دانشمندان ژاپنی اکتشافی را اعلام کردند که می تواند جان بسیاری از مردم را نجات دهد. امروزه دارو به ارتفاعات بی سابقه ای رسیده است ، اما بیماران هنوز فاقد اندام های لازم یا خون گروه مورد نظر هستند. با مورد دوم ، شاید به زودی مشکلی پیش نیاید: محققان موفق به ایجاد خون مصنوعی مناسب برای انتقال خون برای همه شدند.

قبل از دریافت انتقال خون ، باید گروه خونی بیماران تأیید شود ، بنابراین پرسنل فوریت های پزشکی و سایر کارکنان بهداشتی مجاز به انتقال خون نیستند تا مشخص شود. ظهور خون جهانی باعث می شود که این روند حتی قبل از انتقال قربانیان به بیمارستان انجام شود - در دراز مدت این میزان بقا در صورت صدمات را افزایش می دهد.

آزمایشات قبلاً روی خرگوش ها انجام شده است ، و طبق گفته دانشمندان نتایج بسیار دلگرم کننده به نظر می رسد: شش از ده حیوان مورد نیاز انتقال خون زنده مانده است. عوارض جانبی منفی مشاهده نشده است. علاوه بر این ، چنین خون می تواند بیش از یک سال در دمای معمولی ذخیره شود. اگر آزمایش های بیشتر اجازه ورود این دارو به پزشکی را بدهد ، این کار باعث می شود کار پزشکان تسهیل شود و جان بسیاری را نجات دهد.

این همه گیر باعث شد دانشمندان روسی صفحه چشمگیر تاریخ بیوفیزیک روسی را به خاطر آورند. ما در مورد یک داروی ویژه صحبت می کنیم ، که توسعه آن در زمان اتحاد جماهیر شوروی در رمز و راز بود و با فاجعه ای همراه بود تا خودکشی های سازندگان آن. چرا آنها در رابطه با داروی ضد خون ، که یک جایگزین خون مصنوعی است ، در ارتباط با کروناویروس صحبت کردند؟ آیا ممکن است این باشد که رژیم درمانی ، که اکنون در سراسر جهان اعمال می شود ، در واقع صحیح نیست؟

این آزمایش برای تحسین برانگیز نیست: یک موش آزمایشگاه زنده در مایعی قرار می گیرد که در آن به طور غیر قابل توضیح نفس خود را ادامه می دهد. البته راز اینجا در حیوان نیست بلکه به مقدار اکسیژن موجود در این مایع است. پرفلوروکربن ها از نظر توانایی جذب و پس دادن اکسیژن متمایز می شوند. دانشمندان با استفاده از این خاصیت ، امولسیون مصنوعی حاوی اکسیژن را ایجاد کرده اند. پرفوران

در سالهای موسسه بیوفیزیک نظری و تجربی در پوشچینو ، دانشمندان در حال توسعه آنچه که روزنامه نگاران می توانستند به زیبایی "خون آبی" بنامند. این دارویی است که می تواند برخی از کارکردهای خون قرمز را به عهده بگیرد - مثلاً اشباع و انتقال اکسیژن. گروهی از توسعه دهندگان به سرپرستی پروفسور بلویارتسف جایزه ای دولتی را درخشان می کنند ، اما ناگهان تحقیقات متوقف می شود. KGB فلیکس بلویارتسف را جستجو می کند. در دسامبر 1985 ، دانشمندان قادر به تحمل فشارها ، خود را در خانه ی کشور خود آویختند.

در دفتر هاینریش ایوانیتسکی ، رئیس آن زمان موسسه پوشا ، پرتره فلیکس بلویارتسف در مکان برجسته ای قرار داشت. بدبینانه ، مرگ وی به یک داروی منحصر به فرد ضد تبلیغ تبدیل شد. با گذشت سالها ، همه بخش ها سعی در اثبات آسیب های وی داشتند.

