Language
Country/Area
No result found
ن البيرة إلى التكنولوجيا الحيوية: ما هي أغرب بدائل الدم في التاريخ
بديل الدم (المعروف أيضًا باسم الدم الاصطناعي أو بديل الدم) هو مادة تحاكي وتلبي بعض وظائف الدم البيولوجي. تم تصميم هذه البدائل لتوفير بديل لنقل الدم، وهي عملية نقل الدم أو المنتجات القائمة على الدم من شخص إلى آخر. حتى الآن، لا يوجد بديل معترف به للدم الحامل للأكسجين، وهو الهدف النموذجي لنقل خلايا الدم الحمراء؛ ومع ذلك، تتوفر العديد من موسعات حجم الدم غير الدموية تجارياً للحالات التي تتطلب استعادة السوائل فقط. تساعد هذه المنتجات الأطباء والجراحين على تجنب مخاطر انتقال الأمراض وقمع المناعة، مع معالجة النقص في المتبرعين بالدم وتلبية احتياجات أولئك الذين يرفضون نقل الدم لأسباب دينية، مثل شهود يهوه.
يعود تاريخ الأبحاث المتعلقة ببدائل الدم إلى عام 1616 عندما اكتشف ويليام هارفي نظام الدورة الدموية. أجرى العلماء في ذلك الوقت تجارب على البيرة، والبول، والحليب، ودم الحيوانات غير البشرية كبدائل للدم. حتى أن السير كريستوفر رين اقترح استخدام النبيذ والأفيون كبدائل. مع تطور طب نقل الدم الحديث في أوائل القرن العشرين، أدى عمل لاندشتاين وزملائه المشاركين إلى بداية فهم المبادئ الأساسية لعلم مصلات فصائل الدم.وتشمل بدائل الدم الرئيسية "الحاملة للأكسجين" حاملات الأكسجين القائمة على الهيموجلوبين (HBOCs) ومستحلبات الكربون المشبع بالفلور، في حين تخضع منتجات العلاج بالأكسجين حاليًا للتجارب السريرية في الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي.
مهدت القيود المفروضة على طب نقل الدم في أوقات الحرب، مثل أثناء الحرب العالمية الثانية، الطريق أمام إجراء أبحاث حول بدائل الدم.واجهت المحاولات المبكرة لإنتاج بدائل للدم آثارًا جانبية كبيرة لم تتمكن المعرفة والتكنولوجيا المتاحة في ذلك الوقت من القضاء عليها بالسرعة الكافية. وقد أدى ظهور مرض الإيدز في ثمانينيات القرن العشرين إلى تحفيز الحاجة إلى تطوير بدائل دم أكثر أمانا. في ظل المخاوف العامة بشأن سلامة إمدادات الدم وتأثير اعتلال الدماغ الإسفنجي البقري، يستمر التبرع بالدم في الانخفاض بينما يستمر الطلب في الارتفاع. وقد أدى هذا الوضع المتناقض إلى خلق بيئة جيدة لمزيد من تطوير بدائل الدم. في عام 2023، أعلنت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (داربا) عن تمويل 12 جامعة ومختبرًا لإجراء أبحاث على الدم الاصطناعي، ومن المتوقع إجراء التجارب البشرية بين عامي 2028 و2030.
مسار التطوير
ركز تطوير بدائل الدم على الجزيئات التي يمكنها حمل الأكسجين، مع تركيز العمل الرئيسي على الهيموجلوبين المعاد تركيبه (الجزيء الذي يحمل الأكسجين عادة) والمركبات الكربونية الفلورية (PFCs). كان أول بديل معتمد للدم الحامل للأكسجين هو منتج Fluosol-DA-20 القائم على مركبات الكربون المشبعة بالفلور، والذي أنتجته شركة Green Cross Corporation اليابانية ووافقت عليه إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) في عام 1989. على الرغم من سحب المنتج في عام 1994 بسبب فعاليته المحدودة وصعوبات التعلم والآثار الجانبية، إلا أن Fluosol-DA يظل منتج العلاج بالأكسجين الوحيد الذي حصل على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية الكاملة.
حتى عام 2017، لم تتم الموافقة على أي منتجات تعتمد على الهيموجلوبين.
