Language
Country/Area
No result found
т пива до биотехнологий: какие самые странные заменители крови были в истории
Кровезаменитель (также известный как искусственная кровь или кровезаменитель) — это вещество, которое имитирует и выполняет определенные функции биологической крови. Эти заменители призваны стать альтернативой переливанию крови — процессу передачи крови или продуктов на основе крови от одного человека другому. На сегодняшний день не существует общепризнанной замены крови, переносящей кислород, которая является типичной целью переливания эритроцитов; однако в продаже имеется несколько некровяных расширителей объема для ситуаций, когда требуется только восстановление жидкости. Эти продукты помогают врачам и хирургам избегать рисков передачи заболеваний и иммуносупрессии, одновременно решая проблему нехватки доноров крови и удовлетворяя потребности тех, кто отказывается от переливания крови по религиозным соображениям, например, Свидетелей Иеговы.
Основные «переносящие кислород» кровезаменители включают переносчики кислорода на основе гемоглобина (HBOC) и эмульсии перфторуглеродов, в то время как продукты для кислородной терапии в настоящее время проходят клинические испытания в Соединенных Штатах и Европейском союзе.
История исследований кровезаменителей восходит к 1616 году, когда Уильям Гарвей открыл систему кровообращения. Ученые того времени экспериментировали с пивом, мочой, молоком и кровью животных в качестве заменителей крови. Сэр Кристофер Рен даже предлагал использовать в качестве альтернативы вино и опиум. С развитием современной трансфузионной медицины в начале XX века работа Ландштейна и соавторов привела к началу понимания основных принципов серологии определения группы крови.
Ограничения на переливание крови в военных ситуациях, например, во время Второй мировой войны, проложили путь исследованиям кровезаменителей.
Первые попытки создания заменителей крови столкнулись с серьезными побочными эффектами, которые имеющиеся на тот момент знания и технологии не могли устранить достаточно быстро. Появление СПИДа в 1980-х годах вновь стимулировало необходимость разработки более безопасных заменителей крови. Из-за общественной обеспокоенности по поводу безопасности поставок крови и влияния губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота, донорство крови продолжает снижаться, в то время как спрос продолжает расти. Эта противоречивая ситуация создала благоприятную среду для дальнейшего развития заменителей крови. В 2023 году Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило о финансировании 12 университетов и лабораторий для проведения исследований синтетической крови, а испытания на людях, как ожидается, пройдут в период с 2028 по 2030 год.
Путь развития
Разработка кровезаменителей была сосредоточена на молекулах, способных переносить кислород, при этом основные работы были сосредоточены на рекомбинантном гемоглобине (молекуле, которая обычно переносит кислород) и перфторуглеродах (ПФУ). Первым одобренным кровезаменителем, переносящим кислород, стал продукт на основе перфторуглерода Fluosol-DA-20, произведенный японской корпорацией Green Cross и одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) в 1989 году. Хотя продукт был отозван в 1994 году из-за ограниченной эффективности, трудностей в обучении и побочных эффектов, Fluosol-DA остается единственным продуктом для кислородной терапии, получившим полное одобрение FDA.
По состоянию на 2017 год не одобрено ни одной продукции на основе гемоглобина.
Разведка перфторуглеродов
Перфторированные химикаты нерастворимы в воде и не смешиваются с кровью, поэтому необходимо приготовить эмульсию путем диспергирования мелких частиц ПФУ в воде. Эту жидкость смешивают с антибиотиками, витаминами, питательными веществами и солями, чтобы создать коктейль из примерно 80 различных компонентов, которые выполняют многие важные функции естественной крови. Диаметр частиц ПФУ составляет около 1/40 диаметра эритроцитов. Этот малый размер позволяет частицам ПФУ проходить через капилляры, где нет потока эритроцитов, что теоретически может принести пользу поврежденным, ишемизированным тканям.
Растворы ПФУ обладают настолько высокой способностью переносить кислород, что даже млекопитающие (включая людей) могут выживать, вдыхая жидкие растворы ПФУ. Перфторуглероды также обладают преимуществами, поскольку не требуют использования модифицированного гемоглобина, имеют неограниченные производственные мощности, способны к тепловой стерилизации, высокоэффективному переносу кислорода и удалению углекислого газа. Проблемы, связанные с гемоглобином
Гемоглобин является основным компонентом эритроцитов, составляя примерно 33% массы клетки. Продукты на основе гемоглобина называются переносчиками кислорода на основе гемоглобина (HBOC). Немодифицированный свободный гемоглобин не способен эффективно оксигенировать ткани из-за его высокого сродства к кислороду и короткого периода полураспада в кровеносных сосудах, что ограничивает его клиническое применение. Чтобы преодолеть эту токсичность, исследователи применили различные подходы, такие как генная инженерия, сшивание, полимеризация и инкапсуляция.
Исследования и разработки многих продуктов на основе гемоглобина прошли через перипетии. Многие продукты были сняты с производства из-за возросшей смертности или проблем безопасности, и ни один из них не был продолжен по сей день.
Возможности стволовых клеток
Стволовые клетки открывают возможность производства крови, пригодной для переливания. Согласно исследованию Джиарратаны и др., гемопоэтические стволовые клетки используются для крупномасштабного in vitro производства зрелых клеток крови человека. Эти культивируемые клетки имеют такое же содержание гемоглобина и морфологию, как и естественные эритроциты, а их продолжительность жизни близка к нормальных эритроцитов.
В 2010 году экспериментальная группа Министерства обороны США начала работу над созданием искусственной крови для использования в отдаленных районах и более быстрого переливания крови раненым солдатам. Кровь производится из гемопоэтических стволовых клеток, взятых из пуповины матери-человека, с использованием процесса, называемого «гемотерапия». Ранее эта технология использовалась на животных и растениях для массового производства медицинских препаратов, при этом каждая пуповина производила около 20 единиц крови.
После проверки FDA этот тип крови признан безопасным и соответствующим требованиям FDA. При успешном использовании стоимость за единицу снизится с $5000 до менее $1000, и он будет совместим со всеми распространенными типами крови.
Сегодня, с развитием технологий, перспективы искусственной крови кажутся все более многообещающими, но вопрос о том, сможет ли разработка заменителей крови действительно решить стоящие перед нами медицинские проблемы, по-прежнему требует глубокого изучения?