هنری ایوانیتسکی، سرپرست انستیتوی بیوفیزیک نظری و تجربی آکادمی علوم روسیه: "دادستان کل او را به تحقیق در اوکراین فرستاد که آیا تومورهای سرطانی در موش وجود دارد یا خیر. خوب ، ما تعداد لیترهای این فروتن ارسال کردیم. من به رومادانوف زنگ زدم و گفتم: "چی کار کردی؟" او می گوید: شما می دانید ، هاینریش ، ما یک چیز عجیب و غریب گرفتیم - همه ما کنترل داریم و اینها زندگی می کنند که توسط آنها ریخته اند. "

روبروی پرتره بلویارتسو عکسی از جایزه دولت سال 1998 برای پرفتوران است. دانشمندان موفق به صرفه جویی در مصرف دارو ، انجام تحقیقات ، ایجاد تولید شدند ، اما نتوانستند آن را ذخیره کنند.

سرگئی وروبیفدر سالها بنیانگذار و رهبر NPF "Perftoran" در انستیتوی بیوفیزیک نظری و تجربی آکادمی علوم روسیه: "ما سعی کردیم این محصول را گسترش دهیم ، اما متأسفانه این دارو توسط اشخاص تجاری خریداری شد. او ، در واقع ، مانند گذشته ، به شنا آزاد رفت. حدود 5 سال است که این دارو در دسترس نیست ، متأسفانه در داروخانه ها وجود ندارد. "

رئیس این شرکت وقتی از مصاحبه سؤال شد ، از او خواست كه دیگر ننوشت ، اگرچه به نظر می رسد اکنون زمان صحبت كردن در مورد پرفلوران است. در ماه آوریل ، محققان چین و ایتالیا مطالعات مستقلی را منتشر می کنند. به طور کلی ، آنها پیشنهاد می کنند که هدف اصلی کورو ویروس ها ریه ها نیست ، بلکه گلبول های قرمز خون هستند که اکسیژن را در سراسر بدن حمل می کنند. از اینجاست که تأثیر هیپوکسی ناشی می شود ، به همین دلیل ماشین های تهویه همیشه کمک نمی کنند. در موارد شدید ، اکسیژن به سادگی فراتر از ریه ها نمی رود - حمل و نقل وجود ندارد. و به همین دلیل است که نویسندگان ، به عنوان یک درمان ، تحقیق در مورد انتقال خون ، یعنی انتقال خون را مطرح می کنند. اما پس از آن تقریبا یک حسی آغاز می شود.

الكساندر ادیگرداروساز بالینی: "من اطلاعات موجود را بلند کردم و می دانید که بقیه موهای من شروع به پیچ و خم شدن می کند. تهویه مصنوعی ریه ها و ECMO - اکسیژن رسانی غشایی خارج از بدن - این شامل پشتیبانی تنفسی نیز می شود ، آنها خون را اکسیژن می کنند و خون را با اکسیژن اشباع می کنند. و در اینجا می توانید خون را با اکسیژن اشباع کنید بدون این همه تمرینات دشوار ، وقت گیر و پرخطر. "

دانشمندان موسسه پوشکین توانستند منطقه کوچکی را برای تولید پرفلوران ذخیره کنند - دارویی که هنوز توسط هیچ کشوری در جهان ایجاد نشده است. بدون سرمایه گذاری های زیاد و تولید صنعتی مطابق استاندارد جهانی برای تولید دارو ، نمی توان یک داروی را به بازار عرضه کرد ، اما اکنون لازم است و نه تنها توانایی انتقال اکسیژن ، توسعه دهندگان مطمئن هستند.

اوگنی مائوسکی، رئیس آزمایشگاه انرژی بیولوژی سیستمهای بیولوژیک ، انستیتوی بیوفیزیک نظری و تجربی ، آکادمی علوم روسیه: "اگر پرفلوران معرفی شود ، تمام فلوروکربن ها از طریق ریه ها دفع می شوند. یعنی ریه ها بیشترین تماس را با فلوروکربن ها دارند که باعث تثبیت غشای تمام سلول های ریه می شوند. می توانید تصور کنید علاوه بر این ، این تماس اثر ضد التهابی دارد! "

با این حال ، مطالعات در مورد استانداردهای دارویی جهان با perftoran انجام نشده است. و این استدلال بدبینان است.

والری ساببوتین، رئیس مرکز بیهوشی و مراقبت های ویژه MKSC آنها. Logova: "حدس می زنید كه كروناویروس آلوده به گلبول های قرمز خون نیز نظریه ای است ، تأیید و رد شده است. استفاده از داروهایی با مکانیسم عملکرد غیرقابل درک در بیماران مبتلا به اثر غیرقابل درک ویروس می تواند موارد بسیار مبهمی ایجاد کند. "

اما این بدان معنا نیست که برای مبارزه با کروناویروس نیازی به معاینه دارو نیست ، زیرا در حال حاضر ده ها داروی موجود در حال بررسی است ، به خصوص که آنها علاقه مند به نتایج چنین مطالعه ای در سراسر جهان هستند.

