Cientistas descobrem sinal-chave para a produção de sangue artificial

Cientistas estão um passo mais perto de criar sangue artificial: a descoberta de um sinal-chave, o CXCL12, pode tornar a produção de glóbulos vermelhos mais eficiente.

Cientistas trabalham na produção artificial de sangue há décadas. Agora, pesquisadores da Universidade de Konstanz e da Universidade Queen Mary de Londres deram um grande passo com uma nova descoberta.

Na Alemanha, são necessárias cerca de 15.000 unidades de sangue por dia, a maioria proveniente de doadores. A pesquisa sobre métodos alternativos de obtenção de sangue, incluindo a produção em massa artificial, vem sendo realizada há muitos anos, mas ainda está longe de ser amplamente utilizada. O principal problema reside nos mecanismos extremamente complexos e pouco compreendidos pelos quais o corpo produz naturalmente esse fluido vital.

Identificação de um sinal chave para a formação de glóbulos vermelhos

A Dra. Julia Gutjahr, bióloga do Instituto de Biologia Celular e Imunologia de Thurgau, na Universidade de Konstanz, estuda os mecanismos da hematopoiese. Juntamente com colegas da Queen Mary University de Londres, ela identificou um sinal molecular – a quimiocina CXCL12 – que desencadeia o processo de expulsão do núcleo dos precursores dos glóbulos vermelhos. Esta é uma etapa fundamental no desenvolvimento dos glóbulos vermelhos.

"O estágio final da transformação do eritroblasto em hemácia é a expulsão do núcleo. Esse processo é exclusivo dos mamíferos e abre espaço para a hemoglobina, que está envolvida no transporte de oxigênio", explica Gutjahr.

Embora o processo de maturação das células-tronco em glóbulos vermelhos esteja quase otimizado, não estava claro até agora quais fatores desencadeiam a expulsão do núcleo.

"Descobrimos que a quimiocina CXCL12, presente principalmente na medula óssea, pode iniciar esse processo em combinação com uma série de outros fatores. Ao adicionar CXCL12 aos eritroblastos no momento certo, conseguimos induzir artificialmente a expulsão nuclear", diz Gutjahr.

O que isso significa para a produção de sangue artificial?

Esta descoberta representou um avanço científico que poderá melhorar significativamente a eficiência da produção de sangue artificial no futuro. No entanto, mais pesquisas ainda são necessárias.

Desde 2023, Gutjahr lidera seus próprios grupos de pesquisa no Instituto de Biologia Celular e Imunologia de Thurgau e continua estudando o papel do CXCL12.

“Agora estamos investigando como usar o CXCL12 para otimizar a produção artificial de glóbulos vermelhos humanos”, explica Gutjahr.

Além das aplicações práticas na produção industrial de hemácias, os resultados do estudo fornecem novos insights sobre os mecanismos celulares: diferentemente de outras células, que migram quando estimuladas pela CXCL12, nos eritroblastos esse sinal é transportado para dentro da célula, até mesmo para o núcleo. Lá, ele acelera a maturação celular e promove a expulsão do núcleo.

"Nosso estudo mostra pela primeira vez que os receptores de quimiocinas atuam não apenas na superfície da célula, mas também dentro dela, abrindo perspectivas completamente novas para a biologia celular", disse o professor Antal Roth, da Queen Mary University.

Otimizando a produção para ampla aplicação

Hoje, as células-tronco continuam sendo o método mais eficiente para a produção de sangue artificial: a expulsão do núcleo ocorre em aproximadamente 80% das células. Mas as fontes de células-tronco são limitadas (sangue do cordão umbilical, medula óssea de doadores), o que impossibilita a produção em massa.

Cientistas conseguiram recentemente reprogramar diferentes tipos de células em células-tronco e usá-las para gerar glóbulos vermelhos. Esse método fornece uma fonte quase ilimitada de células, mas leva mais tempo e é menos eficaz: apenas 40% das células expelem seus núcleos.

"Nossas novas descobertas sobre o papel fundamental do CXCL12 nos dão esperança de que seu uso melhorará significativamente a eficiência da produção de glóbulos vermelhos a partir de células reprogramadas", observa Gutjahr.

Se a produção em massa se tornar possível, uma ampla gama de aplicações surgirá: produção direcionada de tipos sanguíneos raros, eliminação da escassez de sangue de doadores e a possibilidade de recriar o próprio sangue do paciente para tratamento especializado de diversas doenças.

O estudo foi publicado na revista Science Signaling.