки эритроцитов и более прицельной сортировки.
В статье, недавно опубликованной в журнале Lab on a Chip, исследователи объясняют технические достижения, которых они добились для улучшения производства эритроцитов. Исследование было проведено под совместным руководством Чон Юна Хана, профессора Массачусетского технологического института, и Питера Прайзера, профессора Технологического университета Наньян (NTU).
Традиционным методам производства эритроцитов обычно требуется 23 дня для полного цикла. Новый оптимизированный протокол предусматривает хранение культивируемых клеток в жидком азоте после 12 дней обычного процесса и размораживание с последующим прохождением оставшихся этапов в течение 11 дней.
Исследователи также разработали новые методы очистки и сортировки, изменив существующие фракционирование потоков Дина (DFF) и детерминированное боковое смещение (DLD), создав конструкции с трапециевидным поперечным сечением и микрожидкостным чипом для сортировки DFF, а также уникальную систему сортировки с помощью многокомпонентной обратной структуры L-формы для сортировки DLD.
Новые методы сортировки и очистки с использованием модифицированных методов DFF и DLD позволяют использовать для очистки такие параметры, как размер и деформируемость эритроцитов, вместо сферического размера. Поскольку большинство человеческих клеток деформируемы, этот метод может иметь широкое биологическое и клиническое применение, например, для сортировки и диагностики раковых и иммунных клеток.
При тестировании очищенных эритроцитов было обнаружено, что они сохраняют свою функциональность, о чем свидетельствует высокая тропность малярийных паразитов, которые обычно поражают только здоровые эритроциты. Это подтверждает, что новые технологии сортировки и очистки эритроцитов идеально подходят для изучения малярии.
Новые методы сортировки и очистки позволяют значительно сократить время обработки клеток и могут быть легко интегрированы в текущие процессы производства клеток. Этот процесс также не требует наличия обученного специалиста и масштабируется для промышленного производства.
Статья K.K.Zeming et al. Microfluidic label-free bioprocessing of human reticulocytes from erythroid culture опубликована в журнале Lab on a Chip.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам SMART: SMART Researchers Develop Fast and Efficient Method to Produce Red Blood Cells.