امن ترین خون

در آغاز ، مردم از كمكهای اهداكنندگان برای فقدان شخص دیگری استفاده می كنند. خون خود از یک اهدا کننده می تواند منبع بسیاری از خطرات باشد. بعضی اوقات افراد بدون داشتن مشکوک در آن ها حامل انواع عفونت ها هستند. آزمایش سریع خون را در مورد ایدز ، هپاتیت ، سفلیس بررسی می کند ، اما در صورتی که خود اهدا کننده از این امر خبر نداشته باشد ، ویروس ها و عفونت های دیگر قابل تشخیص نیستند.

با وجود اقدامات محافظتی ، ویروس های مختلف اغلب همراه با خون منتقل می شوند. به عنوان مثال ، تبخال ، سیتومگالوویروس ، پاپیلوم ویروس. گاهی اوقات هپاتیت نیز منتقل می شود ، زیرا آزمایش ها می توانند تنها چند ماه پس از ورود آن به جریان خون ، وجود هپاتیت را مشخص کنند.
خون تازه فقط به مدت 42 روز (تقریباً) و فقط چند ساعت بدون خنک شدن قابل ذخیره است. آمارهای آمریكا می گوید كه در حدود 46 نفر در طی روز به دلیل ریزش خون می میرند - و این دلیل دیگری است كه دانشمندان (نه تنها در ایالت ها) برای چندین دهه در تلاش برای یافتن جایگزین مناسب خون بودند.

خون مصنوعی همه مشکلات را نجات می دهد. خون مصنوعی ممکن است بهتر از واقعی باشد. تصور کنید که برای بیماران مبتلا به هر گروه مناسب است ، بیشتر از خون معمولی ذخیره می شود و در شرایط ملایم تر ، به سرعت و در مقادیر زیاد ساخته می شود. علاوه بر این ، می توان هزینه خون مصنوعی را پایین تر از هزینه خون اهدا کنندگان قرار داد.

بحران هموگلوبین

تلاش برای ایجاد خون مصنوعی حدود 60 سال است که ادامه دارد. و اگر مبنای آزمایش های جراح ولادیمیر شاموف ، جراح اتحاد جماهیر شوروی ، راجع به انتقال خون كاداوریك ، كه برای اولین بار در سال 1928 انجام شد ، بیابیم ، معلوم می شود كه راه انتقال خون نه از اهداكنندگان معمولی ، تقریباً 90 سال است.

خون کاداوریک به دلیل عدم وجود پروتئین فیبرینوژن موجود در آن ، لخته نمی شود ، نیازی به افزودن یک تثبیت کننده برای ذخیره ندارد و با هر گروه خونی قابل انتقال به بیمار است. شما می توانید آن را بسیار زیاد دریافت کنید - به طور متوسط ​​یک جسد به شما امکان می دهد 2.9 لیتر خون آماده کنید.

در سال 1930 ، سرگئی یودین ، ​​جراح و دانشمند اتحاد جماهیر شوروی برای اولین بار از یک انتقال خون در یک کلینیک برای افراد ناگهانی مرده استفاده کرد. متعاقباً ، تجربه بدست آمده با موفقیت در سالهای جنگ جهانی دوم به کار گرفته شد ، هنگامی که خون دریافت شده از کشته ها اغلب تنها فرصت زنده ماندن سربازان زخمی شده بود.

اولین آزمایش های نسبتاً موفق با خون مصنوعی در دهه 80 میلادی قرن گذشته آغاز شد ، هنگامی که دانشمندان سعی در حل مشکل انتقال اکسیژن به اندام ها داشتند. سلولهای مصنوعی از هموگلوبین خالص انسان ساخته شده اند که دارای اکسیژن پروتئین است. اما معلوم شد که هموگلوبین خارج از سلول ضعیف با اندامها تعامل دارد ، به بافت آسیب می رساند و منجر به انقباض عروق می شود. در طول کارآزمایی بالینی اولین جایگزین خون ، برخی از بیماران دچار سکته مغزی شدند. آزمایش ها به همین جا ختم نشد ، فقط در جایگزین های خون مولکول های هموگلوبین از یک پلیمر مصنوعی ویژه دریافت کردند.

