Language
Country/Area
No result found
ừ bia đến công nghệ sinh học: Những chất thay thế máu kỳ lạ nhất trong lịch sử là gì
Chất thay thế máu (còn gọi là máu nhân tạo hoặc chất thay thế máu) là chất mô phỏng và đáp ứng một số chức năng nhất định của máu sinh học. Những chất thay thế này được thiết kế để cung cấp một giải pháp thay thế cho truyền máu, quá trình truyền máu hoặc các sản phẩm từ máu từ người này sang người khác. Cho đến nay, vẫn chưa có chất thay thế nào được công nhận cho máu mang oxy, mục tiêu điển hình của truyền hồng cầu; tuy nhiên, một số chất làm tăng thể tích không phải máu đã có sẵn trên thị trường cho những trường hợp chỉ cần phục hồi dịch. Những sản phẩm này giúp bác sĩ và bác sĩ phẫu thuật tránh nguy cơ lây truyền bệnh tật và suy giảm miễn dịch, đồng thời giải quyết tình trạng thiếu người hiến máu và đáp ứng nhu cầu của những người từ chối truyền máu vì lý do tôn giáo, chẳng hạn như Nhân chứng Giê-hô-va.
Các chất thay thế máu “mang oxy” chính bao gồm chất mang oxy dựa trên hemoglobin (HBOC) và nhũ tương perfluorocarbon, trong khi các sản phẩm liệu pháp oxy hiện đang được thử nghiệm lâm sàng tại Hoa Kỳ và Liên minh Châu Âu.
Lịch sử nghiên cứu về chất thay thế máu bắt đầu từ năm 1616 khi William Harvey phát hiện ra hệ thống tuần hoàn máu. Các nhà khoa học thời đó đã thử nghiệm với bia, nước tiểu, sữa và máu động vật không phải của con người để thay thế máu. Ngài Christopher Wren thậm chí còn đề xuất sử dụng rượu vang và thuốc phiện làm giải pháp thay thế. Khi y học truyền máu hiện đại phát triển vào đầu thế kỷ 20, công trình của Landstein và các đồng tác giả đã dẫn đến sự khởi đầu của việc hiểu biết các nguyên tắc cơ bản của huyết thanh học nhóm máu.
Những hạn chế về y học truyền máu trong thời chiến, chẳng hạn như trong Thế chiến II, đã mở đường cho việc nghiên cứu các chất thay thế máu.
Những nỗ lực ban đầu trong việc thay thế máu đã phải đối mặt với những tác dụng phụ đáng kể mà kiến thức và công nghệ hiện có tại thời điểm đó không thể loại bỏ đủ nhanh. Sự xuất hiện của AIDS vào những năm 1980 một lần nữa thúc đẩy nhu cầu phát triển các chất thay thế máu an toàn hơn. Với mối quan tâm của công chúng về an toàn cung cấp máu và tác động của bệnh não xốp ở bò, lượng máu hiến tặng tiếp tục giảm trong khi nhu cầu tiếp tục tăng. Tình hình mâu thuẫn này đã tạo ra một môi trường tốt cho sự phát triển hơn nữa của các chất thay thế máu. Năm 2023, Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) đã công bố tài trợ cho 12 trường đại học và phòng thí nghiệm để tiến hành nghiên cứu về máu tổng hợp, với các thử nghiệm trên người dự kiến sẽ diễn ra từ năm 2028 đến năm 2030.
Con đường phát triển
Sự phát triển của các chất thay thế máu tập trung vào các phân tử có thể vận chuyển oxy, với công trình nghiên cứu chính tập trung vào hemoglobin tái tổ hợp (phân tử thường vận chuyển oxy) và perfluorocarbon (PFC). Chất thay thế máu mang oxy được chấp thuận đầu tiên là sản phẩm gốc perfluorocarbon, Fluosol-DA-20, do Green Cross Corporation của Nhật Bản sản xuất và được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận vào năm 1989. Mặc dù sản phẩm đã bị thu hồi vào năm 1994 do hiệu quả hạn chế, khó khăn trong học tập và tác dụng phụ, Fluosol-DA vẫn là sản phẩm trị liệu oxy duy nhất nhận được sự chấp thuận hoàn toàn của FDA.
