Материалы портала «Научная Россия»

Искусственная кровь: что это такое и зачем

Искусственная кровь: что это такое и зачем
В 2017 году в Великобритании начнутся клинические испытания искусственной крови на людях. Если испытания пройдут успешно, это станет одним из важных прорывов в мировой медицине.

Национальная служба здоровья Великобритании (NHS) объявила о своих планах уже в 2017 г. начать первые в мире полномасштабные клинические испытания искусственной крови на добровольцах. Первые (и неудачные) попытки решить проблему крови были основаны на использовании модифицированного гемоглобина без эритроцитов. Поиски идут в разных направлениях, и основным вариантом считается искусственная кровь, сделанная на основе настоящих эритроцитов с обычным гемоглобином. Другое направленние исследует возможности использовать другое вещество для доставки кислорода, например, перфлюорокарбоны.

Гемоглобин или не гемоглобин — вот в чем вопрос

Заменители крови призваны выполнять ее главную функцию — транспортировки кислорода ко всем органам, тканям и клеткам тела. В обычной крови этим занимается сложный железосодержащий белок гемоглобин, который локализуется в красных кровяных клетках — эритроцитах. Соответственно, в искусственной крови можно использовать его же, а можно попробовать поискать другие варианты.

Первый вариант — тот же гемоглобин, только модифицированный. Подобные опыты вовсю проводились лет пять назад, когда ученые пробовали разработать искусственную кровь без эритроцитов, в которой гемоглобин был бы просто растворен сам по себе. Однако оказалось, что в этом случае организм рассматривает гемоглобин как инородное вещество и стремится расщепить и вывести его. Продукты распада при этом становятся токсичными и поражают почки, что приводит к тяжелым последствиям для здоровья. Решить эту проблему пытались с помощью аденазин-модифицированного гемоглобина, однако, в конечном счете, этот путь все же оказался тупиковым.

Второй вариант — найти другое химическое вещество, которое может переносить кислород. Здесь наиболее перспективный вариант — перфлюорокарбоны, первые опыты с которым дали неплохие результаты.

Где взять эритроциты

Но пока приоритетным вариантом является искусственная кровь, сделанная на основе настоящих эритроцитов с обычным гемоглобином. Именно такую NHS собирается подвергнуть клиническим испытаниям в 2017 году.

Для производства такой крови нужны эритроциты и опять-таки возникает вопрос — где их взять? И снова есть разные варианты. Можно брать из костного мозга пациента стволовые клетки и заставлять их превращаться в эритроциты, воздействуя определенными химическими веществами.

Впервые таким способом искусственную кровь получили в 2008 г. в компании Advanced Cell Technology в г. Марлборо (штат Массачусетс, США), под руководством главного научного специалиста компании Роберта Ланца (Robert Lanza). Первое переливание такой крови пациенту было успешно сделано три года спустя в лаборатории профессора Люка Дуая (Luc Douay) в Университете им. Пьера и Марии Кюри (Париж, Франция). Эритроциты, выращенные в лаборатории из стволовых клеток, вели себя как обычные красные кровяные клетки, около 50% из них все еще циркулировали в крови пациента спустя 26 дней после переливания.

Ожидается, что именно этот метод используют и в NHS. Хотя существует альтернативный источник эритроцитов. Это пуповинная кровь, в которой много гематопоэтических (кроветворных) стволовых клеток.

Проблема количества

Но все разработанные до сих пор методы имеют один существенный недостаток: крови получается слишком мало. Так, Дуай с коллегами в своем эксперименте перелили пациенту 10 млрд выращенных в лаборатории эритроцитов, что эквивалентно всего 2 миллилитрам крови. Команда Ланца смогла получить лабораторным путем в 10 раз больше — примерно 100 млрд эритроцитов. Но даже это составляет лишь около 1/20 от числа красных кровяных клеток, необходимых для одного стандартного переливания.

Одним словом, ученым нужно придумать, как увеличить масштабы производства эритроцитов в лабораториях. Есть надежда, что до 2017 г. они смогут это сделать.

Зачем это вообще нужно

Во-первых, донорской крови постоянно не хватает. Причем не только в России, но и в благополучных странах вроде той же Великобритании. Там за последний год количество добровольцев-доноров упало на 40%, так что неудивительно, что медики стремятся скорее начать использовать искусственную кровь.

К тому же, в лаборатории можно будет производить кровь редких типов, которая от доноров поступает особенно редко.

Искусственная кровь может разрешить еще одну важную проблему использования донорской крови — неравномерность поступления. В периоды пиковой потребности, например, после какой-либо катастрофы или во время военных действий, в первые дни обычно появляется много желающих помочь пострадавшим. Но вскоре поток иссякает, а больные все еще нуждаются в переливаниях.

Промежуточное решение — консервация донорской крови — уже используется в медицине. Но у него есть ряд недостатков. Во-первых, объемы запасов все равно зависят от доброй воли доноров. Во-вторых, донорскую кровь нельзя хранить больше 42 дней (даже в теле человека не бывает эритроцитов старше 100 дней). Более того, исследования, проведенные в Университете Иллинойса (США) показывают, что консервированная кровь со временем все хуже переносит кислород в микрокапилляры тела. Искусственная кровь, очевидно, позволит уверенно планировать этот аспект терапии.

(При написании материала использована публикация на сайте New Scientist)

гемоглобин искусственная кровь эритроциты

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий