علماء يكتشفون إشارة رئيسية لإنتاج الدم الاصطناعي

اقترب العلماء خطوة واحدة من إنتاج الدم الاصطناعي: اكتشاف إشارة رئيسية، CXCL12، يمكن أن يجعل إنتاج خلايا الدم الحمراء أكثر كفاءة.

يعمل العلماء على إنتاج الدم صناعيًا منذ عقود. والآن، حقق باحثون من جامعة كونستانس وجامعة كوين ماري في لندن تقدمًا كبيرًا باكتشاف جديد.

في ألمانيا، يحتاج الجسم إلى حوالي 15,000 وحدة دم يوميًا، يأتي معظمها من مصادر متبرعين. ويجري البحث في طرق بديلة للحصول على الدم، بما في ذلك الإنتاج الصناعي بكميات كبيرة، منذ سنوات عديدة، إلا أنه لا يزال بعيدًا عن الانتشار. تكمن المشكلة الرئيسية في الآليات المعقدة للغاية وغير المفهومة التي يُنتج بها الجسم هذا السائل الحيوي طبيعيًا.

تحديد إشارة رئيسية لتكوين خلايا الدم الحمراء

تدرس الدكتورة جوليا غوتجار، عالمة الأحياء في معهد بيولوجيا الخلية والمناعة في تورغاو بجامعة كونستانس، آليات تكوين الدم. وقد تمكنت، بالتعاون مع زملائها من جامعة كوين ماري بلندن، من تحديد إشارة جزيئية - الكيموكين CXCL12 - تُحفز عملية طرد النواة من أسلاف خلايا الدم الحمراء. وتُعد هذه خطوة أساسية في تطور خلايا الدم الحمراء.

المرحلة الأخيرة من تحول الكريات الحمراء إلى خلايا دم حمراء هي طرد النواة. هذه العملية فريدة لدى الثدييات، وتُفسح المجال للهيموغلوبين، المسؤول عن نقل الأكسجين، كما يوضح غوتجار.

على الرغم من أن عملية نضوج الخلايا الجذعية إلى خلايا الدم الحمراء أصبحت مثالية تقريبًا، إلا أنه لم يتضح حتى الآن العوامل التي تؤدي إلى طرد النواة.

وجدنا أن الكيموكين CXCL12، الموجود بشكل أساسي في نخاع العظم، قادر على بدء هذه العملية بالتزامن مع عدد من العوامل الأخرى. بإضافة CXCL12 إلى خلايا الدم الحمراء في الوقت المناسب، تمكنا من تحفيز الطرد النووي بشكل مصطنع، كما يقول غوتجار.

ماذا يعني هذا بالنسبة لإنتاج الدم الاصطناعي؟

كان هذا الاكتشاف إنجازًا علميًا قد يُحسّن بشكل كبير كفاءة إنتاج الدم الاصطناعي في المستقبل. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث.

منذ عام 2023، يقود جوتجار مجموعات بحثية خاصة به في معهد علم الأحياء الخلوية والمناعة في تورجاو ويواصل دراسة دور CXCL12.

ويوضح جوتجار قائلاً: "نحن الآن نبحث في كيفية استخدام CXCL12 لتحسين الإنتاج الاصطناعي لخلايا الدم الحمراء البشرية".

بالإضافة إلى التطبيقات العملية في إنتاج خلايا الدم الحمراء صناعيًا، تُقدم نتائج الدراسة رؤى جديدة حول الآليات الخلوية: فعلى عكس الخلايا الأخرى التي تهاجر عند تحفيزها بواسطة CXCL12، تنتقل هذه الإشارة في الخلايا الحمراء داخل الخلية، حتى إلى نواتها. وهناك، تُسرّع هذه الإشارة نضج الخلية وتُعزز طرد النواة.

وقال البروفيسور أنتال روث من جامعة كوين ماري: "تظهر دراستنا لأول مرة أن مستقبلات الكيموكين لا تعمل على سطح الخلية فحسب، بل أيضًا داخلها، مما يفتح آفاقًا جديدة تمامًا لعلم الأحياء الخلوي".

تحسين الإنتاج للتطبيق الواسع

لا تزال الخلايا الجذعية اليوم الطريقة الأكثر فعالية لإنتاج الدم الاصطناعي: إذ يتم فصل النواة في حوالي 80% من الخلايا. إلا أن مصادر الخلايا الجذعية محدودة (دم الحبل السري، نخاع العظم من متبرع)، مما يجعل إنتاجها بكميات كبيرة مستحيلاً.

نجح العلماء مؤخرًا في إعادة برمجة أنواع مختلفة من الخلايا إلى خلايا جذعية واستخدامها لإنتاج خلايا الدم الحمراء. توفر هذه الطريقة مصدرًا شبه غير محدود للخلايا، لكنها تستغرق وقتًا أطول وفعالية أقل: إذ تتخلص 40% فقط من الخلايا من نواتها.

ويقول جوتجار: "إن النتائج الجديدة التي توصلنا إليها بشأن الدور الرئيسي لـ CXCL12 تمنحنا الأمل في أن استخدامه سيحسن بشكل كبير كفاءة إنتاج خلايا الدم الحمراء من الخلايا المعاد برمجتها".

إذا أصبح الإنتاج الضخم ممكنا، فسوف تظهر مجموعة واسعة من التطبيقات: الإنتاج المستهدف لفصائل الدم النادرة، والقضاء على نقص الدم المتبرع به، وإمكانية إعادة إنشاء دم المريض نفسه للعلاج المتخصص لمختلف الأمراض.

نُشرت الدراسة في مجلة Science Signaling.