Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Сегодня в России отмечается Национальный день донора, инициированный в честь события, случившегося 20 апреля 1832 года. В тот день петербургский акушер Андрей Вольф впервые успешно провел переливание крови роженице с кровотечением.

Одной только Москве ежедневно требуется более 200 литров крови. В среднем только в столице за год переливается до 50 тысяч литров компонентов донорской крови — остальное «доливается» из других регионов России.

Не сказать, что где-то в стране есть большая концентрация доноров — для обеспечения полной потребности необходимо, чтобы их на каждую тысячу населения приходилось 40–60 человек, но этот показатель ниже и с годами не растет.

Через Добро Mail.Ru мы регулярно рассказываем о благотворительных проектах, в которых может принять участие каждый — в том числе в качестве донора. Но раз крови не хватает от «естественного» источника, значит, нужно искать альтернативы. Разберемся, где должны скрываться ее безграничные запасы.

Самая безопасная кровь

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Начнем с того, что люди пользуются донорской помощью за неимением другой. Сама же кровь от донора может быть источником множества опасностей. Иногда люди являются носителями всяких инфекций, не подозревая об этом. Быстрый анализ проверяет кровь на СПИД, гепатит, сифилис, но остальные вирусы и инфекции не могут быть сразу выявлены, если и сам донор о них не знает.

Несмотря на защитные меры, различные вирусы часто передаются вместе с кровью. Например, герпес, цитомегаловирус, папилломавирус. Иногда передается и гепатит, поскольку тесты могут определить наличие гепатита только через несколько месяцев после его попадания в кровь.

Свежую кровь можно хранить только 42 дня (примерно) и всего несколько часов без охлаждения.

Статистика по США говорит, что там за один день около 46 человек погибают из-за потери крови — и это еще одна причина, почему ученые (не только в Штатах) работают в течение многих десятилетий, чтобы найти подходящий кровезаменитель.

Искусственная кровь избавила бы от всех проблем. Искусственная кровь может быть лучше настоящей. Представьте, что она подходит пациентам с любой группой, хранится дольше обычной крови и в более щадящих условиях, изготавливается быстро и в больших количествах. Кроме того, стоимость искусственной крови можно сделать ниже стоимости крови от доноров.

Гемоглобиновый кризис

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Попытки создать искусственную кровь ведутся уже около 60 лет. А если взять за основу эксперименты советского хирурга Владимира Шамова по переливанию трупной крови, впервые проведенные в 1928 году, то получается, что путь к переливанию крови не от обычных доноров насчитывает почти 90 лет.

Трупная кровь не сворачивается из-за отсутствия в ней белка фибриногена, не требует добавления стабилизатора для хранения и может быть перелита пациенту с любой группой крови. Получить ее можно довольно много — один труп в среднем позволяет заготовить 2,9 л крови.

В 1930 году советский хирург и ученый Сергей Юдин впервые применил в клинике переливание крови внезапно умерших людей. Впоследствии полученный опыт успешно применялся в годы Великой Отечественной войны, когда кровь, полученная от мертвых, зачастую становилась единственным шансом на выживание раненых бойцов.

Первые, относительно успешные эксперименты с синтетической кровью начались в 80-е годы прошлого века, когда ученые пытались решить задачу доставки кислорода к органам. Искусственные клетки изготавливались из очищенного человеческого гемоглобина, несущего кислород белка.

Однако оказалось, что гемоглобин вне клетки плохо взаимодействует с органами, повреждает ткань и приводит к сужению сосудов. Во время клинических испытаний первых заменителей крови некоторые пациенты перенесли инсульты.

На этом эксперименты не закончились, просто в кровезаменителях молекулы гемоглобина получили покрытие из специального синтетического полимера.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам Кровь. Просто добавь воды

Защищенные молекулы представляют собой порошок, который можно использовать где угодно, залив водой. Синтетические клетки могут использоваться с любым типом крови и хранятся долгое время при комнатной температуре. Однако они не помогут при сильной кровопотере и поддерживают пациента лишь до момента, пока не будет сделано переливание настоящей крови от донора.

В другом исследовании вместо гемоглобина использовались перфторуглеводороды. Это углеводороды, в которых все атомы водорода замещены на атомы фтора. Они способны растворять большое количество разных газов, включая кислород.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам В этих бутылках — Oxycyte, белая искусственная кровь, состоящая из нескольких перфторуглеродов

Заменитель гемоглобина на основе перфторуглеводорода Fluosol-DA-20 был разработан в Японии и впервые опробован в Соединенных Штатах в ноябре 1979 года. Первыми его получили пациенты, которые отказались от переливания крови по религиозным причинам.

С 1989 по 1992 годы Fluosol применяли более 40 000 человек. Из-за трудностей с хранением препарата и высокой стоимости, его популярность снизилась, и производство закрыли.

В 2014 году появился перфторуглеводородный препарат Oxycyte, но испытания свернули по неизвестным причинам.