استكشاف مركبات الكربون المشبعة بالفلور
المواد الكيميائية المفلورة غير قابلة للذوبان في الماء ولا تختلط بالدم، لذلك يجب صنع مستحلب عن طريق تشتيت جزيئات صغيرة من مادة PFC في الماء. يتم خلط هذا السائل بالمضادات الحيوية والفيتامينات والعناصر الغذائية والأملاح لإنشاء كوكتيل يتكون من حوالي 80 مكونًا مختلفًا يؤدي العديد من الوظائف المهمة للدم الطبيعي. يبلغ قطر جزيئات PFC حوالي 1/40 من قطر خلايا الدم الحمراء. يتيح هذا الحجم الصغير لجزيئات PFC المرور عبر الشعيرات الدموية حيث لا يوجد تدفق لخلايا الدم الحمراء، مما قد يوفر نظريًا فوائد للأنسجة التالفة والمصابة بالإقفار.
تتمتع محاليل PFC بقدرة كبيرة على حمل الأكسجين لدرجة أن الثدييات (بما في ذلك البشر) يمكنها البقاء على قيد الحياة عند استنشاق محاليل PFC السائلة. كما توفر مركبات الكربون الكلورية فلورية مزايا لا تعتمد على الهيموجلوبين المعدل، ولديها قدرة تصنيع غير محدودة، وقادرة على التعقيم الحراري ونقل الأكسجين بكفاءة عالية وإزالة ثاني أكسيد الكربون.
التحديات القائمة على الهيموجلوبينالهيموجلوبين هو المكون الرئيسي لخلايا الدم الحمراء، ويمثل حوالي 33% من كتلة الخلية. وتسمى المنتجات المعتمدة على الهيموجلوبين بحاملات الأكسجين المعتمدة على الهيموجلوبين (HBOCs). إن الهيموجلوبين الحر غير المعدل غير قادر على أكسدة الأنسجة بشكل فعال بسبب تقاربه العالي مع الأكسجين ونصف عمره القصير في الأوعية الدموية، مما يحد من تطبيقاته السريرية. وللتغلب على هذه السموم، اعتمد الباحثون طرقًا مختلفة مثل الهندسة الوراثية، والترابط المتبادل، والبلمرة، والتغليف.
لقد مر البحث والتطوير للعديد من المنتجات القائمة على الهيموجلوبين بالعديد من التقلبات والمنعطفات. فقد تم إيقاف العديد من المنتجات بسبب زيادة معدلات الوفيات أو مشكلات السلامة، ولم يستمر أي منها حتى يومنا هذا.
احتمالات الخلايا الجذعية
توفر الخلايا الجذعية إمكانية إنتاج الدم القابل للنقل. وفقًا لبحث جياراتانا وآخرين، تُستخدم الخلايا الجذعية المكونة للدم لإنتاج خلايا الدم البشرية الناضجة على نطاق واسع في المختبر. تحتوي هذه الخلايا المزروعة على نفس محتوى الهيموجلوبين وشكل خلايا الدم الحمراء الطبيعية، وعمرها يقارب تلك الخاصة بخلايا الدم الحمراء الطبيعية.
في عام 2010، بدأ فريق تجريبي في وزارة الدفاع الأمريكية العمل على إنشاء دم اصطناعي لاستخدامه في المناطق النائية ولتسهيل نقل الدم إلى الجنود المصابين بشكل أسرع. يتم تصنيع الدم من الخلايا الجذعية المكونة للدم والتي يتم استخراجها من الحبل السري للأم البشرية، وذلك باستخدام عملية تسمى "العلاج بالدم". وقد تم استخدام هذه التقنية في الماضي في الحيوانات والنباتات لإنتاج كميات كبيرة من المواد الطبية، حيث ينتج كل حبل سري حوالي 20 وحدة من الدم.بعد مراجعة إدارة الغذاء والدواء، تبين أن هذا النوع من الدم آمن ويلبي متطلبات إدارة الغذاء والدواء. وإذا تم استخدامه بنجاح، فسوف تنخفض تكلفة الوحدة من 5000 دولار إلى أقل من 1000 دولار، وسوف يكون متوافقًا مع جميع فصائل الدم الشائعة.
اليوم، ومع تطور التكنولوجيا، يبدو أن احتمالات الدم الاصطناعي أصبحت واعدة أكثر فأكثر، ولكن هل يمكن لتطوير بدائل الدم أن يحل حقا التحديات الطبية التي نواجهها ما زال يتطلب دراسة متعمقة؟
