编辑推荐：
为解决现有红细胞（RBC）输血依赖供体、易引发免疫问题，以及体外培养红细胞培养基条件需优化的难题，研究人员开展了体外红细胞生产中血浆及人血清白蛋白（HSA）替代物的研究。结果发现聚 乙烯醇（PVA）可替代 HSA，但终末分化需 5% 血浆，这有助于优化培养基、降低成本。
在医疗领域，输血是一项常见且重要的治疗手段。目前，全球每年会采集超过 1 亿单位的血液用于输血治疗 。然而，传统的基于供体的红细胞输血存在诸多问题。一方面，供体的数量不稳定，难以满足所有患者的需求；另一方面，反复输血容易引发 alloimmunization（同种免疫反应），尤其是对于长期需要输血的患者，找到匹配血型的输血单位变得极为困难 。例如，患有镰状细胞病的患者，由于反复输血产生同种免疫，寻找合适的输血单位常常面临挑战。为了解决这些问题，科学家们致力于研究体外培养可定制的红细胞（cultured red blood cells，cRBC），期望能够提供无限的、匹配的红细胞产品，减少对现有输血系统的依赖 。
来自荷兰 Sanquin Blood Supply、阿姆斯特丹大学医学中心等机构的研究人员开展了相关研究，他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上。该研究聚焦于体外红细胞生产过程中培养基成分的优化，重点探究了血浆和人血清白蛋白（Human Serum Albumin，HSA）在红细胞前体扩增和分化过程中的作用，并尝试用聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，PVA）替代 HSA，以实现更经济高效的 cRBC 生产。
在研究中，研究人员使用了多种关键技术方法。首先，通过密度离心法从供体的血沉棕黄层中分离出人类成人外周血单个核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells，PBMCs）。接着，利用流式细胞术（Flow Cytometry）对细胞进行分析，监测细胞的分化和成熟阶段，具体通过检测细胞表面标志物，如转铁蛋白受体（CD71）和血型糖蛋白（CD235），以及用 Deep Red Anthraquinone 5（DRAQ5）对 DNA 进行染色来区分有核和无核细胞。此外，还运用了蛋白质定量（Bradford Coomassie brilliant blue assay）和银染（Silver stain）等技术对血浆成分进行分析。
研究结果如下：
- 生产去核 cRBC 需要 5% 血浆：研究人员在不同血浆浓度条件下对未成熟的（pro）- 成红细胞进行终末分化培养。结果显示，随着血浆百分比的增加，总体细胞计数增加，在 5% 血浆时达到平台期，继续增加到 10% 血浆时细胞计数不再增加。同时，5% 血浆显著提高了去核细胞的比例和稳定性，而 10% 血浆并没有进一步的显著提升 。这表明在终末分化阶段添加 5% 血浆对高效生产 cRBC 至关重要。
- 血浆因子在终末分化的早期和晚期均影响 cRBC 生产：研究人员探究了血浆添加时间对 cRBC 生产的影响。他们发现，在终末分化开始或第 1 天添加血浆，与在后期添加相比，可使总细胞数增加约 40%。但令人惊讶的是，在第 4 天或第 5 天添加血浆，对去核效率和去核 cRBC 的稳定性的积极影响与在开始时添加相似 。这说明血浆添加的时间对其促进去核 cRBC 生产的积极作用影响较小，而血浆的添加本身更为重要。
- 血浆中促进去核的因子大于 10 kD 且可被 PEG 沉淀：为了明确血浆中促进去核的成分，研究人员对血浆进行了多种处理，包括用活性炭去除非极性 / 亲脂性成分、透析去除小于 10 kDa 的小分子以及加热灭活不稳定蛋白质 。结果发现，所有处理过的血浆仍保留促进去核 cRBC 生产的能力，但与未处理血浆相比，去核百分比有所不同。进一步使用聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）对血浆成分进行分离，发现促进去核的血浆因子存在于特定的 PEG 沉淀组分中，且白蛋白（Albumin）可能与该因子有关 。
- 聚乙烯醇（PVA）在血浆存在下支持 cRBC 生产：研究人员测试了高、低分子量的 PVA 在不依赖血浆的（pro）- 成红细胞扩增阶段替代 HSA 的能力，发现 PVA 和 HSA 在支持未成熟成红细胞增殖方面效果相似 。然而，在分化阶段，单独使用 PVA 会导致细胞计数、去核细胞数量和去核细胞稳定性显著降低，只有在血浆存在的情况下，PVA 才能有效支持 cRBC 生产 。这表明在分化阶段，HSA 可被 PVA 替代，但血浆不可或缺。
- HSA 不能替代血浆生产去核 cRBC：研究人员探究了 HSA 是否是血浆中的关键成分。他们比较了新鲜 HSA、储存 HSA 以及增加 HSA 水平与血浆的作用 。结果发现，HSA 虽然能在一定程度上提高去核细胞的产量和稳定性，但无法达到血浆的效果 。这意味着血浆中存在不同于 HSA 的因子，对增加去核细胞数量和稳定性起着关键作用。
综上所述，该研究表明 PVA 在 cRBC 扩增阶段与 HSA 等效，在血浆存在的终末分化阶段也能有效替代 HSA 。然而，血浆对于实现去核 cRBC 的最佳产量至关重要，血浆中的某些因子能够稳定去核 cRBC，而这些因子无法被 PVA 或（重组）HSA 替代 。这一研究成果对于优化体外 cRBC 生产的培养基具有重要意义，通过使用 PVA 替代 HSA 并合理控制血浆使用时间，可以降低生产成本，提高生产效率，为未来大规模生产临床可用的 cRBC 提供了重要的理论和实践基础，有望改善现有输血困境，为患者带来更好的治疗效果。