Была также предпринята попытка создать заменитель крови на основе бычьего гемоглобина.

Переносчик кислорода Hemopure был стабилен в течение 36 месяцев при комнатной температуре и совместим со всеми группами крови. Hemopure одобрили для коммерческих продаж в Южной Африке в апреле 2001 года.

В 2009 году производитель Hemopure обанкротился, так и не добившись разрешения клинического тестирования продукта на людях в США.

Тернистый путь имитаторов

Нанесение полимерного покрытия на молекулы гемоглобина — кропотливый процесс, который не удешевляет стоимость искусственной крови. Кроме того, гемоглобин — это лишь часть проблемы.

Каждый набор клеток (эритроциты, тромбоциты и лейкоциты) имеет свое значение для организма. Разработки в области кровезаменителей в основном направлены на воспроизведение лишь одной функции крови: снабжение тканей кислородом.

Другими словами, область за пределами кислородно-транспортных эритроцитов — непроходимая чаща опасностей для ученых.

Как рассказывал биофизик Михаил Пантелеев в статье о проблемах искусственной крови, за последние годы удалось значительно продвинуться в области имитации тромбоцитов, отвечающих за устранение повреждений при небольших кровотечениях.

Ученые берут липосому или нанокапсулу размером в сотни нанометров и вставляют в нее нужные белки. Искусственные тромбоциты позволяют закрепляться за те немногие тромбоциты, которые у человека еще остались при сильной кровопотере.

Но когда у организма не остается своих собственных тромбоцитов, искусственные уже ничем не помогут.

Несмотря на то, что искусственные тромбоциты не обладают всеми функциями настоящих живых клеток, ими можно успешно останавливать кровотечения в экстренных случаях.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам Так выглядит кровь из морских червей

С правильно подобранными белками можно сделать много интересного. Румынские ученые из университета Бабеш-Бойяи создали искусственный заменитель крови на основе железосодержащего белка гемэритрина, который используют для транспорта кислорода некоторые разновидности морских червей.

Команда биохимиков из Университета Райса пошла глубже и стала использовать белки из мышц китов. Оказалось, что у китов есть накапливающий кислород в мышцах миоглобин, похожий на гемоглобин из человеческой крови. Глубоководные животные, обладая большим запасом кислорода в мышцах, долгое время могут не всплывать на поверхность.

На основе изучения китового белка можно будет повысить эффективность синтеза гемоглобина в искусственных эритроцитах.

Намного хуже дела обстоят с лейкоцитами, являющимися неотъемлемой частью иммунной системы организма.

Те же самые эритроциты, переносчики кислорода, можно заменить искусственными аналогами — например, созданным в России перфтораном.

Для лейкоцитов ничего лучше стволовых клеток не придумали, но на этом пути оказалось слишком много сложностей, связанных с агрессивными действиями клеток против нового хозяина.

Нанокровь

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Роберт Фрайтас, автор первого технического исследования потенциального медицинского применения гипотетической молекулярной нанотехнологии и гипотетической медицинской нанороботехники, разработал детализированный проект создания искусственного эритроцита, который он назвал «респироцит».

В 2002 году Фрайтас в книге «Roboblood» (робототехническая кровь) предложил концепцию искусственной крови, в которой вместо биологических клеток будут 500 триллионов нанороботов.

Фрайтас представляет кровь будущего в виде сложной мультисегментной нанотехнологической медицинской робототехнической системы, способной обмениваться газами, глюкозой, гормонами, выводить отходы клеточных компонентов, осуществлять процесс деления цитоплазмы и т.д.

На момент создания концепта работа выглядела полной фантастикой, но спустя 15 лет, то есть уже сейчас, в 2017 году, японские ученые сообщили о создании биомолекулярного микроробота, управляемого ДНК. Японские исследователи решили одну из самых сложных задач нанотехнологий — обеспечили механизм движения устройства за счет использования синтетической одноцепочечной ДНК.

В 2016 году швейцарские ученые опубликовали исследование в журнале Nature Communication о создании прототипа наноробота, способного проводить операции внутри человека. В конструкции нет двигателей и жестких соединений, а само тело создано из гидрогеля, совместимого с живыми тканями. Движение в этом случае осуществляется за счет магнитных наночастиц и электромагнитного поля.

Фрайтас, ориентируясь на эти исследования, сохраняет оптимизм: он уверен, что через 20–30 лет удастся заменить кровь человека нанороботами, получающими питание из глюкозы и кислорода. Производить электроэнергию из глюкозы организма японские ученые уже научились.

Кровь из стволовых клеток

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам Гемопоэтические стволовые клетки, полученные из костного мозга, дают начало всем типам клеток крови

Читайте также:  Перелом ключицы у новорожденных при родах: причины и лечение

В 2008 году удалось наладить производство клеток крови из плюрипотентных стволовых клеток (способных обретать разные функции), полученных из органов человека. Стволовые клетки оказались лучшим источников красных кровяных телец.

