Científicos descubren una señal clave para la producción de sangre artificial

Los científicos están un paso más cerca de crear sangre artificial: el descubrimiento de una señal clave, CXCL12, podría hacer que la producción de glóbulos rojos sea más eficiente.

Los científicos llevan décadas trabajando en la producción artificial de sangre. Ahora, investigadores de la Universidad de Constanza y la Universidad Queen Mary de Londres han dado un gran paso adelante con un nuevo descubrimiento.

En Alemania, se necesitan alrededor de 15.000 unidades de sangre al día, la mayoría de las cuales provienen de donantes. Si bien la investigación sobre métodos alternativos de obtención de sangre, incluida la producción artificial en masa, se ha llevado a cabo durante muchos años, su uso aún está lejos de generalizarse. El principal problema radica en los mecanismos extremadamente complejos y poco conocidos por los que el cuerpo produce naturalmente este fluido vital.

Identificación de una señal clave para la formación de glóbulos rojos

La Dra. Julia Gutjahr, bióloga del Instituto de Biología Celular e Inmunología de Turgovia de la Universidad de Constanza, estudia los mecanismos de la hematopoyesis. Junto con colegas de la Universidad Queen Mary de Londres, ha identificado una señal molecular —la quimiocina CXCL12— que desencadena el proceso de expulsión del núcleo de los precursores de glóbulos rojos. Este es un paso clave en el desarrollo de los glóbulos rojos.

«La etapa final de la transformación del eritroblasto en glóbulo rojo es la expulsión del núcleo. Este proceso es exclusivo de los mamíferos y deja espacio para la hemoglobina, que participa en el transporte de oxígeno», explica Gutjahr.

Aunque el proceso de maduración de las células madre en glóbulos rojos está casi optimizado, hasta ahora no estaba claro qué factores desencadenan la expulsión del núcleo.

"Descubrimos que la quimiocina CXCL12, presente principalmente en la médula ósea, puede iniciar este proceso en combinación con otros factores. Al añadir CXCL12 a los eritroblastos en el momento oportuno, logramos inducir artificialmente la expulsión nuclear", afirma Gutjahr.

¿Qué significa esto para la producción de sangre artificial?

Este descubrimiento representó un avance científico que podría mejorar significativamente la eficiencia de la producción de sangre artificial en el futuro. Sin embargo, aún se requiere más investigación.

Desde 2023, Gutjahr dirige sus propios grupos de investigación en el Instituto de Biología Celular e Inmunología de Turgovia y continúa estudiando el papel de CXCL12.

“Ahora estamos investigando cómo utilizar CXCL12 para optimizar la producción artificial de glóbulos rojos humanos”, explica Gutjahr.

Además de las aplicaciones prácticas en la producción industrial de glóbulos rojos, los resultados del estudio aportan nuevos conocimientos sobre los mecanismos celulares: a diferencia de otras células, que migran al ser estimuladas por CXCL12, en los eritroblastos esta señal se transporta al interior de la célula, incluso hasta su núcleo. Allí, acelera la maduración celular y promueve la expulsión del núcleo.

"Nuestro estudio muestra por primera vez que los receptores de quimiocinas actúan no solo en la superficie celular, sino también en su interior, lo que abre perspectivas completamente nuevas para la biología celular", afirmó el profesor Antal Roth, de la Universidad Queen Mary.

Optimización de la producción para una amplia aplicación

Hoy en día, las células madre siguen siendo el método más eficiente para producir sangre artificial: la extracción del núcleo se produce en aproximadamente el 80 % de las células. Sin embargo, las fuentes de células madre son limitadas (sangre del cordón umbilical, médula ósea de donantes), lo que imposibilita la producción en masa.

Recientemente, los científicos han logrado reprogramar diferentes tipos de células para convertirlas en células madre y utilizarlas para generar glóbulos rojos. Este método proporciona una fuente casi ilimitada de células, pero requiere más tiempo y es menos efectivo: solo el 40 % de las células expulsan su núcleo.

"Nuestros nuevos hallazgos sobre el papel clave de CXCL12 nos dan la esperanza de que su uso mejorará significativamente la eficiencia de la producción de glóbulos rojos a partir de células reprogramadas", señala Gutjahr.

Si la producción en masa se hace posible, surgirá una amplia gama de aplicaciones: producción específica de tipos de sangre raros, eliminación de la escasez de sangre de donantes y la posibilidad de recrear la propia sangre de un paciente para el tratamiento especializado de diversas enfermedades.

El estudio se publica en la revista Science Signaling.