Gli scienziati stanno esplorando la produzione di sangue artificiale tra la carenza di sangue e la necessità di trasfusioni sicure.
Milioni di persone muoiono a livello globale ogni anno a causa della mancanza di accesso al sangue, gli studi dell’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) hanno dimostrato.
Il sangue trasporta ossigeno in tutto il corpo e rimuove i prodotti di scarto, tra molte altre funzioni critiche.
Il sangue coltivato in laboratorio è stato usato sull’uomo nel primo studio clinico nel 2022, in particolare nei pazienti con rari gruppi ematici.
Gli scienziati stanno anche lavorando per sviluppare sangue sintetico come parte degli sforzi per sostenere la medicina di emergenza, la chirurgia e le trasfusioni.
Quindi quanto sono vicini gli scienziati allo sviluppo di sangue artificiale?
Cos’è il sangue artificiale?
Il sangue artificiale è un termine ampio che include sangue coltivato e sintetico.
Il sangue sintetico, che è ancora studiato, è un sostituto completamente artificiale e non contiene cellule umane. Queste molecole ingegnerizzate imitano la funzione delle cellule del sangue trasportando ossigeno. È progettato principalmente per l’uso di emergenza o la medicina militare, dove è necessario un rilascio immediato di ossigeno ma è difficile abbinare i gruppi sanguigni.
Ad esempio, i militari degli Stati Uniti hanno investito $ 46 milioni nello sviluppo di eritromeri, un sostituto del sangue sintetico progettato per essere universalmente compatibile e stabile senza refrigerazione. Questo prodotto è ancora sottoposto a ricerche e test per stabilire la sua sicurezza ed efficacia.
D’altra parte, il sangue coltivato in laboratorio viene creato coltivando i globuli rossi umani in un ambiente controllato al di fuori del corpo.
Una volta disponibili, le cellule del sangue coltivate in laboratorio potrebbero rendere il trattamento di alcuni casi medici più efficace, Cedric Ghevaert, professore di medicina trasfusionale presso l’Università di Cambridge nel Regno Unito. Ad esempio, le piastrine coltivate in laboratorio possono essere più brave a fermare il sanguinamento nei pazienti con trauma rispetto a quelle somministrate ai pazienti con leucemia, che ricevono piastrine per prevenire il sanguinamento piuttosto che fermare il sanguinamento attivo.
Come viene realizzato il sangue coltivato in laboratorio?
Questo processo inizia con le cellule staminali, che sono cellule speciali che possono svilupparsi in diversi tipi di cellule nel corpo. Includono globuli rossi, piastrine (che aiutano il sangue a coagulare) o persino le cellule della pelle, a seconda di dove vengono trovate le cellule staminali e di come vengono stimolate.
Gli scienziati usano un tipo specifico di cellule chiamate cellule staminali ematopoietiche, che producono tutti i tipi di cellule del sangue, tra cui globuli bianchi, globuli rossi e piastrine. Si trovano nel midollo osseo – i tessuti molli all’interno delle ossa – o nel sangue di un donatore.
Per trasformare queste cellule staminali in globuli rossi, sono collocate in un ambiente di laboratorio ed esposti a fattori di crescita: sostanze naturali che aiutano le cellule a sviluppare.
Per diverse settimane, le cellule staminali cambiano gradualmente in globuli rossi maturi e funzionano proprio come quelli naturali.
Ghevaert ha spiegato che gli scienziati sono in grado di “modificare geni” le cellule staminali per aumentare la produzione di sangue e rimuovere i marcatori del gruppo sanguigno. Ciò potrebbe consentire loro di creare sangue che può essere somministrato a chiunque, senza la necessità di abbinare i gruppi sanguigni specifici.
Quanto sono vicini gli scienziati alla produzione di sangue artificiale?
I prodotti sanguigni coltivati in laboratorio o sintetici sono attualmente solo in fase di ricerca e sviluppo.
Nel 2022, uno studio clinico nel Regno Unito ha segnato una pietra miliare trasferendo i globuli rossi coltivati in laboratorio in volontari umani per valutare i loro standard di sicurezza e la longevità.
Sarebbero necessarie altre prove prima che questo prodotto potesse essere approvato dal punto di vista medico per uso commerciale.
Inoltre, la produzione di sangue coltivato in laboratorio è attualmente molto più costoso rispetto all’utilizzo di sangue donato.
Nel 2013, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), un’agenzia governativa statunitense, ha riferito che i materiali chimici necessari per produrre un’unità di sangue coltivato in laboratorio costano più di $ 90.000. Attraverso i progressi nei metodi di produzione, questo costo è stato ora ridotto a meno di $ 5.000 per unità. In confronto, gli ospedali negli Stati Uniti hanno pagato in media $ 215 per unità di globuli rossi donati nel 2019.
Il sangue artificiale è stato usato negli studi clinici?
SÌ. Uno studio clinico del 2022 nel Regno Unito ha segnato la prima istanza di tale procedura.