В 2011 году исследователи из Университета Пьера и Мари Кюри (Франция) провели первое небольшое переливание добровольцам выращенных в лаборатории красных кровяных клеток.

Эти клетки вели себя так же, как нормальные эритроциты, причем около 50% из них все еще циркулировали в крови через 26 дней после переливания.

В эксперименте добровольцам влили 10 миллиардов искусственных клеток, что эквивалентно 2 миллилитрам крови.

Эксперимент прошел успешно, но возникла другая проблема — одна кроветворная стволовая клетка была способна произвести всего до 50 тыс. красных кровяных телец, после чего погибала. Получение новых стволовых клеток — процесс не дешевый, поэтому стоимость одного литра искусственной крови становилась слишком высокой.

В 2017 году ученые из Государственной службы донорства и трансплантации Национальной службы здравоохранения Великобритании (NHS Blood and Transplant) совместно с коллегами из Бристольского университета провели эксперименты с гемопоэтическими стволовыми клетками.

Оказалось, что чем более ранней является клетка, тем выше ее способность к регенерации — так, с помощью всего одной гемопоэтической клетки можно восстановить всю кроветворную ткань у мыши.

Ученым удалось использовать для производства искусственной крови стволовые клетки на ранних стадиях развития, что наконец-то дало возможность производить ее почти в неограниченных количествах.

Созданные таким образом эритроциты в конце 2017 года начнут испытывать на людях. Непрерывная генерация эритроцитов из подходящих клеток снижает стоимость искусственной крови, но ее будущее зависит от прохождения стадии клинических испытаний.

И даже после успешных клинических испытаний никто не сможет заменить обычных доноров. Искусственная кровь в первые годы появления будет помогать людям с редкой группой крови, в горячих точках и в беднейших странах мира.

Источники:

Missouri Researchers Join Hunt For One Of Medicine’s Elusive Quarries: Artificial Blood Mass-produced artificial blood is now a real possibility The Long Quest To Create Artificial Blood May Soon Be Over What is artificial blood and why is the UK going to trial it? The quest for one of science’s holy grails: artificial blood

Учёные создали искусственную кровь с универсальной группой

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Смена ОС на новых ноутбуках Apple стала возможна с выходом свежей версии приложения Parallels Desktop. Правда, с одной оговоркой: речь о дистрибутиве Windows 10 для ARM-устройств, который отличается от традиционной сборки для десктопов.

  Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам 74

Разработчик из Италии создал сервис для хранения файлов в популярном Telegram. Вся информация располагается на серверах мессенджера, а количество и объём выкладываемых данных не ограничены.

  Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам 96

В
рамках выставки CES 2021 компания Samsung анонсировала новую
программу Galaxy Upcycling at Home. Предполагается, что она позволит продлить жизнь устаревшим смартфонам,
превратив их в радионяни и всевозможные устройства интернета вещей.

  Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам 88

На мероприятии, посвящённом презентации нового флагманского смартфона Mi11, Xiaomi официально представила новую версию фирменной прошивки MIUI 12.5. Среди ключевых изменений — повышенная плавность интерфейса, возможность удалить практически все предустановленные приложения и расширенная синхронизация с персональными компьютерами.

  Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам 113

Сообщество программистов Tiobe опубликовало актуальный рейтинг популярности языков программирования по состоянию на апрель 2021 года. Неожиданностью стало возвращение в топ Fortran,
созданного в конце 50-х годов прошлого столетия.

Группы крови и резус-фактор. Переливание крови — урок. Биология, Человек (8 класс)

При некоторых заболеваниях или кровопотерях человеку делают переливание крови.

Кровь для переливания берут у взрослых здоровых людей — доноров, добавляют в неё особые химические вещества (чтобы кровь не свёртывалась и была пригодной в течение длительного времени) и закрывают герметично в особых стеклянных сосудах. Такую консервированную кровь можно перевозить на большие расстояния.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

В (1900) г. австрийский учёный Карл Ландштейнер открыл группы крови, за что в (1930) г. получил Нобелевскую премию.

Для обозначения групп крови используют римские цифры (I)–(IV), или латинские буквы А, В и нуль — система АВ(0).

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Выделяют (4) основных группы крови: (I), или нулевая(I) ((0)), (II) (A), (III) (B) и (IV) (АВ). Обладание той или иной группой крови определяется генетически.

Группы крови отличаются содержанием в плазме крови и эритроцитах специфических белков, которые не всегда совместимы — белки плазмы могут склеивать эритроциты, разрушать их (с этим связаны правила переливания крови).

Пример:

более (40) % европейцев имеют (II) (А) группу крови, (40) % — (I) ((0)), (10) % — (III) (B) и только (6) % — (IV) (AB).

Обрати внимание!

Каждая группа крови принимает кровь одноимённой группы и (I) ((0)) группы.

