Περίληψη άρθρου:

Τα αιμοπετάλια είναι ζωτικής σημασίας για την πήξη του αίματος, αλλά έχουν μικρή διάρκεια ζωής, προκαλώντας έλλειψη κατά τη διάρκεια ελλείψεων αίματος. Οι ερευνητές ανέπτυξαν συνθετικά αιμοπετάλια που μιμούνται τα φυσικά και θα μπορούσαν να αποθηκεύονται περισσότερο. Σε μελέτες σε ζώα, τα τεχνητά αιμοπετάλια σταμάτησαν αποτελεσματικά την αιμορραγία και προώθησαν την επούλωση με λιγότερα σωματίδια από τα φυσικά αιμοπετάλια. Τα συνθετικά αιμοπετάλια παρουσιάζουν επίσης δυνατότητες για διάφορες ιατρικές χρήσεις και θα μπορούσαν να δώσουν λύση στους σημερινούς περιορισμούς στην αποθήκευση και μεταφορά φυσικών αιμοπεταλίων. Στον ορίζοντα βρίσκονται ανθρώπινες δοκιμές για την αξιολόγηση της σκοπιμότητας των συνθετικών αιμοπεταλίων σε κλινικές συνθήκες.

Κύρια σημεία του άρθρου:

• Τα αιμοπετάλια έχουν μικρή διάρκεια ζωής και είναι απαραίτητα για την πήξη του αίματος.
• Τα φυσικά αιμοπετάλια συλλέγονται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αφέρωση και έχουν περιορισμένες δυνατότητες αποθήκευσης.
• Τα συνθετικά αιμοπετάλια έχουν δημιουργηθεί για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα της έλλειψης και μπορούν να αποθηκευτούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
• Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν νανοσωματίδια υδρογέλης με αντίσωμα ινώδους για να μιμηθούν τις λειτουργίες των φυσικών αιμοπεταλίων.
• Τα συνθετικά αιμοπετάλια δοκιμάστηκαν με επιτυχία σε ζώα, δείχνοντας παρόμοια θεραπευτικά αποτελέσματα με τα φυσικά αιμοπετάλια με λιγότερα σωματίδια που απαιτούνται.
• Δεν παρατηρήθηκαν δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία των ζώων που έλαβαν συνθετικά αιμοπετάλια.

Αναλυτικά το άρθρο:

Τα αιμοπετάλια βοηθούν στην πήξη του αίματος, αλλά έχουν μικρή διάρκεια ζωής.

Με την έλλειψη αίματος, τα συνθετικά αιμοπετάλια θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην κάλυψη της ζήτησης.

Όταν η προσφορά αίματος είναι χαμηλή, τα αιμοπετάλια είναι ακόμη πιο σπάνια. Αυτά τα κυτταρικά θραύσματα, τα οποία είναι απαραίτητα για την πήξη του αίματος, έχουν μικρή διάρκεια ζωής. Ενώ το ολικό αίμα μπορεί να διατηρηθεί στο ψυγείο έως και ένα μήνα, τα αιμοπετάλια διατηρούνται το πολύ μία εβδομάδα.

«Ακόμα και αν έχετε έναν τόνο δωρεές, δεν μπορείτε να τα αποθηκεύσετε για μεγάλο χρονικό διάστημα», λέει η Ashley Brown, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο κοινό πρόγραμμα βιοϊατρικής μηχανικής του North Carolina State University και του University of North Carolina at Chapel Hill.

Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, η Brown και η ομάδα της δημιούργησαν ένα τεχνητό υποκατάστατο που θα μπορούσε να αποθηκευτεί για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Σε μια πρόσφατη δημοσίευση στο Science Translational Medicine, περιγράφουν τη χρήση των συνθετικών αιμοπεταλίων τους για τη διακοπή της αιμορραγίας και την προώθηση της επούλωσης σε τρωκτικά και χοίρους.

Τα φυσικά αιμοπετάλια κυκλοφορούν στο αίμα και εμποδίζουν ή σταματούν την αιμορραγία σχηματίζοντας θρόμβους. Μερικές φορές, το σώμα χρειάζεται περισσότερα από αυτά. Οι άνθρωποι με τραυματικές κακώσεις, καρκίνο και ορισμένες χρόνιες παθήσεις που αφαιρούν από το αίμα τα αιμοπετάλια συχνά χρειάζονται μεταγγίσεις.

Συνήθως, τα αιμοπετάλια συλλέγονται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αφέρωση, κατά την οποία το αίμα ενός δότη περνάει μέσα από έναν σωλήνα και σε ένα μηχάνημα που διαχωρίζει τα αιμοπετάλια. Αυτά διοχετεύονται σε μια σακούλα και το υπόλοιπο αίμα επιστρέφεται στον δότη.

