Investigadores de la Alianza Singapur-MIT para la Investigación y la Tecnología (SMART), Empresa de investigación del MIT en Singapur, han descubierto una nueva forma de fabricar glóbulos rojos humanos (RBC) que reduce el tiempo de cultivo a la mitad en comparación con los métodos existentes y utiliza métodos novedosos de clasificación y purificación que son más rápidos, más precisa y menos costosa.

Las transfusiones de sangre salvan millones de vidas cada año, pero más de la mitad de los países del mundo no tienen suficiente suministro de sangre para satisfacer sus necesidades. La capacidad de fabricar glóbulos rojos bajo demanda, especialmente la sangre del donante universal (O +), beneficiaría significativamente a quienes necesitan una transfusión para afecciones como la leucemia al evitar la necesidad de extracciones de sangre de gran volumen y los difíciles procesos de aislamiento celular.

La fabricación más fácil y rápida de glóbulos rojos también tendría un impacto significativo en los bancos de sangre en todo el mundo y reduciría la dependencia de la sangre de donantes, que tiene un mayor riesgo de infección. También es fundamental para la investigación de enfermedades como la malaria, que afecta a más de 220 millones de personas al año. e incluso puede permitir terapias celulares nuevas y mejoradas.

Sin embargo, la fabricación de glóbulos rojos lleva mucho tiempo, y crea subproductos indeseables, siendo los métodos de purificación actuales costosos y no óptimos para aplicaciones terapéuticas a gran escala. Los investigadores de SMART han diseñado así un protocolo de almacenamiento criogénico intermedio optimizado que reduce el tiempo de cultivo celular a 11 días después de la descongelación. eliminando la necesidad de fabricación continua de sangre durante 23 días. Esto es ayudado por tecnologías complementarias que el equipo desarrolló para una alta eficiencia, Purificación de glóbulos rojos a bajo costo y clasificación más específica.

En un artículo titulado "Bioprocesamiento microfluídico sin etiquetas de reticulocitos humanos de cultivos de eritroides, "publicado recientemente en Laboratorio en un chip , los investigadores explican los enormes avances técnicos que han realizado para mejorar la fabricación de RBC. El estudio fue realizado por investigadores de dos de los Grupos de Investigación Interdisciplinarios (IRG) de SMART:Resistencia a los antimicrobianos (AMR) y Análisis crítico para la fabricación de medicina personalizada (CAMP), y codirigido por los investigadores principales Jongyoon Han, un profesor en el MIT, y Peter Preiser, un profesor en NTU. El equipo también incluyó a profesores de AMR y CAMP IRG designados en la Universidad Nacional de Singapur (NUS) y la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU).

"Los métodos tradicionales para producir glóbulos rojos humanos generalmente requieren 23 días para que las células crezcan, expandirse exponencialmente y finalmente madurar en glóbulos rojos, "dice el Dr. Kerwin Kwek, autor principal del artículo y asociado postdoctoral senior en SMART CAMP. "Nuestro protocolo optimizado almacena las células cultivadas en nitrógeno líquido en lo que normalmente sería el día 12 en el proceso típico, ya demanda descongela las células y produce los glóbulos rojos en 11 días ".

Los investigadores también desarrollaron métodos novedosos de purificación y clasificación modificando el Fraccionamiento de flujo de Dean (DFF) y el Desplazamiento lateral determinista (DLD) existentes; desarrollar un diseño de sección transversal trapezoidal y un chip microfluídico para la clasificación DFF, y un sistema de clasificación único logrado con una estructura de pilar en forma de L inversa para la clasificación DLD.

Las nuevas técnicas de clasificación y purificación de SMART que utilizan los métodos DFF y DLD modificados aprovechan el tamaño y la deformabilidad de los glóbulos rojos para la purificación en lugar del tamaño esférico. Como la mayoría de las células humanas son deformables, esta técnica puede tener amplias aplicaciones biológicas y clínicas, como la clasificación y el diagnóstico de células cancerosas y células inmunes.

Al probar los glóbulos rojos purificados, se descubrió que conservaban su funcionalidad celular, como lo demuestra la alta infectividad del parásito de la malaria que requiere células muy puras y sanas para la infección. Esto confirma que las nuevas tecnologías de clasificación y purificación de glóbulos rojos de SMART son ideales para investigar la patología de la malaria.

En comparación con la purificación celular convencional mediante clasificación celular activada por fluorescencia (FACS), Los métodos DFF y DLD mejorados de SMART ofrecen una pureza comparable mientras procesan al menos el doble de células por segundo a menos de un tercio del costo. En los procesos de fabricación a gran escala, DFF es más óptimo por su alto rendimiento volumétrico, mientras que en los casos en que la pureza celular es fundamental, La característica de alta precisión de DLD es la más ventajosa.

"Nuestros nuevos métodos de clasificación y purificación dan como resultado un tiempo de procesamiento celular significativamente más rápido y se pueden integrar fácilmente en los procesos de fabricación de células actuales. El proceso tampoco requiere un técnico capacitado para realizar los procedimientos de manipulación de muestras y es escalable para la producción industrial. "El Dr. Kwek continúa.

Los resultados de su investigación darían a los científicos un acceso más rápido a los productos celulares finales que son completamente funcionales con alta pureza a un costo de producción reducido.