В плазме крови (IV) (AB) группы нет белка, склеивающего эритроциты, поэтому людям с такой группой разрешается переливать кровь любой другой группы. Этих людей называют универсальными реципиентами.

Кровь (I) ((0)) группы можно переливать любому человеку, так как в её эритроцитах нет белка, на который могут повлиять белки плазмы реципиента и вызвать их разрушение. Людей с (I) ((0)) группой крови называют универсальными донорами.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

В настоящее время принято переливать только одноимённую группу крови. 

Другая характеристика групп крови — резус-фактор. Людей, в крови которых он есть, называют резус-положительными Rh((+)), а тех, у которых он отсутствует — резус-отрицательными Rh((–)).

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Резус-фактор особенно важно учитывать при пересадке органов и тканей и при беременности. Если у резус-отрицательной матери Rh((–)) развивается резус-положительный Rh((+)) плод (унаследовавший положительный резус-фактор от отца), то в крови матери будут образовываться вещества, разрушающие эритроциты плода, и он может погибнуть.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Если бы вампир-аристократ граф Дракула, описанный в романе ирландского писателя Брэма Стокера, на самом деле существовал, то уже переехал бы из Трансильвании в Японию. Дело в том, что японские ученые изобрели самую настоящую искусственную кровь.

Исследование опубликовано в американском журнале Transfusion. Согласно результатам работы, искусственную кровь можно переливать всем пациентам, вне зависимости от группы крови.

По мнению специалистов, это открытие может стать настоящим прорывом в медицинской практике.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Так выглядят эритроциты — красные кровяные тельца

Зачем людям кровь?

Знаете как отличить человека от робота? Если вы смотрели мультсериал “Футурама”, то возможно помните, что в одной из серий главного героя поместили в психиатрическую лечебницу для роботов. Когда его выписали, он был уверен что он и есть самый настоящий робот. Герой пребывал в заблуждении ровно до тех пор, пока не поранился и не увидел собственную кровь. Но для чего людям кровь?

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Кадр из мультсериала “Футурама” 3 сезон, 11 серия

Эта красная жидкость составляет всего 6-8% от массы человеческого тела. Кровь состоит из водного раствора, называемого плазмой, клеток и клеточных фрагментов, таких как эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

В общем и целом кровь — это жидкая соединительная ткань внутренней среды организма, которая циркулирует по системе сосудов. Циркуляция крови происходит под действием силы ритмически сокращающегося полого фиброзно-мышечного органа — сердца.

Кровь имеет характерный красный цвет из-за наличия в кровяных тельцах — эритроцитах — гемоглобина, который переносит кислород.

Еще больше новостей о последних открытиях в медицине читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен.

Кровь выполняет большое количество жизненно-важных функций: переносит кислород от лёгких к тканям и углекислый газ от тканей к лёгким, доставляет питательные вещества к тканям организма, регулирует температуру тела и связывает между собой органы и системы организма и другие защитные и механические функции.

Какие существуют группы крови?

А вы знаете какая у вас группа крови? Если вы по какой-то причине не в курсе, советуем это исправить. И вот почему: у каждого человека индивидуальная группа крови, которой он наделен с рождения. Группа крови остается неизменной на протяжении всей жизни. Когда речь заходит о группах крови, специалисты имеют в виду систему АВО (а-бэ-ноль), а также Rh (резус-фактор).

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Знаете ли вы свою группу крови?

Группу крови определяют так называемые антигены — они находятся в красных кровяных тельцах или эритроцитах. Антигеном называют структуру на поверхности клетки. В случае, если антиген является чужеродным для организма, то защитная реакция не заставит себя долго ждать. Также немаловажным является резус-фактор.

Принадлежность по резус-фактору (Rh) бывает отрицательной или положительной. Зависит статус Rh от антигена D, который находится на поверхности эритроцитов. В случае, если антиген D присутствует на поверхности красных кровяных телец, то статус считается резус-положительным, а если антиген D отсутствует, то резус-отрицательным.

Поэтому при переливании крови необходимо с точностью в 100% знать группу крови и ее резус-фактор.

Переливание крови может понадобиться пациентам в самых разных случаях, однако наиболее распространенным является потеря крови в результате травмы.

Из-за того, что группа крови у каждого человека индивидуальна, существуют донорские центры, где люди добровольно сдают кровь. Именно поэтому открытие японских ученых — невероятно важное событие для медицины.

Читайте также:  Как и зачем проводится эндоскопия

Однако в настоящий момент искусственная кровь не была испытана на людях.

Как думаете, окажутся ли испытания искусственной крови на людях успешными? Давайте обсудим разные варианты развития событий с участниками нашего Telegram-чата.

Что известно о создании искусственной крови?

Ученые из Медицинского колледжа национальной обороны провели испытания искусственной крови на 10 кроликах. Все животные были травмированы и пострадали от серьезной кровопотери. В ходе исследования выжило 6 кроликов.

