Биологи планируют замораживать человеческую кровь с помощью белка тихоходок

Тихоходки переживают то, что убило бы почти любое другое живое существо: заморозку, полное обезвоживание и даже вакуум открытого космоса. Изучая биологические механизмы, которые позволяют этим беспозвоночным выживать в экстремельных условиях, ученые рассчитывают найти способы защищать и человеческие клетки. Одно из перспективных направлений — криоконсервация эритроцитов, позволяющая месяцами хранить редкие группы крови до момента, когда они понадобятся пациенту. Китайские исследователи вдохновились тихоходками и разработали уникальный способ криоконсервация эритроцитов, основанный на использовании белка этих животных. Работа опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. 

Как работает защитный механизм

Обычно клетки крови обрабатывают глицерином, чтобы предотвратить образование кристаллов льда при заморозке. Но перед переливанием глицерин необходимо полностью удалить, а сама процедура отмывания повреждает клетки. Биологические особенности тихоходок позволяют решить эту проблему. В их клетках присутствует белок CAHS (cytosolic abundant heat-soluble), помогающий выживать в экстремальных условиях.

Уникальная особенность этого белка — способность взаимодействовать с трегалозой, сахаром, стабилизирующим клеточные мембраны и белки. Трегалозу часто добавляют в замороженные продукты, чтобы предотвратить образование кристаллов льда и потерю качества. Хуэй Ян и его коллеги из Северо-западного политехнического университета (Сиань, КНР) решили проверить, сможет ли комбинация фрагмента белка CAHS и трегалозы защитить эритроциты мышей лучше, чем традиционный глицерин.

Проверка на животных

Вместо полноразмерного белка CAHS ученые взяли лишь его фрагмент, который и давал нужный защитный эффект. Вместе с трегалозой при низкой температуре, а затем в жидком азоте этот фрагмент менял характер образования и таяния льда, ограждая клетки от повреждений. После разморозки смесь CAHS и трегалозы легко смывается центрифугированием.

До 89% мышиных эритроцитов, сохраненных новым способом, полностью восстановились после разморозки. Для сравнения, при использовании глицерина этот показатель составил около 82%. Разница может показаться небольшой, но в клинической практике каждый процент сохраненных клеток имеет значение, особенно когда речь идет о редких группах крови.

Затем авторы протестировали новый подход на живых мышах и убедились, что после заморозки, разморозки и отмывания кровяные клетки остаются биосовместимыми. Переливание такой крови мышам с анемией заметно улучшило показатели эритроцитов и уровень гемоглобина, при этом воспалительной реакции не возникло.