דם, יזע ודמעות: ועכשיו גם אולטרסאונד וסוכר

אחד האתגרים שבנקי הדם צריכים להתמודד איתם הוא אחסון מנות הדם שנתרמו. כיום משך חיי המדף של מנת דם מוגבל ל-42 ימים, ויש לאחסן את המנות בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. לאחר פרק זמן זה, תאי הדם האדומים שבדם מתים משום שצברו נזקים רבים מדי. ישנה גם אפשרות לשמר מנות דם לתקופה ארוכה יותר, של עד 10 שנים, בטמפרטורה של 80- מעלות צלזיוס, אך זהו תהליך ארוך ומורכב, שכרוך בהוספת חומר שומני בשם גליצרול לתאי הדם האדומים לפני האחסון ואז בסילוקו לאחר מכן.

דרישות האחסון הללו מגבילות את הזמינות של מנות דם במקומות שאין בהם תשתיות מתאימות לקירור ולשימור של מנות הדם, כמו מדינות עולם שלישי, שדה קרב או אפילו תחנות חלל. במשך השנים ניסו מדענים למצוא פתרונות יצירתיים לבעיה על ידי פיתוח תחליפי דם מלאכותיים או ייצור תאי דם אדומים מתאי גזע, אך פיתוחים אלו לא הוכחו כיעילים ולכן לא אושרו לשימוש בבני אדם. כעת, צוות מחקר מאוניברסיטת לואיוויל בקנטקי שבארצות הברית פיתח שיטה חדשה לשימור מנות דם על ידי ייבוש ואחסון בתנאים שאינם דורשים קירור. תוצאות המחקר התפרסמו בכתב העת המדעי Biomicrofluidics. 

החוקרים שאבו השראה מיצורים שונים בטבע, דוגמת דובוני מים (Tardigrade) וסרטן זעיר בשם ארטמיה (Artemia), שיכולים להימצא במצב קפוא או מיובש במשך עשרות שנים, ואחר כך לחזור לתפקוד רגיל. החוקרים שיערו שאם יצורים שלמים יכולים לשרוד בתנאי קיפאון או יובש, ייתכן מאוד שגם תאי הדם האדומים יעמדו בכך. בניגוד לתאים אחרים בגוף, לתאי דם אדומים אין גרעין ומיטוכונדריה, ולכן יש להם פחות אברונים שיכולים להיפגע בתהליך.

אילוסטרציה של דובון מים שוחה איור Dotted Yeti מתוך Shutterstock

יש כניסה לסוכר

אחד המנגנונים שעוזרים לדובוני המים ולארטמיה לעמוד בהתייבשות הוא ייצור סוכר בשם טְרֶהָלוֹז. כאשר סוכר זה נכנס לתא, הוא מסייע בייצוב של מבנים ואברונים במהלך ההקפאה או הייבוש. סוכר זה נמצא בשימוש גם בחיסונים ובשימור מזון. הקושי הוא, שלתאי אדם אין חלבונים בקרום התא שמאפשרים לטרהלוז להיכנס לתא, ולכן היה על צוות המחקר לחפש שיטה יעילה להכניס את הסוכר לתוך תאי הדם האדומים. השיטה שפיתחו משתמשת בגלי אולטרסאונד ובבועיות גז מיקרוסקופיות כדי לגרום להיווצרות נקבוביות בקרום התא, שדרכן יכול הסוכר להיכנס פנימה. בשלב הראשון יוצרים בועיות גז בקרבת התאים; בשלב הבא, גלי האולטרסאונד גורמים לבועיות להתפוצץ בקרבת קרום התא, וכך ליצור נקבים זמניים בקרום ולאפשר מעבר של מולקולות דרכו. הנקבוביות שנוצרות בקרום נסגרות זמן קצר לאחר מכן, ולכן התאים נשארים יציבים ומתפקדים.

כדי לכייל את המערכת, השתמשו החוקרים במולקולות שזוהרות באור ירוק, ובעזרת מיקרוסקופ, עקבו אחר כניסתן לתוך תאי דם אדומים של אדם בתנאי ניסוי שונים. החוקרים בדקו כיצד גורמים כמו לחץ אקוסטי, מרווח בין גלי קול וריכוז בועיות הגז המיקרוסקופיות משפיעים על אופן כניסת המולקולות הזורחות לתוך התאים. לאחר שהצליחו לאפשר להן להיכנס לתאים, ביצעו החוקרים את התהליך עם מולקולות של הסוכר טרהלוז. לאחר שמולקולות הסוכר והמולוקולת הזורחות נכנסו לתאי דם אדומים בדגימות דם טריות, ייבשו החוקרים את הדם והשמישו אותו מחדש, כדי לספור ולבדוק כמה תאי דם אדומים שרדו בתהליך ונשארו חיים ומתפקדים.

תוצאות המחקר הראו שטכניקת האולטרסאונד בשילוב הבועיות המיקרוסקופיות הצליחה לשמר פי שניים יותר תאי דם אדומים כאשר הסוכר טרהלוז נכנס לתאים, מאשר ללא הסוכר הזה. החוקרים מקווים לשפר את טכניקת הייבוש של התאים, ולבדוק אם צורת אחסון זו תאפשר לספק מנות דם לחולים. אם השיטה החדשה תוכח כיעילה ובטוחה, היא עתידה לחולל מהפכה בזמינות מנות דם במקומות כמו מדינות עולם שלישי, שדות קרב בעיתות מלחמה ותחנות חלל.