В контрольной группе, в которой кроликам проводилось переливание настоящей крови, результаты оказались такими же.

При этом, специалисты отмечают, что никаких побочных эффектов от применения искусственной крови не было обнаружено.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Ученые проводят эксперименты не только на крысах

По сообщениям японской газеты The Asahi Shimbun, в ближайшем будущем ученые перейдут к испытаниям на людях. Изобретение может оказаться чрезвычайно полезным в тех случаях, когда кровь определенного типа недоступна для переливания.

Специалисты отмечают, что запастись достаточным количеством крови для переливания в отдаленных регионах, например, островах, достаточно трудно. Искусственная кровь сможет спасти множество жизней.

Также, согласно результатам исследования, искусственную кровь можно будет переливать непосредственно в машинах скорой помощи, так как не будет необходимости в определении группы крови пациентов.

Еще одним плюсом искусственной крови является тот факт, что она может хранится при комнатной температуре в течение года. В искусственной крови содержатся тромбоциты, которые гарантируют, что кровь может свернуться и раны со временем заживут, а также эритроциты, которые доставят кислород к жизненно важным органам.

Надеемся, что испытания на людях пройдут успешно и в будущем врачи получат возможность спасать больше количество жизней.

Чем отличаются группы крови и что будет, если их перепутать

14 июня по инициативе ВОЗ отмечается Всемирный день донора крови. В чем разница между группами крови, кому какая подходит и каково эволюционное значение этих отличий — в материале ТАСС

Первое задокументированное переливание крови от человека человеку удалось английскому акушеру Джеймсу Бланделлу еще в 1818 году, но весь XIX век эту процедуру проводили только в крайних случаях.

Некоторым переливание спасало жизнь, у других же из-за него подскакивала температура, краснела кожа, начиналась сильная лихорадка. Выкарабкаться удавалось не всем.

Сегодня мы знаем, что осложнения возникали из-за несовпадения групп крови донора и пациента, но в те времена причина оставалась загадкой.

Как открыли группы крови

В конце 1890-х годов молодой австриец Карл Ландштейнер, работая на кафедре патологической анатомии Венского университета, столкнулся с любопытным явлением. Если к красным кровяным тельцам, эритроцитам, добавить сыворотку крови другого человека, они почти всегда слипаются и оседают характерными комками.

На эту тему

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Чтобы разобраться, Ландштейнер взял кровь у себя и пяти коллег, отделил эритроциты от сыворотки и стал смешивать образцы. Проанализировав реакции, с помощью элементарных правил комбинаторики он заключил, что в сыворотке присутствуют два вида антител. Эти антитела цепляются к антигенам, определенным молекулярным участкам на поверхности кровяных клеток, отчего эти клетки склеиваются.

Без переливания ничего такого не происходит, потому что в организме человека обычно нет антител к собственным эритроцитам, зато есть к чужим. Этого же принципа, как догадался Ландштейнер, следует придерживаться при выборе донора: его кровь не должна образовывать пары антиген-антитело с кровью того, кому требуется переливание.

В 1930 году открытие групп крови принесло Ландштейнеру Нобелевскую премию, а Всемирный день донора крови отмечается в его день рождения.

Какие бывают группы крови

Двум разновидностям антител в сыворотке соответствуют два вида антигенов на поверхности красных клеток крови, их обозначают A и B.

 У одних людей на эритроцитах нет ни того ни другого — это обладатели самой распространенной первой, или нулевой, группы крови. Ее обозначают 0 (I).

Если есть только антиген А, то и группа крови — А (II), если только антиген B — группа В (III), а если оба — группа AB (IV).

Долго считалось, что лишенная антигенов первая группа подходит для переливания всем вне зависимости от того, какая у них кровь.

Люди, имеющие четвертую группу с обоими антигенами, наоборот, рассматривались как универсальные реципиенты, то есть им якобы годится любая кровь.

Но со временем правила ужесточились: сегодня считается безопасным переливать лишь кровь той же самой группы. Правда, даже такое переливание иногда вызывает болезненную реакцию организма. 

На эту тему

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Дело в том, что существует еще один важный показатель совместимости — резус-фактор. Называется он так потому, что был открыт все тем же Ландштейнером в опытах на макаках-резусах.

Резус-фактор бывает положительный или отрицательный (Rh+Rh-) и зависит от того, есть ли на поверхности клеток крови другая молекулярная метка, антиген D.

Для выработки антител к резус-фактору нужно время, поэтому проблемы совместимости чаще всего возникают при повторных переливаниях не совпадающей по резусу крови.

Но и это не все. На поверхности эритроцитов насчитывается около 300 разных антигенов, а систем групп крови существует более 30. Но в большинстве случаев системы АВ (0) и резус-фактора достаточно, чтобы найти подходящего донора. Их-то и указывают в медицинских документах, паспорте и на армейской форме.

