Vedcom sa podarilo vytvoriť syntetické a modulárne červené krvinky, ktoré by v budúcnosti mohli obsahovať aj biosenzory a prenášať rôzne medikamenty na cielenú liečbu tumorov či infekcií.

Vďaka rýchlemu pokroku v technológii protetických končatín a umelých orgánov posúva ľudstvo hranice toho, čo príroda nedokáže sama napraviť. Ako píše portál Science Alert, vedci už pracujú na ďalšej oblasti záujmu, ktorá vylepší nedostatky nášho tela. Konkrétne hľadajú nové spôsoby, ako napodobniť tkanivo prinášajúce krv a obohatiť krv samotnú.

Červené krvinky, ktoré by v budúcnosti mohli liečiť vážne ochorenia

Kombináciou biologického materiálu s polymérmi pestovanými v laboratóriu vyvinul medzinárodný tím bioinžinierov to, čo by sa mohlo považovať za terminálne erytrocyty, respektíve červené krvinky. Tie dokonca preukázali lepšie vlastnosti ako reálne krvinky kolujúce v našich žilách.

Tieto syntetické krvinky sa nielenže dokážu dostať cez náš kardiovaskulárny systém a vytvárať hemoglobín, môžu tiež prenášať aj potrebné medikamenty zabíjajúce napríklad tumor.

V budúcnosti by mohli tieto syntetické červené krvinky dokonca obsahovať aj biosenzory, ktoré umožnia ich presné nasmerovanie do zvolenej časti tela. V prípade červených krviniek ide o jedny z najjednoduchších buniek v našom tele, ktoré nemajú jadro. Preto ich nie je ľahké prekonfigurovať alebo meniť. Jednoduchšie je vytvoriť ich syntetické náhrady.

Zobraziť celú galériu (5)
Obrázok znázorňujúci možné oblasti uplatnenia syntetických červených krviniek od (a) prenosu kylíka cez (b) prenos potrebných medikamentov po (c) detoxifikáciu. Zdroj: ACS NANO

Preto je už vo vývoji viacero druhov syntetických červených krviniek. Mnoho z nich je zameraných na vyhľadávanie a zbieranie kľúčových prvkov, ako napríklad hemoglobín od ľudských či zvieracích darcov, ktoré potom „prebalia“ na neškodné prvky, aby nevyvolávali imunitné reakcie hostiteľa. Niektoré z výskumov sú však o niečo sofistikovanejšie.

Nové výskumy prinášajú oveľa sofistikovanejšie a zložitejšie prístupy

Príkladom tak môžu byť zvukom poháňané častice, ktoré vedia prenášať toxické druhy vysoko reaktívneho kyslíka cez cievny systém, aby zahubili rakovinotvorné tkanivá.

„Inšpirovaní vyššie uvedenými priekopníckymi štúdiami, v rámci ktorých boli vytvorené syntetické konštrukty dosahujúce jednu alebo niekoľko kľúčových vlastností natívnych červených krviniek, sme sa snažili vytvoriť napodobnenie modulárnych prestavaných červených krviniek (RRBC), ktoré vykazovali úplné kombinované vlastnosti natívnych červených krviniek,“ napísali vedci vo svojom reporte.

Vedci tak museli vytvoriť syntetické napodobeniny červených krviniek primeranej veľkosti, tvaru a flexibility, aby sa dostali aj cez tie najužšie cievy tela, a zároveň zostali nedotknuté dosť dlho, aby boli užitočné a dokázali stále preniesť vhodné množstvo kyslíka. Okrem toho tím vedcov vytvoril červené krvinky s modulárnym spôsobom fungovania.

Táto modularita červeným krvinkám umožňuje zamieňať a vymieňať si rôzne funkcie, ktoré pomáhajú niesť medikamenty alebo zacieliť na presné miesto určenia. Aby vedci dosiahli svoj cieľ, zabalili darované krvinky do vrstvy kremíka, ktorý neskôr potiahli polymérmi rôznych nábojov.

Zobraziť celú galériu (5)
Stĺpce zľava doprava: natívne červené krvinky, repliky kremíkom potiahnutých červených krviniek, repliky polymérom potiahnutých červených krviniek a konečný produkt syntetických červených krviniek. Zdroj: ASC Nano

Akonáhle bola potom vrstva kremíka a darovaná krvinka odstránená, zostala len polymérna membrána pokrytá tkanivom červených krviniek. Všetky krvinky v rôznych fázach je možné vidieť na obrázku vyššie.

Zobraziť celú galériu (5)
Obrázky kremíkom potiahnutých replík červených krviniek za pomoci rôznych mikroskopických a röntgenových skenovacích techník. Zdroj: ACS NANO

Výsledkom je prázdna bikonkávna škrupina, do ktorej sa dá vložiť akýkoľvek biochemický materiál vyžadovaný napríklad srdcom. Množstvo testov používajúcich laboratórne vybavenie a zvieratá ukázalo, že syntetické krvinky naplnili všetky očakávania. Štyri týždne po injekčnom podaní krviniek myšiam sa nezistili žiadne známky nepriaznivých imunitných a vedľajších účinkov.

K terapiám za pomoci syntetických červených krviniek náš čaká ešte dlhá cesta

Je tak zrejmé, že vedcov čaká ešte dlhá cesta, kým budú schopní vykonávať terapie založené na týchto syntetických krvinkách.

Nielenže bude potrebné vykonať veľa testov, aby sa dokázalo, či je možné týmito krvinkami prenášať akýkoľvek materiál, ale celý výrobný proces krviniek musí byť preukázateľne škálovateľný.

Vesmír a veda