Ricercatori di università tedesche ed inglesi hanno individuato la molecola Cxcl12, cruciale per la maturazione dei globuli rossi. La scoperta apre nuove prospettive per la produzione su larga scala di sangue artificiale.
Donazione di sangue: ad oggi, l’unica soluzione
La produzione di sangue all’interno del corpo umano appare un processo quasi elementare, automatico come la respirazione. Eppure, dietro questo sistema efficiente che assicura il flusso costante di un elemento vitale, si cela un meccanismo biologico di notevole complessità, ancora oggi non del tutto compreso.
È proprio questa complessità a rendere ardua ogni replica in laboratorio. Per decenni, vari gruppi scientifici hanno lavorato con l’ambizione di creare sangue artificiale su larga scala, cercando una fonte alternativa alle donazioni volontarie, essenziali per soddisfare il fabbisogno sanitario globale. Nonostante gli sforzi, questo obiettivo stenta ancora a concretizzarsi. La dipendenza dalle donazioni, infatti, rende il sistema vulnerabile a carenze, come quelle che purtroppo si verificano spesso durante i mesi estivi.
Il “sangue artificiale”
La necessità di disporre di fonti alternative di sangue è pressante. Le trasfusioni salvano vite ogni giorno, ma la loro disponibilità dipende interamente dalla generosità dei donatori.
In paesi come la Germania, ad esempio, il fabbisogno quotidiano si attesta intorno alle 15.000 unità di sangue. Questo dato, evidenziato dagli autori dello studio, sottolinea l’enorme volume richiesto e la fragilità di un sistema basato esclusivamente sulla donazione umana. Creare sangue artificiale in quantità sufficiente e con le caratteristiche adatte rappresenterebbe una rivoluzione, garantendo una scorta costante e superando i limiti logistici legati alla raccolta, alla conservazione e alla compatibilità dei gruppi sanguigni.
Identificato il “segnale chiave” per i globuli rossi artificiali
Un team congiunto di ricercatori provenienti dall’Università di Costanza, in Germania, e dalla Queen Mary University di Londra ha compiuto un progresso importante in questa direzione. Guidata dalla biologa Julia Gutjahr con la collaborazione del professor Antal Rot, la ricerca si è concentrata su un passaggio cruciale nello sviluppo dei globuli rossi (eritrociti): l’espulsione del nucleo da parte delle cellule precursori, chiamate eritroblasti. Questo processo, spiegano gli esperti, avviene solo nei mammiferi e libera spazio prezioso all’interno della cellula, rendendola efficiente nel trasportare l’emoglobina, la proteina responsabile del legame con l’ossigeno.
Il meccanismo dietro la maturazione cellulare
Fino ad oggi, nonostante il processo di maturazione delle cellule staminali in eritrociti fosse quasi del tutto ottimizzato in laboratorio, non era chiaro quali fattori specifici inducessero l’espulsione del nucleo.
Il team ha scoperto che la chemochina Cxcl12, una molecola di segnalazione presente in alta concentrazione nel midollo osseo (dove avviene la produzione naturale di sangue), può innescare questo passaggio fondamentale. I ricercatori hanno osservato che l’aggiunta di Cxcl12 agli eritroblasti nel momento giusto durante il loro sviluppo in laboratorio ha indotto artificialmente l’espulsione del nucleo.
Il professor Antal Rot ha aggiunto che, oltre all’applicazione pratica immediata per la produzione “industriale” di globuli rossi, questa scoperta offre spunti preziosi per comprendere i meccanismi biologici cellulari. Mentre la maggior parte delle cellule migra quando stimolata da chemochine come Cxcl12, negli eritroblasti questa molecola viene trasportata all’interno della cellula, raggiungendo persino il nucleo. Una volta lì, sembra accelerare ulteriormente la loro maturazione e facilitare l’espulsione nucleare. Questo rivela, per la prima volta, che i recettori delle chemochine non agiscono esclusivamente sulla superficie cellulare, ma possono esercitare la loro influenza anche dall’interno.
Sangue artificiale da cellule riprogrammate
Attualmente, il metodo più efficace per ottenere precursori dei globuli rossi per la produzione artificiale si basa sull’uso di cellule staminali ematopoietiche, derivate solitamente dal sangue del cordone ombelicale o dal midollo osseo. Questo approccio vanta un tasso di successo nell’espulsione nucleare di circa l’80%.
Tuttavia, le fonti di queste cellule sono limitate e non scalabili per una produzione di massa destinata a soddisfare le esigenze cliniche globali. D’altro canto, recenti progressi nella biologia cellulare hanno reso possibile riprogrammare diverse tipologie di cellule in cellule staminali pluripotenti indotte (iPSCs) e poi differenziarle in eritrociti. Questo offre una fonte teoricamente illimitata di cellule di partenza. Il rovescio della medaglia? Il processo di differenziazione da iPSCs è più lungo e, soprattutto, il tasso di espulsione del nucleo è significativamente inferiore, attestandosi intorno al 40%.
Secondo la dottoressa Gutjahr, sulla base delle nuove scoperte che evidenziano il ruolo chiave di Cxcl12 nell’innescare l’espulsione nucleare, ci si aspetta che l’utilizzo di questa chemochina possa apportare un miglioramento sostanziale nell’efficienza della produzione a partire dalle cellule riprogrammate. Incrementare quel tasso di espulsione del nucleo dal 40% si tradurrebbe in una resa molto maggiore e renderebbe l’approccio basato sulle iPSCs significativamente più praticabile per la produzione su vasta scala.
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