Какую неожиданную проблему вызывает несовместимость

Без врачей кровь разных людей не смешивается, поэтому «в природе» совместимость не имеет значения. Проблема может возникнуть только во время беременности.

Хотя кровеносные системы матери и ребенка разделены плацентой, некоторые антитела все же преодолевают барьер и облепляют эритроциты плода. После этого иммунная система ребенка начинает сжирать помеченные красные тельца.

Из-за этого растущий организм вынужден резко наращивать производство эритроцитов, которые нужны для транспортировки кислорода, а его тем временем отравляют продукты распада уничтоженных кровяных клеток.

Изредка такой сценарий разворачивается при несовпадении групп матери и плода по системе АВ (0), но гораздо чаще причина — в конфликте по резус-фактору.

Как мы знаем, изначально в организме нет антител к резус-фактору, но во время родов кровь плода может смешаться с материнской. Иммунная система женщины расценивает это как вторжение и производит антитела.

К следующей беременности ее организм будет в боевой готовности. Если у ребенка снова не совпадет резус-фактор, то антитела обрушатся на его эритроциты.  

Зачем группы крови нужны человечеству

Природе незнакомо переливание, различие групп крови создает заметные риски при беременности, но многообразие все же не стерлось в ходе естественного отбора. Более того, генетические исследования показали, что мутации, приведшие к появлению группы 0 (I), произошли трижды независимо друг от друга — и каждый раз закреплялись.

На эту тему

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Почему это произошло, точно не известно, но некоторые ученые предполагают, что наличие нескольких групп крови дает Homo sapiens эволюционные преимущества. Так, обладатели первой группы гораздо легче переносят малярию.

Но все имеет свою цену: эти люди более уязвимы перед холерой, чем остальные.

А от человека с отличающейся группой крови чуть сложнее подхватить ВИЧ: вирус прихватывает на своей мембране антигены системы АВ (0) и при попадании в другой организм с небольшой вероятностью будет заблокирован антителами нового хозяина. 

Если опасная инфекция с таким же механизмом захвата антигенов распространяется все дальше, для выживания полезно иметь редкую группу крови, не как у всех. Поскольку новые вирусы возникают довольно часто, «мода» на группу крови не будет стоять на месте: как гласит заезженная аксиома популяционной генетики, чем разнообразнее популяция, тем лучше она приспосабливается к новым условиям.

Но рассуждая о благополучии всего нашего вида, не стоит забывать, что кровь нужна конкретным людям и нужна прямо сейчас. Помочь им можно, став донором. Это по силам сделать почти любому взрослому человеку без серьезных проблем со здоровьем. Каждая порция крови — это спасенные жизни.  

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентам

Дмитрий Лебедев, внештатный автор научно-популярного сайта «Чердак»

Человеку впервые перелит искусственный заменитель крови на основе перфторуглеродов

20 ноября 1979-го года, 40 лет назад, человеку впервые перелили «искусственную кровь» из перфторуглеродов. Это, безусловно, знаменательное событие, которому предшествует долгая история попыток создания субстанции, которая бы успешно выполняла основные функции крови. Но и оно не завершающая точка в истории искусственной крови, а скорее — её начало.

На тот момент «кровь» была несовершенна, спасала человека лишь на несколько часов до получения донорской крови и также могла наносить значительный вред почкам и вызывать инсульт. До сих пор в медицинской практике не существует вполне достойной альтернативы донорской человеческой крови.

Возможно, она появится в результате одного из исследований, проходящих сейчас.

Кровь — это довольно сложный микс из белков, солей, тромбоцитов, лейкоцитов и эритроцитов, специально «заточенный» под эффективную доставку кислорода и полезных веществ в клетки.

По «хайвею» вен и артерий кровь приносит клеточный мусор к почкам, перемещает антитела, разносит по «тушке» гормоны. Если человек поранился, кровь свернётся и не даст ему умереть от потери крови.

Один из важнейших элементов эритроцитов — гемоглобин — настолько распространён в живой природе, что мы находим его даже у таких простых существ как сцинковые ящерицы или кишечные паразиты-нематоды.

Читайте также:  Социофобия – болезнь, а не милая черта характера

При этом переливания крови обычно требуются часто — чаще, чем может показаться. Необходимость может возникнуть как во время операционных вмешательств, так и при лечении рака, восстановлении после травмы, реабилитации после родов.

Во многих случаях донорская кровь может оказаться недоступной — например, на корабле дальнего плавания, в отдалённых от цивилизации местах суши, при природных катаклизмах. Поэтому наличие искусственной хорошо хранящейся крови в таких ситуациях может быть жизненно важным.

Кроме того, хорошая искусственная кровь может быть, теоретически, лучше донорской, так как последняя может переносить разного рода инфекции — она, конечно, проверяется на наличие ВИЧ, гепатита и некоторых других патогенов, но, например, герпес, цитомегаловирус и папилломавирус могут остаться незамеченными.

