В 1873 году доктор Джозеф Хоу ввел козье молоко в вены туберкулезного больного, немедленно записав головокружение, боль в спине и неконтролируемые движения глаз. Он удвоил дозу: пациент умер.
Несмотря на неудачный результат, врач не сдался, продолжив свои эксперименты на собаках (убив 7 из них) и спустя три года убедился: для замены человеческой крови потребуется человеческое молоко, а не козье! Нет, даже не В случае с еще одним мертвым пациентом был сделан ужасный вывод: молоко не было идеальным заменителем крови, оно не было идеальной синтетической кровью.
Уже. Поскольку человеческая кровь представляет собой особую смесь солей, белков, клеток и тромбоцитов, прекрасно организованную для переноса кислорода и питательных веществ через организм: наша сеть вен — это настоящая транспортная инфраструктура (в среднем 160км на одного субъекта), по которой кровь выводит мусор из почек, транспортирует антитела и гормоны; когда есть рана, кровь образует на ней пленку и позволяет заживить. Один из его ключевых компонентов, гемоглобин, настолько важен для жизни, что его можно найти практически в любом живом существе.
С 1600 года попытки заменить его включали в себя всевозможные вещества: молоко, пиво, моча, солевые растворы и многое другое, что еще лучше не сказать. Проблема осталась: возросла потребность в переливаниях крови, и кровь действительно нужна для всего: от хирургии до лечения рака, от трансплантации до несчастных случаев.
Это, конечно, приводит к выводу: синтетический кровезаменитель был бы настоящей находкой, даже экономически. По оценкам, рынок синтетической крови может вырасти до 16 миллиардов евро в течение первых 5 лет маркетинга этого продукта. Спустя почти 140 лет после экспериментов доктора Хоу, до сих пор нет окончательного решения этой биологической загадки.
Нет ли решения?
В быстрой последовательности, что считается вехами на этом пути: 1660: первые эксперименты по переливанию веществ всех видов. 1795: первое переливание человеческой крови человеку. 1880: осознание отсутствия других суррогатов, кроме крови для переливания. 1966: биохимик Леланд Кларк демонстрирует способность перфторуглеродов (ПФУ) переносить кислород, хотя и с эффективностью, значительно меньшей, чем у гемоглобина. 70-е-80-е годы: тесты с применением перфторуглеродов с проверкой серьезных побочных эффектов. Ни одно такое соединение никогда не получало одобрения Управления по контролю за продуктами и лекарствами. 2001: Гемопур, разработанная биофармацевтической компанией Biopure Corporation, является единственной синтетической кровью, разрешенной к продаже в мире (в Южной Африке). Препарат представляет высокий риск сердечного приступа, и в других странах, кроме Южной Африки, его используют только в отчаянных ситуациях (например, в случаях отказа от переливания крови по религиозным мотивам).
Ситуация сегодня
«До недавнего времени эта область была практически неясной. Теперь появился проблеск надежды».
Доктор Дипанджан Пан, профессор биоинженерии Университета Иллинойса.
Сегодня исследователи «вооружены» гораздо большими знаниями в области материаловедения, нанотехнологий и биологии клеток крови, и у них есть новая стратегия (правильная она или нет, мы увидим): кровь не обязательно должна быть идеальной, как настоящая кровь, чтобы иметь ценность. и это не должно быть так сложно, как в реальности, чтобы делать то, что вам нужно.
По этой причине они сосредоточились на создании продуктов, которые будут использоваться в случаях, когда традиционное переливание невозможно: слаборазвитые страны, корабли, космические станции или (в будущем) поверхность Марса.
Эритромер, аварийный порошок крови
Эта философия привела к рождению эритромера, искусственной клетки крови особой формы «пончика», содержащей контейнер нанометрового размера с очищенным гемоглобином. В отличие от традиционной донорской крови, Эритромер можно замораживать, длительное время хранить при комнатной температуре и применять пациентам с любой группой крови. По замыслу его создателей, можно хранить контейнер с порошком Эритромера и в случае чрезвычайной ситуации добавлять воду для получения «экстренной крови», чтобы сохранить жизнь пациентам в пути на машине скорой помощи в больницу.
Другими словами, это не настоящая кровь, у нее нет возможностей настоящей крови, но она выполняет необходимую работу в течение ограниченного времени, и в этом она очень полезна.
Испытания на мышах оказались полностью успешными, сейчас проводятся испытания на кроликах: перед испытаниями на людях потребуются испытания на более крупных животных, а затем и на приматах.
Синтоплата
Другие лаборатории сосредоточились на имитации функций тромбоцитов, необходимых для предотвращения кровотечения в случае аварии. Инженер по материалам Эрин Лавик разрабатывает синтетическую полимерную наноструктуру, которая «работает» с тромбоцитами, ускоряя и улучшая их характеристики.
В 2016 году государственный университет Сен Гупта соучредителем стартапа по биотехнологии Haima Therapeutics, который разработал суррогат тромбоцитов Synthoplate, в настоящее время проходит тестирование на животных. Сен Гупта надеется, что оценки безопасности и токсичности позволят его созданию получить одобрение FDA через два-три года.
