Un nou test bazat pe cip ar putea revoluționa transfuziile de sânge

Transfuzia de sânge reprezintă o intervenție vitală pentru milioane de pacienți anual, însă calitatea eritrocitelor concentrate depozitate se deteriorează progresiv în timpul stocării. Un studiu experimental complex propune o nouă abordare de evaluare rapidă și personalizată a calității eritrocitelor stocate, introducând temperatura de hemoliză indusă de unde acustice de suprafață ca biomarker funcțional al stabilității membranei eritrocitare.

Idei principale

• Eritrocitele stocate dezvoltă leziuni progresive dependente de stres oxidativ și modificări metabolice.
• Vârsta cronologică de stocare nu reflectă fidel „vârsta metabolică” a unităților de sânge.
• Autorii introduc SAWHT ca biomarker biofizic al calității eritrocitelor.
• Testul este rapid, necesită volum minim de probă și are un output cantitativ unic.
• Integrarea cu metabolomica evidențiază diferențe clare între donatori.

Context

Eritrocitele concentrate sunt stocate până la 42 de zile la rece, perioadă în care suferă modificări metabolice și structurale cunoscute sub denumirea de leziuni de stocare. Acestea includ:

• afectarea membranei și scăderea deformabilității;
• hemoliză progresivă;
• reducerea capacității de livrare a oxigenului;
• activarea proceselor inflamatorii și disfuncție vasculară.

Un aspect critic este faptul că degradarea eritrocitelor nu este uniformă. Sexul, vârsta, indicele de masă corporală, profilul metabolic și fondul genetic al donatorilor influențează semnificativ stabilitatea eritrocitelor în timpul stocării. Cu toate acestea, practica curentă se bazează aproape exclusiv pe durata de stocare, fără evaluare funcțională individualizată.

Limitările metodelor actuale de evaluare

Controlul calității în băncile de sânge se bazează predominant pe testarea hemolizei pentru un procent foarte mic din unitățile produse, folosind metode vizuale sau spectrofotometrice. Acestea:

• nu corelează adecvat cu recuperarea post-transfuzională;
• nu surprind variabilitatea inter-donator;
• nu permit optimizarea transfuziei pentru pacienți vulnerabili.

Metoda de referință – recuperarea post-transfuzională cu eritrocite marcate cu crom-51 – este costisitoare, dificil de implementat și impracticabilă clinic. Alte tehnici avansate (metabolomică, microscopie avansată, teste de deformabilitate) sunt limitate de cost, complexitate sau debit redus.

Despre studiu

Autorii de la Universitatea din Colorado Boulder și Universitatea din Colorado Anschutz au dezvoltat un sistem laborator pe cip integrat acustic – testul de hemoliză cu unde acustice de suprafață (SAW-HA) – care combină:

• unde acustice de suprafață;
• încălzire indusă acustic controlată;
• microfluidică și analiză optică în timp real.

Testul necesită mai puțin de 2 μL de probă, furnizează rezultate în sub două minute și produce un singur parametru cantitativ: temperatura de hemoliză indusă acustic (SAWHT).

Design experimental

Eritrocite concentrate leucodepletate au fost colectate de la șase donatori sănătoși și stocate conform standardelor (1–6 °C), fiind analizate săptămânal timp de 42 de zile. Pentru fiecare punct temporal au fost efectuate:

• teste SAW-HA;
• controale prin încălzire electrică;
• analize metabolomice și lipidomice prin UHPLC-MS.

Rezultate

SAWHT ca biomarker al calității eritrocitelor

Testul a evidențiat două fenotipuri distincte de stocare:

• donatori cu SAWHT stabil: variație minimă pe parcursul celor 42 de zile (−0,19 ± 0,61 °C);
• donatori cu SAWHT în scădere: reducere semnificativă a temperaturii de hemoliză (−2,12 ± 0,41°C), apărută după ziua 28–35.

Această scădere sugerează o pierdere a stabilității membranei eritrocitare și, implicit, o calitate inferioară a unităților pentru transfuzie.

Rolul undelor acustice

Comparativ cu încălzirea electrică, testul acustic a indus hemoliza la temperaturi semnificativ mai mari (≈80°C vs. ≈72°C). Mai important, doar metoda acustică a detectat modificările dependente de stocare, demonstrând că:

• forțele mecanice acustice sondează fragilitatea membranei;
• efectul nu este explicat exclusiv prin temperatură;
• interacțiunea cu citoscheletul și lipidele membranei este esențială.

Corelații metabolice

Integrarea cu datele metabolomice a arătat că donatorii cu SAWHT scăzut prezintă:

• alterarea metabolismului triptofanului;
• control redox deficitar (glutation redus);
• acumulare de cisteină și metaboliți ai stresului oxidativ;
• niveluri crescute de trigliceride.

Acești markeri sunt compatibili cu o stabilitate scăzută a membranei eritrocitare. În mod notabil, donatorii cu SAWHT în scădere aveau cel mai mare indice de masă corporală, sugerând o relație între profilul metabolic al donatorului și calitatea stocării.

Interpretare

Studiul demonstrează că vârsta metabolică a eritrocitelor diferă semnificativ între donatori și nu poate fi dedusă din durata de stocare. Testul SAW-HA identifică unități cu potențial transfuzional redus, care în practica curentă ar fi considerate acceptabile.

Având în vedere riscurile asociate transfuziei cu eritrocite degradate – clearance rapid, supraîncărcare cu fier, inflamație și infecții – identificarea donatorilor cu „eritrocite slab stocabile” poate avea impact major asupra:

• pacienților transfuzionați cronic;
• situațiilor de transfuzie masivă;
• costurilor și eficienței sistemelor de sănătate.

Limitări

Autorii subliniază că rezultatele reprezintă un studiu de tip dovadă de concept, cu un număr redus de donatori. Sunt necesare:

• studii pe cohorte mai mari;
• corelări directe cu recuperarea post-transfuzională;
• validare în populații diverse.

Concluzii

Testul de hemoliză cu unde acustice de suprafață introduce SAWHT ca biomarker funcțional nou pentru evaluarea calității eritrocitelor stocate. Platforma este rapidă, eficientă din punct de vedere al volumului de probă și ușor de implementat, având potențial real pentru utilizare la patul pacientului sau în băncile de sânge. Integrarea evaluării biofizice cu profilarea metabolică deschide drumul către medicina transfuzională personalizată, cu beneficii semnificative pentru siguranța și eficiența actului transfuzional.