Может даже и гепатит, если донор подхватил его незадолго до сдачи крови, и из-за ранней стадии заболевания тест может не выявить инфекцию. Из других минусов — донорская кровь хранится в холоде примерно 42 дня и после этого портится, она не универсальна (есть четыре группы), и её постоянно не хватает.

Поэтому разработка полноценной замены донорской крови была бы очень желательна. По одной оценке, к 2027-му году, если удастся разработать жидкость, которая бы одновременно и разносила кислород, и доставляла лекарства к клеткам, и способствовала выздоровлению пациентов, масштабы рынка искусственной крови могут достичь 15,6 миллиардов долларов.

История попыток чем-то заменить кровь

Первые попытки придумать заменитель крови относятся к 1660-м годам. К тому же времени относятся и первые эксперименты с переливанием крови. Тогда британский врач Ричард Лоуэр (Richard Lower) с помощью перьев пробовал перелить кровь от одной собаки к другой, и сделал это успешно (собачка выжила).

Первая подобная процедура с людьми была проведена французским врачом Жаном Батистом Дени (Jean Baptiste Denis) в 1667-м — он перелил пациенту овечью кровь, что наглядно запечатлено на дошедшей до нас гравюре. Да и Лоуэр не остановился на собачках — немного спустя он перелил священнику по имени Артур Кога (Arthur Coga) кровь оленёнка.

Кога выжил, но симптомы деменции, от которых его пытались вылечить, по-видимому, не исчезли.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентамЖан Батист Дени переливает пациенту овечью кровь.

Примерно столетием позже, в 1795-м, известный врач из Филадельфии Филипп Синг Физик (Philip Syng Physick) провёл первое переливание человеку человеческой же крови — но мы знаем об этом лишь по одиночному упоминанию в архивных источниках. Зато за этим последовали и другие эксперименты, уже через пару десятков лет таким образом была спасена новоиспечённая мать, которая, если бы ей с помощью шприца не перелили кровь её мужа, умерла бы от потери крови.

Но поиски вещества, способного заменить человеческую кровь, не прекратились. Поэтому людям в качестве экспериментов не прекращали переливать разные странные субстанции вплоть до конца XIX века (но уже не животную кровь — это было повсеместно запрещено к концу XVII столетия).

В 1873-м году ньюйоркец Джозеф Хоу (Joseph Howe) активно экспериментировал с козьим молоком как кровезаменителем — однажды он залил его в кровь туберкулёзному пациенту — в количестве 44 миллилитров. Пациент умер, а Хоу продолжил свои изыскания. Он довёл семь собачек до состояния почти полной потери крови и залил им козье молоко вместо потерянной крови.

Собачки не выжили, но Хоу не остановился и решил, что попробует залить уже человеческое молоко человеку же (да, научная этика в те времена оставляла желать лучшего). В 1880-м он провёл то, что мы сегодня назвали бы лайфшоу, в ходе которого он начал при публике переливать ~60 мл грудного молока пациентке.

Согласно свидетельствам, она перестала дышать где-то после 30-го миллилитра, после чего её «оживили инъекциями морфина и виски».

Вопреки современному здравому смыслу, Хоу был не единственным экспериментатором с молоком — такие же опыты проводили, только с коровьим молоком, врачи в больнице Торонто. Но после случая с «морфином и виски» пришлось признать, что молоко, увы, не родственно крови и для переливания не подходит.

Интересны также попытки переливать людям не совсем обычную донорскую кровь — полученную от трупов. Последняя не сворачивается, так как в ней нет белка фибриногена. Хирург Владимир Шамов в 1928-м году впервые перелил трупную кровь живому человеку. Почему мы до сих пор не применяем трупную кровь массово? Видимо, с этим возникают этические проблемы.

Попытки найти кровезаменители в рамках современной науки

Наиболее успешными в своё время были кровезаменители на базе гемоглобина (hemoglobin-based blood substitutes, HBOC). Человеческий или коровий гемоглобин специальным образом упаковывается — так, чтобы он мог выполнять функцию переноса кислорода.

Какой смысл хитро упаковывать человеческий гемоглобин, может подумать читатель, если можно просто перелить пациенту донорскую кровь с её гемоглобином вместе? Можно-то можно, но «протухшую» кровь уже вряд ли перельёшь, а вот гемоглобин из неё извлечь и применить по назначению — можно.

История разработки HBOC — довольно кровавая, в прямом и переносном смысле.

В 1930-х исследователи решили «тренироваться на кошках» и провели на них эксперимент, полностью заменив им кровь раствором гемоглобина, в результате чего у кошечек отказали почки.

Тем не менее, в 1949-м году эксперименты продолжились, теперь уже на людях, и опять с не очень хорошим исходом: пяти пациентам из четырнадцати был нанесён значительный вред — пострадали почки.

