Искусственная кровь: еще на шаг ближе
Группа американских и канадских исследователей, работающая под руководством Аллана Доктора (Allan Doctor), разработала искусственные эритроциты, эффективно поглощающие кислород в легких и высвобождающие его во всех органах и тканях. Такую искусственную кровь можно подвергать лиофильной сушке, хранить в виде порошка и при необходимости разводить стерильной водой, что значительно облегчит задачу врачей экстренной медицинской помощи.
По оценкам специалистов, около 70% смертей при ранениях во время военных действий происходит в результате шока, вызванного потерей крови, а не из-за несовместимых с жизнью повреждений жизненно важных органов. Более того, только в США ежегодного около 20 000 получивших тяжелые травмы людей погибает от кровопотери еще до поступления в медицинское учреждение.
Поиск функциональной искусственной крови ведется уже более 80 лет, однако до сих пор даже самые удачные варианты не обеспечивали должных результатов по двум основным причинам. Более ранние версии связывали кислород в легких, но не могли эффективно высвобождать его в тканях и органах. Второй причиной неудач была непреднамеренная реакция между гемоглобином и оксидом азота – высвобождаемым внутренней оболочкой кровеносных сосудов соединением, обеспечивающим сужение и расширение сосудов. Входящий в состав эритроцитов белок гемоглобин не только обеспечивает красную окраску этих клеток крови, но и выполняет функцию переносчика кислорода по организму. Однако при попадании в кровоток в чистом виде он поглощает оксид азота, вызывая резкое сужение сосудов, приводящее к развитию инфарктов и инсультов.
Предлагаемое авторами решение обеих проблем заключается в том, что созданный ими искусственный эритроцит, размер которого равен примерно одной пятой размера обычного эритроцита, изготавливается из очищенного человеческого гемоглобина, после чего покрывается искусственным полимером.
Благодаря химическим свойствам полимерного покрытия искусственные эритроциты поглощают кислород в условиях повышенного рН (низкой кислотности) легких и высвобождают его в кислой среде тканей. По словам Доктора, взаимосвязь между афинностью (сродством к кислороду) и уровнем кислотности крови позволяет искусственным эритроцитам имитировать поведение обычных клеток.
Полимерное покрытие также предотвращает реакцию между гемоглобином и оксидом азота в кровотоке, что предотвращает сокращение кровеносных сосудов. Помимо этого, благодаря своей иммунологической нейтральности, оно обеспечивает возможность переливания искусственной крови всем пациентам, независимо от группы крови.
Результаты экспериментов на мышах и крысах, при проведении которых 70% крови животного замещали искусственной кровью, подтвердили способность искусственных эритроцитов эффективно доставлять кислород в нуждающиеся в нем ткани. Такие животные были неотличимы от животных, получивших трансфузию донорской крови от особей того же вида.
Помимо экстренной медицинской помощи искусственная кровь может использоваться для сохранения жизнеспособности донорских органов на их пути к реципиенту, а также в качестве дополнения к запасу обычных донорских препаратов крови при проведении сложных хирургических вмешательств, таких как операции на открытом сердце.
Однако искусственные эритроциты никогда не смогут полностью заменить настоящую кровь. Во-первых, на сегодняшнем этапе прогнозируемый период жизни в кровотоке для них составляет от половины до трети суток, тогда как донорские эритроциты могут циркулировать в организме реципиента около 120 дней. Авторы считают, что со временем продолжительность жизни искусственных эритроцитов удастся увеличить до нескольких дней, однако очень маловероятно, что когда-либо они смогут приблизиться по долгожительству к нормальным эритроцитам.
Помимо этого, единственной выполняемой ими функцией является доставка кислорода, тогда как нормальные эритроциты выполняют еще несколько важных задач, таких как антиокислительная защита тканей, регуляция кровотока, участие в иммунном ответе, а также в формировании тромбов.
Разработчики предупреждают, что полученные ими результаты предварительны и до проведения клинических исследований искусственная кровь должна пройти исследования на кроликах и обезьянах. Исследователям предстоит огромная работа, которая может растянуться на 10 лет.
Результаты работы Dipanjan Pan et al. 1027 Erythromer (EM), a Nanoscale Bio-Synthetic Artificial Red Cell: Proof of Concept and In Vivo Efficacy Results представлены на 58-м ежегодном съезде общества гематологов, проходившем 3-6 декабря 2016 года в Сан-Диего, США.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
12.12.2016