A A A

Qualitätsverbesserung von Erythrozyten-Konzentraten während der Lagerung

Bioreaktor roter Blutkörperchen

Unsere F&E-Abteilung am Standort Epalinges hat zum Ziel, für die Transfusionsmedizin laufend konkrete Verbesserungen zu erreichen. Im Fokus steht dabei immer die bestmögliche Genesung der Patientinnen und Patienten. Gerne stellen wir hier die Studie zur Qualitätsverbesserung von Erythrozyten-Konzentraten während der Lagerung vor. Sie hat 2015 den Zuschlag für einen Finanzierungsbeitrag zweier Stiftungen und der Forschungskommission Blutspende SRK Schweiz erhalten.

Eine Blutspende wird nach der Entnahme in der Regel in die verschiedenen Blutbestandteile aufgeteilt. Dabei entsteht als Hauptprodukt ein Beutel von roten Blutkörperchen, das Erythrozyten-Konzentrat (EK).
Da Erythrozyten lebende Zellen sind, beginnen sie – trotz Nährlösung und sauerstoffdurchlässigem Beutel – zu degenerieren, sobald sie die menschlichen Venen verlassen. Dies führt dazu, dass das EK für die Transfusion maximal 49 Tage haltbar ist.

Klinische Studien an Patienten lassen glauben, dass frischere EK zu einem besseren und schnelleren Genesungsprozess führen. Doch ist dem wirklich so? Wenn ja, wann verändern sich die roten Blutkörperchen bei der Lagerung? Und wie? Dies sind nur einige von vielen Fragen, welchen unsere Forschungsabteilung im Rahmen des Projektes zur Verbesserung der Lagerung von roten Blutkörperchen nachgeht.

Reversible und ireversible Läsionen

Bis jetzt ist bekannt, dass Erythrozyten während der Lagerung bei 4 °C Läsionen (d.h. Verletzungen oder Störungen) des Metabolismus oder der Morphologie erfahren. Es werden dabei zwei Arten von Läsionen unterschieden: reversible und irreversible.

Von reversiblen Läsionen spricht man, wenn die roten Blutkörperchen sich wieder erholen, sobald sie sich wieder in einem menschlichen Körper befinden. Ein Beispiel: Ähnlich wie bei Lebensmitteln reduziert sich der Energiehaushalt der Erythrozyten, wenn sie gekühlt gelagert werden. Damit kann die Lagerung verlängert werden. Sobald die roten Blutkörperchen wieder Körpertemperatur erlangen, erhöht sich auch ihre Aktivität wieder, ohne dass sie Schaden davontragen.

Irreversible Läsionen sind – wie der Name sagt – nicht rückgängig zu machen, d.h. geschädigte oder gealterte Erythrozyten erholen sich im Körper nicht. Sie sind dadurch für ihn nicht von Nutzen und werden abgebaut.

Zu den irreversiblen Läsionen gehören oxidative Läsionen. Hier setzt unsere Forschung an. Erythrozyten transportieren Sauerstoff und sind gut ausgerüstet, um sich gegen Schäden, die der Sauerstoff anrichten kann, zu verteidigen. Im gekühlten Zustand ist diese Fähigkeit jedoch reduziert. Um das Kohlendioxid, welches beim Stoffwechsel der Erythrozyten entsteht, entweichen zu lassen, werden EK in luftdurchlässigen Beuteln gelagert. So gelangt anderseits aber auch Sauerstoff in die Beutel hinein.

Oxidative Läsionen verändern die Morphologie der Zellen sowie die Proteine in der Zelle. Ein Teil unserer Forschungsarbeit bestand bisher daraus, zu dokumentieren, wie die verschiedenen Läsionen während der Lagerung ablaufen. Aktuell erforschen wir, wie die Läsionen während der Lagerung verringert werden können. Wir setzen dabei bei den Konservierungslösungen an. Diese enthalten Antioxidantien. Mit einem sogenannten Bioreaktor können die Läsionsprozesse in einem EK-Beutel simuliert und beobachtet werden. Der Bioreaktor ist dafür ein relativ gutes Modell.