К 1980-му году началось тестирование на людях новых модифицированных HBOC, но к этому времени уже в качестве заменителя крови начали использовать перфторуглероды. Эти вещества обычно используются для изготовления фторполимерных покрытий и продуктов, которые противостоят теплу, маслам, пятнам, жирам и воде.

Фторполимерные покрытия могут использоваться в таких разнообразных изделиях, как одежда, мебель, клеи, упаковка для пищевых продуктов, жаропрочные антипригарные поверхности для приготовления пищи и изоляция электрических проводов.

В 1966-м году биохимик Лиланд Кларк (Leland Clark) впервые продемонстрировал, что эта группа веществ может, правда не так эффективно, как гемоглобин, но всё же переносить кислород.

Заменитель гемоглобина на основе перфторуглеводорода Fluosol-DA-20 был разработан в Японии и впервые опробован в Соединённых Штатах 20 ноября 1979 года — на пациентах, которые отказались от переливания крови по религиозным причинам (сегодня — годовщина именно этого события).

В целом, опыты 70—80-х годов на людях показали, что перфторуглероды — не такие уж безопасные, так как при их применении повышается риск инсульта и понижается количество тромбоцитов. Тем не менее, в промежуток с 1989 по 1992 год Fluosol был использован на более чем 40 000 человек. Из-за трудностей с хранением и высокой стоимости препарата, его популярность постепенно снизилась, а производство закрыли. В России, однако, продолжает применяться лекарство, похожее на Fluosol, под названием «Перфторан».

Далее, в 2001-м году, компанией Biopure Corporation был разработан ещё один достойный внимания препарат гемоглобинового типа — Hemopure, на основе бычьего гемоглобина. Он до сих пор остаётся единственным, разрешённым где-либо к продаже (а именно, его продают в ЮАР).

В США его также применяют, но только в случае, когда пациенты отказываются получать донорскую человеческую кровь (такой финт могут выкинуть, например, свидетели Иеговы — организация, запрещённая в России).

С Hemopure’ом есть одна проблема — мы пока не понимаем до конца, как он работает, но согласно исследованиям, свободный гемоглобин может быть токсичен для многих человеческих органов.

В частности, в одном исследовании были рассмотрены 16 случаев применения гемоглобиновых кровезаменителей в клинической практике, и на этой выборке выяснилось, что у пациентов, получавших синтетическую кровь, был в три раза выше риск развития сердечной недостаточности по сравнению с теми, кто получал переливания настоящей донорской крови.

Одной крови: создана искусственная кровь, которую можно переливать всем пациентамВ 2014-м году на горизонте появился новый перфторуглеродный препарат, Oxycyte, но его испытания быстро свернули.

По препарату на каждую функцию крови

Сейчас доминирует подход, в котором для каждой функции крови разрабатывается по заменяющему веществу.

Современные нанотехнологии позволили Дипанджану Пану (Dipanjan Pan) и Филиппу Спинелле (Philip Spinella) создать Erythromer — препарат из искусственных кровяных клеток в форме бублика, внутри которых есть нанометровый «карман» с гемоглобином внутри.

В отличие от обычной донорской крови, препарат из этих клеток можно сублимировать, то есть высушить, и хранить при комнатной температуре в течение долгого времени, после чего достаточно развести его в воде и перелить пациенту с любой группой крови.

Но, опять же, такой интервенции может быть достаточно лишь на несколько часов — чтобы пациент успел дожить до прибытия в больницу, где ему уже перельют донорскую кровь. В отличие от гемоглобиновых и перфторуглеродных кровезаменителей, предполагается, что Erythromer будет иметь меньше побочных эффектов. Сейчас субстанция находится на стадии тестирования на мышах и кроликах.

В других лабораториях работают над созданием кровезаменителя с функцией тромбоцитов — такого, который бы позволял останавливать кровотечение.

Лаборатория химика Эрин Лавик (Erin Lavik) из Мэрилендского университета в округе Балтимор (University of Maryland, Baltimore County), которая, кстати, разработала метод 3D-печати сетчатки глаза, сейчас трудится над созданием синтетической полимерной наноструктуры, которая бы прикреплялась к живым тромбоцитам, помогая им сгущаться быстрее.

А биоинженер Эшли Браун (Ashley Brown) из Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University) работает над созданием микро- и наночастиц, которые бы с помощью прикреплённых к ним белков способствовали естественному свёртыванию крови.

С искусственными лейкоцитами дело обстоит немного сложнее — их пока можно получить с помощью гемопоэтических стволовых клеток из донорского костного мозга. Но, как вы понимаете, при таких затратах, на практике игра едва ли стоит свеч.

Остаётся ждать, когда учёные сообразят, как сконструировать микс крови из заместителей разных её функций. Может быть, тогда у нас появится хорошо хранимая недорогая, универсальная синтетическая кровь, не вызывающая побочных эффектов. И человеческие доноры больше не потребуются.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *