Искусственная кровь, которая подходит людям с любой группой крови, её уже начали тестировать на людях в Японии.
Гемоглобиновые везикулы (HbV) — это наночастицы с очищенным гемоглобином внутри. Они переносят кислород, как настоящие эритроциты, но не имеют антигенов, не вызывают иммунного ответа и не требуют подбора по группе крови. Именно из-за высокого содержания гемоглобина HbV имеют характерный фиолетовый цвет.
HbV можно хранить 2 года при комнатной температуре, они готовы к использованию сразу после открытия. Донорскую же кровь хранят в холодильнике до 40 дней.
Эти наночастицы создают, инкапсулируя гемоглобин, обычно полученный из просроченной донорской крови, в искусственную липидную оболочку, которая защищает и стабилизирует его.
Первые клинические испытания на людях в 2022 году (doi: 10.3389/fmedt.2022.1048951) прошли успешно: внутривенное введение 100 мл гемоглобиновых везикул не вызвало серьёзных побочных эффектов и показало, что они способны переносить кислород. Сейчас проводятся клинические испытания с вливанием до 400 мл. В случае успеха продукт может стать стандартным предметом в наборах для оказания экстренной помощи повсюду: от больниц до военных баз и даже космических миссий.
Про искусственную кровь и интеллект
Буквально на днях мимо меня пролетела информация о том, что японцы изобрели искусственную кровь. Эта новость почему-то меня сильно взволновала, и я пошла смотреть, о чем вообще речь.
Привет, я Лена, молекулярный биолог, несмотря ни на что. Тема этой статьи скорее из области физиологии, т.е. не моя область, мягко говоря, но я постараюсь разобраться.
Итак, у нас внутре неонка (зачеркнуто) кровь. У крови масса функций, но перво-наперво она переносит кислород туда, а углекислый газ обратно. Без этого переноса все остальные функции становятся бессмысленными. Как именно она переносит кровь? Гемоглобином. Доктор, мы его теряем, у пациента отрицательный гемоглобин!
Гемоглобин — это молекула средней сложности, посреди которой сидит йон железа и осуществляет всё это брожение газов туда-сюда. Этот самый гемоглобин не телепается в свободном плавании по организму, а запихан в красные кровяные тельца ака эритроциты. Без постоянной подачи кислорода, клетки организма могут прожить несколько минут, а потом наступает медленный кирдык. Поэтому потеря большого количества крови может негативно отразиться на нашем самочувствии и хорошо бы эту потерянную кровь восполнить, чем быстрее, тем лучше.
Как мы ее восполняем? Правильно, переливанием крови от другого, более удачливого, человека. Но с переливанием все не так просто. Во-первых, есть группы крови и не всем можно переливать что угодно. А во-вторых, готовой донорской крови может просто не оказаться под рукой по той или иной причине. Например, вы полезли на Эверест и не захватили с собой холодильник с парой-тройкой порций крови. Или на войне, когда надо много и всем. Донорская кровь хранится максимум 42 дня при строгом температурном режиме. Нужно точное совпадение по группе крови и резус-фактору. Есть риск передачи инфекций, даже при современных методах проверки.
И вот тут на сцену выходят искусственные переносчики кислорода. Нынешние японцы – не первые, кто озадачился этой проблемой, первыми были другие японцы, которые разработали искусственный переносчик кислорода ажно в 1965-м году, а в 1982-м он уже проходил клинические испытания (искать Fluosol-DA, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7034658/ ) С тех пор учёные пробовали два основных подхода, и оба оказались… скажем так, с нюансами.
Первый подход: гемоглобиновые растворы
Логика простая — берём гемоглобин, очищаем и растворяем в физрастворе. Но свободный гемоглобин вне эритроцита ведёт себя крайне агрессивно. Он вызывает вазоконстрикцию (сужение сосудов), повышает артериальное давление, повреждает почки. В исследованиях на животных результаты были настолько токсичными, что большинство разработок свернули. Правда, учёные не сдались и начали модифицировать молекулу гемоглобина — сшивать между собой, присоединять полимеры, но проблемы решились только частично.
