Vědci se snaží vytvořit ‚zlato‘ krev v laboratoři pro zachování životů
Na světě existuje pouze jedna osoba z šedesáti milionů, která má krevní skupinu Rh null. Nyní se badatelé snaží tuto vzácnou krev vyrobit v laboratoři s nadějí, že mohou zachránit životy. Transfúze krve přinesla velké změny v moderní medicíně.
Pokud se někdy zraníme nebo potřebujeme velkou chirurgii, může nám darovaná krev zachránit život. Ale pro lidi s vzácnými krevními skupinami je nalezení vhodného darovaného krve skvělou výzvou.
Jednou z nejvzácnějších krevních skupin, Rh null, bylo dosud známo, že ji má pouze 50 lidí na světě. Pokud se ocitnou v nehodě, mají velmi nízkou šanci na získání darované krve této skupiny. Proto se doporučuje, aby lidé s Rh null krevní skupinou uchovávali svou vlastní krev na dlouhodobé skladování.
Vzhledem k její vzácnosti je tato krevní skupina také považována za velmi cennou z jiných důvodů. Kvůli výhodám užití této krevní skupiny je v lékařských a výzkumných komunitách někdy označována jako „zlatá krev“. Případné výzvy spojené s imunitní odpovědí a regulací darované krve by mohly vědcům pomoci vyvinout metody, které umožní transfúzi krve pro všechny.
Jak se krev klasifikuje?
Naše krev je klasifikována na základě přítomnosti nebo nepřítomnosti specifických antigenů na povrchu červených krvinek. Tyto antigeny, známé jako proteiny nebo cukry, se váží na buněčný povrch a mohou být rozpoznány imunitním systémem těla.
„Pokud přijmete krev, která obsahuje antigeny, které ve vaší krvi nejsou, vaše tělo vytvoří protilátky a napadne tu krev,“ říká Ash Toy, profesorka buněčné biologie na Bristolské univerzitě. „Pokud se pokusíte znovu tuto krev infundovat, může to být životu nebezpečné.“
Existují dva krevní typy, které působí jako imunitní odpovědi, a to ABO a Rh (Rhesus). Osoba s krevní skupinou A má na svých červených krvinkách antigen A, zatímco osoba s krevní skupinou B má antigen B. Skupiny AB mají oba tyto antigeny, zatímco krevní skupina O nemá žádné z nich. Tyto krevní skupiny mohou být Rh pozitivní nebo Rh negativní.
Lidé s krevní skupinou O negativní jsou často uváděni jako univerzální dárci, protože jejich krev neobsahuje antigeny A, B nebo Rh. Nicméně tento pohled je zjednodušený.
Za prvé, k říjnu 2024 bylo identifikováno celkem 47 krevních skupin a 366 různých antigenů. I osoba s krevní skupinou O negativní může mít protilátky proti jiným antigenům. Některé antigeny mohou také být mnohem silnější ve vyvolávání imunologické odpovědi než jiné.
Za druhé, existuje více než 50 Rh antigenů. Když lidé hovoří o tom, že jsou Rh negativní, obvykle mluví o antigenu Rh (D), ale v jejich červených krvinkách existují také další Rh proteiny. Toto ztěžuje identifikaci správného dárce krve.
Nicméně, lidé s Rh null krví nemají žádné z 50 Rh antigenů. Tito lidé nemohou obdržet žádnou jinou krevní skupinu, ale jejich krev je kompatibilní s mnoha Rh krevními skupinami. To činí krev Rh null vysoce cennou, protože většina lidí, včetně těch, kteří mají všechny ABO skupiny, ji může dostat.
V situacích, kdy je krevní skupina pacienta neznámá, může být Rh null krev darována s minimálním rizikem imunitní reakce. Z tohoto důvodu vědci po celém světě hledají způsoby, jak tuto „zlatou krev“ vyrobit.
„Rh antigeny vyvolávají silnou imunitní odpověď, takže pokud nemáte Rh antigeny, pak není nic, co by vyvolalo odpověď na základě Rh,“ říká profesorka Toy. „Když máte Rh null krev, je to velmi univerzální. Ale existují ještě další krevní skupiny, na které je třeba myslet,“ dodává.
Jak vzniká Rh null krev?
Podle nedávného výzkumu je Rh null krev způsobena genetickými mutacemi, které ovlivňují protein, známý jako RhAG (Rhesus-associated glycoprotein), který hraje důležitou roli v červených krvinkách. Tyto mutace zkracují nebo mění tvar tohoto proteinu, což narušuje vznik dalších Rh antigenů.
V roce 2018, vědci na Bristolské univerzitě pod vedením profesorky Toy úspěšně vytvořili Rh null krev v laboratoři. K tomu použili buněčnou linii nezralých červených krvinek, pěstovaných v laboratoři.