Eine Forschungsmethode besteht aus der Zugabe von verschiedenen Antioxidantien. Wir beobachten deren Effekt auf die roten Blutkörperchen. Durch das Beifügen von Vitamin C oder NAC messen wir, wie sich der pH-Wert, die Lactate oder die Glucose im Bioreaktor verändern. Oder wir beobachten, wie sich die Metaboliten in den Zellen verhalten. Aus den Beobachtungen lassen sich Informatikmodelle generieren. Diese geben Aufschluss darüber, wie viel von welcher Substanz dem EK hinzugefügt werden sollte, um dessen Qualität möglichst lange aufrechtzuerhalten.

Eine weitere Forschungsmethode ist das Screening mit verschiedenen Substanzen. Sie besteht darin, ganze Paletten (im englischen Fachjargon "Libraries" genannt) von mehreren hundert Antioxidantien dem Erythrozyten-Konzentrat zuzufügen und die Morphologie der Blutkörperchen während der Zugabe unter dem Mikroskop zu beobachten. Von Interesse ist die Fluktuation der Membran des Blutkörperchens. Wir erhoffen uns dabei, Moleküle identifizieren zu können, die einen positiven Einfluss auf die Erythrozyten-Lagerung haben.

Eine dritte Forschungsmethode ist die Proteomik, um läsionsoxidative Marker zu identifizieren.
Hierbei geht es darum, in einigen Jahren im Labor genügend Marker ausfindig gemacht und getestet zu haben, welche die Läsion der Erythrozyten reduzieren. Danach wird überprüft, ob die neuartig gelagerten roten Blutkörperchen im menschlichen Körper nach der Transfusion tatsächlich eine höhere Qualität und eine längere Lebensdauer aufweisen.

Impact für die Patientinnen und Patienten sowie für das Gesundheitswesen

Wie erwähnt machen klinische Studien den Anschein, dass bei Patienten unterschiedliche Reaktionen auftreten, je nachdem wie frisch eine Blutkonserve ist. Bei den EK liegt dieser Schwellenwert bei ca. 14 Tagen. Das heisst: Transfusionen mit Produkten, die frischer als 14 Tage sind, führen angeblich zu weniger Komplikationen als Produkte, die bereits länger als 14 Tage gelagert wurden.

Um zu verhindern, dass in Zukunft die Ärzte nur maximal 14 Tage alte EK für ihre Behandlungen und Operationen fordern, versucht die Laborforschung Daten zu liefern, wann genau und wie sich die Qualität der Erythrozyten verringert. Das heisst wir möchten beweisen, dass die Läsionen für die Patienten keine negativen Folgen haben. Denn es gibt Anhaltspunkte, die klinischen Studien anzuzweifeln, zum Beispiel aufgrund des molekularen Verhaltens der Erythrozyten oder aufgrund des Designs der Studien.

Unsere Forschungsabteilung verfolgt daher aktuell zwei Thesen:
-    Die Erythrozyten verändern sich und verhalten sich nach 14 Tagen anders. Aber für die unerwünschten Transfusionsreaktionen sind keine irreversiblen Läsionen verantwortlich.
-    Die von der klinischen Forschung beschriebenen Reaktionen des Patienten finden nur mit EK statt, welche älter als 28 Tage sind – und nicht, wie behauptet, älter als 14 Tage.

Es geht also nicht darum, die Haltbarkeit der EK zu verlängern, sondern die Qualität während der bisher gültigen Lagerungszeit zu optimieren. Denn dank gezielter Spendereinladung und einer gut funktionierenden Logistik werden schon heute über 90% der Blutkonserven den Spitälern nach 35 Tagen abgegeben.

Wenn es gelingt, die gewünschte Qualitätsverbesserung zu erreichen, so hat dies Vorteile von grosser Tragweite für die Patienten und das gesamte Gesundheitswesen: Patientinnen und Patienten würden weniger Blutkonserven benötigen, was die Risiken von Mehrfachtransfusionen (z. B. Kompatibilität von Unterblutgruppen) und Komplikationen reduziert. Das heisst, die Patienten würden  generell schneller gesund. Dies wiederum erlaubt eine frühere Entlassung aus dem Krankenhaus. Beides würde die Gesundheitskosten massiv reduzieren.

Aktueller Blutvorrat

A+
A-
B+
B-
0+
0-
AB+
AB-

Nächste Blutspendeaktion