Tính đến năm 2017, chưa có sản phẩm nào dựa trên hemoglobin được chấp thuận.
Khám phá perfluorocarbon
Các hóa chất perfluorinated không tan trong nước và không hòa tan với máu, do đó cần tạo nhũ tương bằng cách phân tán các hạt nhỏ của PFC vào nước. Chất lỏng này được trộn với kháng sinh, vitamin, chất dinh dưỡng và muối để tạo thành hỗn hợp gồm khoảng 80 thành phần khác nhau có chức năng quan trọng như máu tự nhiên. Đường kính của các hạt PFC bằng khoảng 1/40 đường kính của các tế bào hồng cầu. Kích thước nhỏ này cho phép các hạt PFC đi qua các mao mạch nơi không có dòng chảy của tế bào hồng cầu, về mặt lý thuyết có thể mang lại lợi ích cho các mô bị tổn thương, thiếu máu cục bộ.
Các dung dịch PFC có khả năng vận chuyển oxy mạnh đến mức ngay cả động vật có vú (bao gồm cả con người) cũng có thể sống sót khi hít thở các dung dịch PFC dạng lỏng. PFC còn có những ưu điểm không phụ thuộc vào hemoglobin biến đổi, có khả năng sản xuất không giới hạn, có khả năng khử trùng bằng nhiệt và truyền oxy cũng như loại bỏ carbon dioxide hiệu quả cao.
Những thách thức dựa trên HemoglobinHemoglobin là thành phần chính của tế bào hồng cầu, chiếm khoảng 33% khối lượng tế bào. Các sản phẩm dựa trên hemoglobin được gọi là chất mang oxy dựa trên hemoglobin (HBOC). Hemoglobin tự do không biến đổi không có khả năng oxy hóa mô hiệu quả do ái lực oxy cao và thời gian bán hủy ngắn trong mạch máu, điều này hạn chế ứng dụng lâm sàng của nó. Để khắc phục những độc tính này, các nhà nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau như kỹ thuật di truyền, liên kết chéo, trùng hợp và đóng gói.
Việc nghiên cứu và phát triển nhiều sản phẩm dựa trên hemoglobin đã trải qua nhiều thăng trầm. Nhiều sản phẩm đã bị ngừng sản xuất do tỷ lệ tử vong tăng cao hoặc các vấn đề về an toàn, và không có sản phẩm nào trong số đó tiếp tục cho đến ngày nay.
Khả năng của tế bào gốc
Tế bào gốc có khả năng sản xuất máu để truyền. Theo nghiên cứu của Giarratana và cộng sự, tế bào gốc tạo máu được sử dụng để sản xuất in vitro quy mô lớn các tế bào máu người trưởng thành. Các tế bào nuôi cấy này có cùng hàm lượng hemoglobin và hình thái như các tế bào hồng cầu tự nhiên và tuổi thọ của chúng gần bằng của tế bào hồng cầu bình thường.
Năm 2010, một nhóm thử nghiệm tại Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã bắt đầu nghiên cứu để tạo ra máu nhân tạo để sử dụng ở những vùng xa xôi và truyền máu nhanh hơn cho những người lính bị thương. Máu được tạo ra từ các tế bào gốc tạo máu lấy từ dây rốn của người mẹ, sử dụng một quá trình gọi là "liệu pháp máu". Công nghệ này đã từng được sử dụng trên động vật và thực vật để sản xuất hàng loạt các chất thuốc, với mỗi dây rốn sản xuất khoảng 20 đơn vị máu.
Sau khi FDA xem xét, loại máu này được xác định là an toàn và đáp ứng các yêu cầu của FDA. Nếu sử dụng thành công, chi phí cho mỗi đơn vị sẽ giảm từ 5.000 đô la xuống dưới 1.000 đô la và tương thích với tất cả các loại máu thông thường.
Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, triển vọng về máu nhân tạo dường như ngày càng hứa hẹn hơn, nhưng liệu sự phát triển của chất thay thế máu có thực sự giải quyết được những thách thức y tế mà chúng ta đang phải đối mặt hay không vẫn cần được xem xét sâu sắc?