Pomocí techniky CRISPR-Cas9 odstranili genetické kódy pro antigeny ze skupin, které by vytvářely nekompatibilní transfúze pro pět různých krevních skupin, včetně ABO a Rh antigenů, stejně jako dalších antigenů jako Kell, Duffy a GPB.
„Pokud odstraníme tyto antigeny, vytvoříme kompatibilní buňku, protože všechny jsou velmi komplikované krevní skupiny,“ říká profesorka Toy. V důsledku toho budou vznikající červené krvinky kompatibilní se všemi hlavními obecnými krevními skupinami a dokonce i s raritními skupinami, jako je Bombay fenotyp, který je přítomen u 1 z 400 000 lidí. Ti, kteří tuto krevní skupinu mají, nemohou dostat krev A, B, AB nebo O. Nicméně využívání technologií úpravy genů je kontroverzní a v mnoha částech světa je podmíněno přísnými regulacemi, takže může trvat, než budou takto vyrobené krevní skupiny k dispozici pro lékařské použití. Musí proběhnout řada klinických testů, než budou schváleny.
Mezitím profesorka Toy spolupracovala na založení společnosti Scarlet Therapeutics, která získává krev od lidí s vzácnými krevními skupinami, včetně Rh null. Tato krev může být použita k vytvoření buněčných linií, které lze použít na pěstování červených krvinek v laboratoři. Laboratorně vyrobené krevní skupiny mohou být skladovány pro nouzové potřeby těch, kteří mají vzácné krevní skupiny.
Profesor Toy touží vytvořit banky vzácné krve v laboratoři bez použití genových úprav, nicméně genové úpravy mohou mít v budoucnu určitý podíl.
„Bylo by to velké, pokud bychom to dokázali udělat bez genové úpravy. Ale úpravy jsou také možností, kterou máme,“ říká.
„Jednou z našich částí je snažit se změnit jejich antigeny, aby byly co nejvíce kompatibilní pro většinu lidí. Za tímto účelem pečlivě vybíráme dárce. Poté je třeba provést genetické úpravy, aby byla krev kompatibilní pro všechny.“ dodává.
V roce 2021, odborník na imunitu Gregory Denom a jeho kolegové ve Wisconsinském výzkumném ústavu, použili technologii CRISPR-Cas9 k vytvoření vzácných krevních skupin, včetně Rh null, z pluripotentních kmenových buněk (hiPSC). Tyto kmenové buňky mají podobné vlastnosti jako embryonální kmenové buňky a mohou se přetvářet na jakoukoli buňku v lidském těle, pokud je vytvořen správný prostředí. Jiní vědci používají jiný typ kmenových buněk, které jsou určeny k tomu, aby se vyvinuly do červených krvinek. Ale zatím nebylo určeno, jaký typ krve to bude.
Příkladem jsou vědci z Laval University v Quebecu, kteří nedávno extrahovali krevní kmenové buňky od dárců s krevní skupinou A pozitivní a poté použili technologii CRISPR-Cas9 k odstranění genetických kódů pro antigeny A a Rh. To vytváří červené krvinky typu O Rh null. Vědci v Barceloně ve Španělsku nedávno také izolovali kmenové buňky od dárce s Rh null krevní skupinou.
Ačkoli jsou podnikány pokusy, vytvoření umělé krve v laboratoři, která bude dostupná pro použití u lidí, bude trvat delší dobu. Klíčovou výzvou je, že kmenové buňky se musí vyvinout do zralých červených krvinek.
V těle se červené krvinky vyrábějí ze kmenových buněk v kostní dřeni. Komplexní signály řídí, jakým způsobem se mají vyvíjet. Je těžké to reprodukovat v laboratoři.
„Při vytváření Rh null nebo jakékoliv jiné krevní skupiny existuje dodatečná komplikace, že vývoj a zralost červených krvinek mohou být obtížné,“ říká Denom. Nyní pracuje v diagnostické společnosti Griffin Diagnostics Solutions, která se specializuje na transfuzní medicínu. „Vytváření specifických genetických kódů pro danou krevní skupinu může vést k rozkladu buněčné membrány nebo způsobit ztrátu efektivní produkce červených krvinek.“
Profesor Toy vede klinickou studii s názvem RESTORE, která testuje bezpečnost laboratorně vyrobených červených krvinek z kmenových buněk darovaných jako transfúze. Tato studie jako první na světě zkoumá umělou krev, která nebyla geneticky upravena. Ale vědci potřebovali 10 let výzkumu, než se dostali do fáze, kdy byli připraveni testovat na lidech.
„V současnosti je nejlepším a nejlevnějším způsobem brát krev přímo od dárce. Takže v nadcházejících letech bude stále potřeba dárců,“ říká profesorka Toy. „Ale pro ty, kteří mají vzácné krevní skupiny, které se velmi obtížně získávají, by bylo skvělé, pokud bychom mohli vytvářet krev (v laboratoři) podle jejich potřeby,“ uzavírá.