Un piccolo studio iniziale in Giappone nel 2022 ha testato le vescicole di emoglobina, piccoli componenti del sangue artificiale progettati per trasportare ossigeno come fanno i vecchi globuli rossi. Lo studio ha esaminato se potrebbero essere un’alternativa sicura ed efficace alle trasfusioni di sangue regolari.
Lo studio ha coinvolto 12 volontari maschi sani di età compresa tra 20 e 50 anni, divisi in tre gruppi. Ogni gruppo ha ricevuto una singola iniezione endovenosa di vescicole di emoglobina in quantità crescenti: 10 ml, 50 ml e 100 ml.
Alcuni partecipanti hanno avuto lievi effetti collaterali, come febbre ed eruzione cutanea, ma questi problemi si sono risolti rapidamente. Non ci sono stati cambiamenti significativi nei segni vitali, inclusa la pressione sanguigna.
Quanto siamo lontani dalla produzione di sangue commerciale?
Ci sono ancora diversi ostacoli sul percorso verso la produzione commerciale di sangue.
Questi includono il problema di come aumentare la produzione per soddisfare la domanda clinica garantendo al contempo la sicurezza e la funzionalità dei prodotti ematici coltivati in laboratorio o sintetici.
Inoltre, regolatori come la US Food and Drug Administration (FDA) e l’Agenzia europea dei medicinali stanno ancora determinando se il sangue coltivato in laboratorio dovrebbe essere classificato come terapia cellulare o medicina, il che determinerebbe come sarebbe regolato, ha spiegato Ghevaert.
“Questo è un nuovo tipo di prodotto per qualsiasi regolatore, il che significa che siamo in un territorio sconosciuto”, ha detto.
Il sangue artificiale può essere fatto per rari gruppi sanguigni?
Sì, il sangue coltivato in laboratorio può essere personalizzato per i gruppi sanguigni rari.
Il sangue sintetico, che è privo di cellule, trasporta ossigeno senza la necessità di marcatori specifici del gruppo sanguigno. Ciò potrebbe renderlo un’alternativa universale per le trasfusioni, riducendo la necessità di corrispondenze esatte.
Oltre ai tipici gruppi sanguigni ABO e Rhesus, gli scienziati hanno identificato altri 36 sistemi dei gruppi sanguigni, ciascuno con caratteristiche uniche.
In totale, ci sono più di 600 antigeni diversi: piccoli marcatori sulla superficie dei globuli rossi che aiutano il sistema immunitario a riconoscere il sangue come “sicuro” o “estraneo”.
Un gruppo sanguigno è considerato raro se manca di antigeni comuni che la maggior parte delle persone ha o possiede antigeni insoliti che la maggior parte delle persone non lo fa. Ciò rende più difficile trovare donatori compatibili per le trasfusioni.
La frequenza dei gruppi sanguigni rari varia tra diverse popolazioni e gruppi etnici, il che significa che alcune persone possono avere più tempo a trovare una corrispondenza di sangue sicuro rispetto ad altre.
Ad esempio, “Bombay Blood”, che ha avuto origine in India, è un raro sottoinsieme del gruppo sanguigno O. Con una frequenza di meno di una persona su 10.000 in tutto il mondo, è più comune in India, Iran e parti del sud -est asiatico.
La creazione di sangue artificiale potrebbe risolvere la carenza di sangue globale?
Il sangue artificiale ha il potenziale per alleviare la carenza di sangue globale, in particolare nei paesi a basso e medio reddito, affermano gli esperti.
Secondo l’OMS, circa 118,5 milioni di donazioni di sangue sono raccolte in tutto il mondo, con il 40 percento raccolto in paesi ad alto reddito, che rappresentano solo il 16 percento della popolazione globale.
Recenti studi mostrano anche che sono necessarie quasi 2.000 unità di sangue per 100.000 persone per soddisfare le esigenze mediche globali, ma persistono gravi carenze, specialmente nell’Africa sub-sahariana, nell’Asia meridionale e nell’Oceania.
In queste regioni, in cui l’afflusso di sangue è criticamente basso, i tassi di mortalità per emorragia sono significativamente più alti rispetto alle nazioni più ricche.
Le comunità rurali nei paesi a basso e medio reddito sono più colpite, formando “deserti di sangue”- aree in cui oltre il 75 percento dei pazienti che necessitano di trasfusioni non può accedere al sangue.
Tuttavia, tali carenze sono principalmente dovute a problemi di stoccaggio e accesso del sangue. Ad esempio, con le banche del sangue spesso ore di distanza, i medici in queste regioni sono costretti a ritardare o annullare gli interventi di salvataggio.
Ghevaert ha affermato che uno dei principali vantaggi del sangue coltivato in laboratorio sarebbe anche il suo valore nelle situazioni di crisi, come pandemie, guerre o catastrofi naturali quando c’è un improvviso aumento della domanda.