Η περιορισμένη διάρκεια ζωής τους σημαίνει επίσης ότι δεν αποθηκεύονται συχνά σε αγροτικά νοσοκομεία και δεν μπορούν να μεταφερθούν εύκολα. Στόχος του Brown είναι να δημιουργήσει μια εναλλακτική λύση που να αποθηκεύεται και να μεταφέρεται εύκολα και να μπορεί να χορηγείται στους ασθενείς νωρίτερα, όπως σε ασθενοφόρο ή στο πεδίο της μάχης, και ανεξάρτητα από την ομάδα αίματος.

Για να φτιάξουν τα συνθετικά αιμοπετάλια, η Brown και η ομάδα της χρησιμοποίησαν ένα μαλακό πήκτωμα με βάση το νερό που ονομάζεται υδρογέλη για να σχηματίσουν νανοσωματίδια που μιμούνται το μέγεθος, τη μηχανική και το σχήμα των φυσικών αιμοπεταλίων. Στη συνέχεια σχεδίασαν ένα τμήμα αντισώματος που συνδέεται με τη φιμπρίνη, μια πρωτεΐνη που βοηθά τα αιμοπετάλια να σχηματίζουν θρόμβους, και διακόσμησαν την επιφάνεια των νανοσωματιδίων με αυτό το αντίσωμα της φιμπρίνης. Όταν συμβαίνει ένας τραυματισμός, τα αιμοπετάλια σπεύδουν στο σημείο της βλάβης για να σχηματίσουν ένα προσωρινό βύσμα. Η ινική ενεργοποιείται επίσης κατά τη διαδικασία αυτή και συσσωρεύεται στο σημείο του τραύματος, δημιουργώντας τελικά έναν θρόμβο.

Για να βρουν τη βέλτιστη δόση τεχνητών αιμοπεταλίων που απαιτείται για τη διακοπή της αιμορραγίας, οι ερευνητές δοκίμασαν μια σειρά δόσεων σε ποντίκια. Στη συνέχεια έκαναν έγχυση της τεχνητής εκδοχής σε ποντίκια, αρουραίους και χοίρους και τα συνέκριναν με ζώα που έλαβαν φυσικά αιμοπετάλια και με εκείνα που δεν έλαβαν καμία από τις δύο θεραπείες. Όλα τα ζώα της μελέτης είχαν σοβαρή εσωτερική αιμορραγία. Διαπίστωσαν ότι τα συνθετικά αιμοπετάλια ήταν σε θέση να ταξιδέψουν μέσω της κυκλοφορίας του αίματος στο σημείο της πληγής για να προωθήσουν την πήξη και να επιταχύνουν την επούλωση.

Τα ποσοστά επούλωσης ήταν παρόμοια στα ζώα που έλαβαν συνθετικά αιμοπετάλια και σε εκείνα που έλαβαν φυσικά αιμοπετάλια. Συνολικά, και οι δύο ομάδες τα πήγαν καλύτερα από τα ζώα της ομάδας που δεν είχε υποβληθεί σε θεραπεία. Είναι ενδιαφέρον ότι οι ερευνητές χρειάστηκε να χρησιμοποιήσουν μόνο το ένα δέκατο περίπου των τεχνητών σωματιδίων για να επιτύχουν τα ίδια αποτελέσματα επούλωσης με τα φυσικά αιμοπετάλια. «Ο μηχανισμός δράσης μας είναι η σύνδεση με την ινική, οπότε μπορεί απλώς τα σωματίδιά μας να είναι πιο αποτελεσματικά σε αυτή τη σύνδεση», λέει ο Brown. Υπάρχει επίσης μεταβλητότητα στον τρόπο με τον οποίο τα εργαστήρια προετοιμάζουν τα φυσικά αιμοπετάλια, η οποία μπορεί να επηρεάσει την ποιότητά τους, γεγονός που μπορεί να έχει επιτείνει αυτή τη διαφορά.

Ο Matthew Neal, τραυματίας και γενικός χειρουργός στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ, λέει ότι η αναπαραγωγή των λειτουργιών ενός φυσικού αιμοπετάλιου ήταν μια πρόκληση, αλλά μετά από δεκαετίες έρευνας, η ιδέα ενός συνθετικού υποκατάστατου πλησιάζει στην πραγματικότητα.

«Πρέπει να πετύχουμε τη σωστή διακόσμηση της επιφάνειας αυτών των σωματιδίων.

Πρέπει να τα κάνεις να μοιάζουν με αιμοπετάλια και να συμπεριφέρονται όπως τα αιμοπετάλια", λέει. «Ταυτόχρονα, θέλουμε βεβαίως να αποφύγουμε τυχόν επιβλαβείς συνέπειες». Αυτές θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν την πρόκληση ανοσολογικής αντίδρασης ή την πήξη σε άλλα μέρη του σώματος εκτός από το σημείο του τραύματος.

