Forscher der Universitäten Leeds und Manchester haben eine bahnbrechende neue Methode zum Einfrieren menschlicher roter Blutkörperchen entwickelt. Die gemeinsam mit dem Industriepartner CryoLogyx entwickelte Technik hat das Potenzial, die Blutlagerung und -lieferung in Notfällen, an abgelegenen Orten und bei Militäreinsätzen zu revolutionieren. Die
von Dr. Fraser Macrae aus Leeds und Professor Matthew Gibson aus Manchester geleitete Forschungsarbeit wurde im Fachjournal Cryobiology veröffentlicht .
Anstatt herkömmliche Kryoprotektiva zu verwenden – Substanzen, die Zellen schützen, indem sie Eisbildung verhindern – entwickelte das Team einen Cocktail, der eine neue Klasse von Makromolekülen enthält, die als Polyampholyte bezeichnet werden und die Zellen schützen, indem sie die Bildung von schädlichem Eis in ihnen verhindern.
Gegen die Uhr: Blutlieferung auf Abruf
Transfusionen roter Blutkörperchen sind für die Behandlung von Traumata, Anämie und Komplikationen nach Chemotherapie oder Operationen von entscheidender Bedeutung. Gekühlte rote Blutkörperchen sind jedoch nur 42 Tage haltbar, was die Aufrechterhaltung einer zuverlässigen Blutversorgung – insbesondere in Krisensituationen oder abgelegenen Regionen – zu logistischen Herausforderungen macht.
Um Blut für die spätere Verwendung in einer Blutbank aufzubewahren, ist die Kryokonservierung (Einfrieren) eine unverzichtbare Technologie. Derzeit wird Glycerin als Kryoprotektivum verwendet – eine Substanz, die das Blut vor Kältestress schützt, indem sie die Eisbildung in den Zellen verhindert. Dies hat jedoch einen großen Nachteil: einen mühsamen und zeitaufwändigen Auftau- und Waschprozess, der pro Blutkonserve über eine Stunde dauern kann. Diese Verzögerung kann in Notfällen lebensbedrohlich sein und erschwert den Einsatz beispielsweise in Krisen- oder Militärsituationen.
Die neue Methode behebt dieses Problem der Waschgeschwindigkeit. Durch die Kombination dreier Kryoprotektiva – Polyampholyte (ein Polymertyp), DMSO (ein typischerweise für Stammzellen verwendetes Kryoprotektivum) und Trehalose (ein Zucker) – haben die Forscher eine Formulierung (PaDT) entwickelt, die nicht nur rote Blutkörperchen effektiv konserviert, sondern auch die Auswaschzeit nach dem Auftauen im Vergleich zu Glycerin um über 50 Minuten verkürzt.
Dr. Fraser Macrae von der Universität Leeds sagte: „Unser Ziel war es, ein System zu entwickeln, mit dem Blut eingefroren und dann nahezu bei Bedarf verwendet werden kann. Mit PaDT haben wir das erreicht. Es ist schneller, einfacher und führt zu einer besseren Rückgewinnung gesunder, funktionsfähiger roter Blutkörperchen.“
So funktioniert es
Die PaDT-Formulierung nutzt die einzigartigen Eigenschaften seiner drei Komponenten:
- Polyampholyte: einzigartige polymere Kryoprotektiva mit vielen vorteilhaften Eigenschaften, darunter die Verhinderung der Eisbildung in Zellen.
- DMSO: ein durchdringendes Kryoprotektivum, das schnell in die Zellen eindringt und Wassermoleküle ersetzt, wodurch die Eisbildung verhindert wird
- Trehalose: ein Zucker, der in Extremophilen wie Bärtierchen vorkommt; Trehalose schützt Zellen vor Austrocknung und stabilisiert Proteine ??und Membranen.
Zusammen schützen diese Wirkstoffe die roten Blutkörperchen beim Einfrieren und ermöglichen einen vereinfachten Auftauprozess mit geringer Toxizität.
Wie ist die Prognose?
Dieser Durchbruch hat das Potenzial, die Notfallmedizin grundlegend zu verändern. Mit dieser neuen Methode könnte gefrorenes Blut gelagert und in Katastrophengebieten, auf dem Schlachtfeld oder in ländlichen Krankenhäusern schnell eingesetzt werden – ohne dass ständige Blutspenden oder komplexe Geräte erforderlich wären.
Professor Matthew Gibson von der Universität Manchester sagte: „Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der Blut jederzeit verfügbar ist und schnellstmöglich an diejenigen übertragen werden kann, die es am dringendsten benötigen. Diese Technologie bringt uns dieser Realität einen Schritt näher.“
Das Forschungsteam untersucht nun, wie sich diese Methode in automatisierte Systeme zur Blutverarbeitung im großen Maßstab integrieren lässt. Darüber hinaus wird das Potenzial der Methode zur Konservierung anderer Zelltypen, darunter Stammzellen und Blutplättchen, untersucht.
Wichtigste Ergebnisse
- Schnelles Auswaschen: Mit Cocktails behandelte Erythrozyten können in nur 25 Minuten gewaschen und für die Transfusion vorbereitet werden – im Vergleich zu über 75 Minuten bei Glycerin.
- Höhere Rückgewinnungsraten: Die neue Methode führt zu einer durchschnittlichen RBC-Rückgewinnung von 88,7 %, was der Leistung von Glycerin entspricht.
- Minimale Zellschädigung: Mit PaDT konservierte rote Blutkörperchen zeigten eine mit frischen Zellen vergleichbare Morphologie, Stoffwechselaktivität und osmotische Stabilität.
- Skalierbar für den klinischen Einsatz: Das Team hat die Methode erfolgreich an Blutbeuteln in Originalgröße getestet und dabei Rückgewinnungsraten erzielt, die über den Mindeststandards des US-Militärs und der American Association of Blood Banks liegen.
