DARPA fördert Smart-Red-Blood-Cells mit $11,3 M
Im Rahmen eines dreijährigen, von DARPA geförderten Projekts entwickeln vier US-Top-Universitäten – UC San Diego, Northeastern University, University of Pennsylvania und das MIT – geneditierte, „smarte“ rote Blutkörperchen. Diese Zellen sollen körperliche Belastung erkennen und durch gezielte Proteinabgabe die Sauerstoffversorgung dynamisch anpassen, wodurch die Leistungsfähigkeit von Soldaten in extremen Umgebungen gesteigert werden kann. Gleichzeitig eröffnet die Technologie vielversprechende zivile Anwendungsmöglichkeiten bei ischämischen Erkrankungen, Schlaganfällen und Wundheilungsstörungen.
DARPA’s $11,3 M Bet
Die US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) unterstützt das Vorhaben mit einem Vertrag von bis zu 11,312,000 USD über drei Jahre. Der Finanzierungsrahmen verdeutlicht das hohe Risiko- und Belohnungsprofil, das DARPA für innovative, potenziell revolutionäre Technologien ansetzt. „Wir freuen uns über die Anerkennung durch DARPA und die Möglichkeit, ein weltklasse Team zusammenzubringen“, erklärte Alejandro Chavez, Principal Investigator und Associate Professor of Pediatrics an der UC San Diego.
Präklinische Validierung mit Hohlfaser-Bioreaktoren
Die präklinische Phase, offiziell auf drei Jahre bis 2026 festgelegt, wird fast ausschließlich in Hohlfaser-Bioreaktoren durchgeführt. Diese Membranreaktoren simulieren mikrovaskuläre Fluss- und Diffusionsbedingungen und ermöglichen eine realitätsnahe Prüfung der genediterten Erythrozyten, ohne invasive Tests an Menschen oder Tieren. „Die Nutzung von Hohlfaser-Bioreaktoren erlaubt uns, das metabolische Sensorsystem unter kontrollierten Bedingungen zu messen und zu optimieren“, betonte Hojun Li, Co-Investigator und Mitglied des UC San Diego Moores Cancer Center.
Militärische Zielsetzung und Leistungssteigerung
Die entwickelten Blutkörperchen enthalten Biosensoren, die physiologische Indikatoren wie Sauerstoffmangel oder Laktatsteigerung während körperlicher Belastung erfassen. Bei Bedarf schütten die Zellen spezifische Proteine aus, die die Sauerstoffzufuhr oder -verteilung optimieren. Dies könnte die Ausdauer von Soldaten in heißen, hochgelegenen oder anderweitig belastenden Einsatzgebieten signifikant erhöhen. Bisher existieren keine klinisch erprobten Systeme, die rote Blutkörperchen mit sensorischen und reaktiven Eigenschaften ausstatten.
Zivile medizinische Anwendungen jenseits des Militärs
Die Technologie hat ein breites zivilgesellschaftliches Potenzial. In den USA leiden 2022 rund 29,7 Millionen Menschen an peripheren arteriellen Verschlusskrankheiten (PAD) und 2,6 Millionen an diabetischen Fußulzera – beides Krankheitsbilder, bei denen eine verbesserte Sauerstoffversorgung des Gewebes entscheidend ist. Durch den gezielten Sauerstofftransport könnten die smarten Erythrozyten neue Therapieansätze für ischämische Gewebeuntergänge, Schlaganfälle und schlecht heilende Wunden bieten.
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Technologische Herausforderungen und Risiken
- Genexpression in Erythrozyten: Da reife rote Blutkörperchen keinen Zellkern besitzen, müssen die genetischen Modifikationen bereits in Vorläuferzellen vorgenommen und während der Differenzierung erhalten bleiben – ein technisch komplexer Prozess.
- Langfristige Gesundheitsrisiken: Unbekannte systembiologische Effekte könnten zu Immunüberreaktionen oder metabolischen Störungen führen, wenn fremde Proteine kontinuierlich exprimiert werden.
Schnellüberblick:
Wie genau ermöglichen die geneditierten Blutzellen eine bessere Sauerstoffversorgung?
Die Zellen enthalten Biosensoren, die körperliche Belastung als metabolische Anzeiger (z. b. Sauerstoffmangel, Laktatsteigerung) erfassen und daraufhin spezifische Proteine ausschwitzen, um die Sauerstoffzufuhr oder -verteilung zu optimieren.
Gibt es bereits vergleichbare Technologien?
Bislang existieren keine in der klinischen Praxis bewährten Technologien, die rote Blutkörperchen mit sensorischen und reaktiven Eigenschaften ausstatten. Ähnliche Verfahren finden sich nur in experimentellen Stammzell- oder Nanotherapiekonzepten.
Wie wird die Sicherheit der Technologie ohne Humantests abgesichert?
Zur Sicherheitsprüfung werden Hohlfaser-Bioreaktoren genutzt, die Mikroumgebungen wie Gewebe durchströmen und zelluläres Verhalten unter kontrollierten Bedingungen messbar abbilden.
Quellen
- https://today.ucsd.edu/story/uc-san-diego-receives-up-to-11-3-million-to-develop-smarter-red-blood-cells
- https://thedefensepost.com/2026/09/09/darpa-smart-red-blood-cells/
- https://www.cdc.gov/chronicdisease/publications/data-and-statistics/fact-sheets/pdf/pad.pdf
- https://www.cdc.gov/diabetes/basics/foot-health.html