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)