Второй подход: перфторуглеродные эмульсии
Это синтетические соединения, которые физически растворяют кислород. Никакой биохимии, чистая физика — кислород растворяется в перфторуглеродах как сахар в воде. Препараты даже дошли до клинического применения в некоторых странах. Но и тут есть свои минусы: короткое время циркуляции в крови, необходимость дышать чистым кислородом для эффективности, и прочие неприятные побочные эффекты.
Мы, наконец, подошли к теме нашей статьи — гемоглобиновые везикулы (HbV). На этот раз, японцы банально слизали идею с оригинала — засунули гемоглобин в липидную оболочку, проще говоря – мембранный мешок, называется «везикула». Получается эдакая капсула диаметром около 250 нанометров, это в 30 раз меньше эритроцита.
Кислород свободно диффундирует через оболочку, связывается с гемоглобином, а в тканях с низким содержанием кислорода — отдаётся. При этом сам гемоглобин остаётся изолированным от плазмы крови, что решает проблему токсичности.
Чем это решение лучше предыдущих?
— Во-первых, никаких антигенов групп крови — везикулы универсальны. И на них насадили какие-то хвосты чтобы не были слишком липкими, не выпадали в осадок и не липли к сосудам.
— Во-вторых, срок хранения – месяцы при комнатной температуре, а не недели в холодильнике.
— В-третьих, размер позволяет им проникать через суженные сосуды, где эритроциты застревают. Это очень важное свойство, открывающее применение данного препарата в случаях, когда недостатка в крови вроде бы и нет, но эритроциты не пролезают везде, где надо.
В экспериментах на животных (крысы, кролики, приматы) везикулы показали отличные результаты. При массивной кровопотере животные выживали и восстанавливались. Отработав свое, везикулы удаляются из организма обычными системами за 7 дней. Это примерно время созревания обычного эритроцита в человеческом организме.
Где это может применяться? Список длинный: экстренная медицина при массивных кровопотерях, плановые операции у пациентов с редкими группами крови, консервация органов для трансплантации, лечение ишемических состояний. Военные медики особенно заинтересованы — иметь универсальный кровезаменитель в полевых условиях — мечта.
Конечно, есть и сложности. Производство пока дорогое и сложное, пока используют живой человеческий гемоглобин из просроченных донорских порций. Нужны масштабные клинические исследования на людях — то, что работает на мышах, не всегда работает на человеке. Есть вопросы по иммунным реакциям при повторном введении.
Японцы неодиноки в поисках искусственной крови, некоторые группы экспериментируют с гемоглобином морских полихет (Arenicola marina). У этих червей внеклеточный гемоглобин, который переносит в 40 раз больше кислорода, чем человеческий. Французская компания Hemarina уже проводит клинические испытания.
В общем, искусственная кровь — это уже не научная фантастика, а вполне реальная технология, которая проходит финальные стадии разработки. Возможно, через 10-15 лет врачи скорой помощи будут возить с собой флаконы с HbV вместо пакетов с эритроцитарной массой.
Список литературы для особо любопытных:
A new era in oxygen therapeutics? From perfluorocarbon systems to haemoglobin-based oxygen carriers – Общее ревью.
Haemoglobin-vesicles as artificial oxygen carriers: present situation and future visions —
Clinical studies of a perfluorochemical whole blood substitute (Fluosol-DA) Summary of 186 cases — статья 1982-го года, как все начиналось.
Заметка, с которой все это началось
А теперь вернемся к началу статьи и зададим вполне легитимный вопрос. Про искусственную кровь мы поговорили, а при чем тут искусственный интеллект?
Этот текст писался двумя ИИ и одним просто И в виде кожаного мешка (меня). Сначала я задала Perplexity тему, помучила его немного вопросами, заставила написать текст на английском, а потом на русском. Текст получился… машинный. Тогда я скормила Claude свою старую статью (про богатый внутренний мир, если вам интересно) и велела переписать текст из Perplexity в заданном стиле. Клода увело в другую крайность, все-таки у нас тут собралась вполне интеллигентная компания, я вас не держу за инфантильных идиотов, а вот Клод о нас невысокого мнения, как оказалось. Тогда я села и переписала примерно весь текст, попутно проверяя данные. Данные почти все были верные (почти), а вот с референсами Перплексити налажал страшно. Пришлось искать откуда он взял эту инфу. Т.е. информация верная, но следы он попытался запутать. Кожаные мешки пока умнее! Да здравствуют кожаные мешки!