Η μη φυσιολογική πήξη στο εσωτερικό του σώματος μπορεί να οδηγήσει σε εγκεφαλικά επεισόδια και καρδιακές προσβολές.

Στην πρόσφατη μελέτη, οι ερευνητές δεν παρατήρησαν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία των ζώων που έλαβαν το συνθετικό υποκατάστατο. Ο Brown λέει ότι τα σωματίδια που ταξιδεύουν στις πληγές των ζώων πιθανότατα καταλήγουν σε κρούστες που πέφτουν όταν επουλωθεί η πληγή. Ορισμένα σωματίδια δεν έφτασαν στο σημείο της πληγής, αλλά βρέθηκαν στα ούρα των ζώων μέσα σε περίπου μία ώρα από τη χορήγηση των συνθετικών αιμοπεταλίων. Αυτά είναι καλά νέα, λέει ο Brown, επειδή σημαίνει ότι τα σωματίδια δεν παραμένουν στο σώμα.

Ένα άλλο πλεονέκτημα των τεχνητών αιμοπεταλίων είναι ότι μπορούν να αποξηρανθούν με κατάψυξη και στη συνέχεια να επανυδατωθούν αργότερα όταν χρειαστεί. Σε αντίθεση με το πλάσμα και τα ερυθρά αιμοσφαίρια, τα φυσικά αιμοπετάλια είναι δύσκολο να κρυοσυντηρηθούν, καθώς χάνουν τη δραστηριότητά τους όταν αποψύχονται για χρήση.

Επομένως, τα φυσικά αιμοπετάλια πρέπει να αποθηκεύονται σε θερμοκρασία δωματίου και ορισμένοι ερευνητές προσπαθούν να βρουν καλύτερους τρόπους κατάψυξής τους.

«Οι συνθετικές εναλλακτικές λύσεις που θα μπορούσαν να καταψυχθούν ή ακόμη και να αποθηκευτούν σε θερμοκρασία δωματίου σε υγρή ή αποξηραμένη με κατάψυξη μορφή και να παραμείνουν λειτουργικές κατά τη μετάγγιση θα αποτελούσαν μεγάλη πρόοδο», λέει ο Keith McCrae, εκπρόσωπος της Αμερικανικής Εταιρείας Αιματολογίας και ογκολόγος στο Ινστιτούτο Καρκίνου Taussig της Cleveland Clinic.

Ο McCrae μπορεί να φανταστεί διάφορες χρήσεις για τα τεχνητά αιμοπετάλια, όπως σε ένα ασθενοφόρο, στο πεδίο της μάχης ή σε απομακρυσμένες τοποθεσίες μακριά από τα κέντρα του Ερυθρού Σταυρού, τα οποία παρέχουν προϊόντα αίματος σε νοσοκομεία και ιατρικά κέντρα σε όλες τις ΗΠΑ. Μια άλλη εφαρμογή θα μπορούσε να είναι σε καρκινοπαθείς που αναπτύσσουν χαμηλό αριθμό αιμοπεταλίων ως αποτέλεσμα της χημειοθεραπείας. Οι ασθενείς αυτοί μπορεί να αναπτύξουν αντισώματα κατά των μεταγγιζόμενων φυσικών αιμοπεταλίων που τα εξαλείφουν γρήγορα, καθιστώντας τα αναποτελεσματικά, εξηγεί ο ίδιος.

Τα αιμοπετάλια που ανέπτυξε η ομάδα της Βόρειας Καρολίνας δεν έχουν ακόμη δοκιμαστεί σε ανθρώπους, αλλά η Brown και οι συνεργάτες της έχουν συνιδρύσει μια νεοφυή επιχείρηση με την ονομασία SelSym Biotech για να προωθήσουν το προϊόν τους σε κλινικές δοκιμές. Μια άλλη εταιρεία, η Haima Therapeutics στο Κλίβελαντ του Οχάιο, αναπτύσσει κατεψυγμένα συνθετικά αιμοπετάλια που βασίζονται σε έρευνα του Anirban Sen Gupta στο Case Western University. Η ομάδα του Sen Gupta έχει δοκιμάσει το προϊόν της σε ζώα αλλά όχι ακόμη σε ανθρώπους.

Οι δοκιμές σε ανθρώπους είναι πιθανότατα μόλις λίγα χρόνια μακριά, λέει ο McCrae, και μόνο τότε οι επιστήμονες θα μάθουν αν τα συνθετικά αιμοπετάλια είναι έτοιμα για την prime time.

Πηγή: These Artificial Blood Platelets Could One Day Save Lives