خون فقط آب اضافه کنید

مولکولهای محافظت شده پودرهایی هستند که با ریختن آب در هر مکانی می توان از آنها استفاده کرد. از سلولهای مصنوعی می توان با هر نوع خون استفاده کرد و برای مدت طولانی در دمای اتاق نگهداری شد. با این وجود ، آنها تا زمانی که انتقال خون واقعی از اهدا کننده انجام نشود ، به ریزش شدید خون کمک نخواهند کرد و از بیمار پشتیبانی می کنند.

در یک مطالعه دیگر ، به جای هموگلوبین از پرفلوروکربنها استفاده شد. اینها هیدروکربنهایی هستند که در آن تمام اتمهای هیدروژن توسط اتمهای فلوئور جایگزین می شوند. آنها می توانند تعداد زیادی از گازهای مختلف از جمله اکسیژن را حل کنند.

این بطری ها حاوی Oxycyte ، خون مصنوعی سفیدی است که از چندین پرفلوروکربن تشکیل شده است

هموگلوبین پرفلوروکربن مبتنی بر فلوئول-DA-20 در ژاپن توسعه یافته و برای اولین بار در نوامبر 1979 در ایالات متحده آزمایش شد. اولین کسی که آن را دریافت کرد ، بیمارانی بودند که به دلایل مذهبی از انتقال خون خودداری کردند. از سال 1989 تا 1992 ، بیش از 40000 نفر از فلوئوزول استفاده می کردند. به دلیل دشواری در نگهداری دارو و هزینه بالای آن ، محبوبیت آن کاهش یافته و تولید بسته شد. در سال 2014 ، پرفلوروکربن Oxycyte ظاهر شد ، اما آزمایشات به دلایل نامعلوم محدود شد.

همچنین تلاش شد تا یک ماده جایگزین خون بر اساس هموگلوبین گاو ایجاد شود. ناقل اکسیژن Hemopure به مدت 36 ماه در دمای اتاق پایدار بود و با تمام گروه های خونی سازگار است. Hemopure برای فروش تجاری در آفریقای جنوبی در آوریل 2001 تأیید شد. در سال 2009 ، تولید کننده Hemopure ورشکست شد بدون اینکه مجوز آزمایش بالینی این محصول را در انسان در ایالات متحده دریافت کند.

مسیر خارق العاده تقلید کنندگان

استفاده از روکش پلیمر روی مولکول های هموگلوبین یک فرآیند پر دردسر است که باعث کاهش هزینه خون مصنوعی نمی شود. علاوه بر این ، هموگلوبین تنها بخشی از مشکل است. هر مجموعه سلول (گلبول های قرمز ، پلاکت ها و گلبول های سفید) برای بدن معنی خاص خود را دارد. تحولات در زمینه جایگزین های خون عمدتا با هدف تولید مثل فقط یک عملکرد خون انجام می شود: تامین بافت های اکسیژن. به عبارت دیگر ، منطقه خارج از گلبولهای قرمز خون منتقل شده توسط اکسیژن ، یک تکه غیرقابل تحمل از خطرات برای دانشمندان است.

همانطور که میکائیل پانتلیف زیست شناس ، در مقاله ای در مورد مشکلات خون مصنوعی گفت ، در سالهای اخیر امکان پیشرفت چشمگیری در زمینه تقلید پلاکت ها وجود دارد که وظیفه ترمیم جراحات با خونریزی جزئی را دارند. دانشمندان اندازه صدها نانومتر لیپوزوم یا نانو کپسول را می گیرند و پروتئین های لازم را درون آن قرار می دهند. پلاکت های مصنوعی به شما امکان می دهد برای آن پلاکت های معدودی که هنوز یک فرد با افت شدید خون وجود دارد ، جایگاهی را بدست آورید. اما وقتی بدن پلاکت های خاص خود را نداشته باشد ، مواد مصنوعی کمکی نمی کنند.

با وجود این که پلاکت های مصنوعی تمام عملکرد سلول های زنده واقعی را ندارند ، می توانند در موارد اضطراری با موفقیت جلوی خونریزی را بگیرند.

به نظر می رسد خون ناشی از کرم های دریایی است

با پروتئین های مناسب می توانید کارهای جالب بسیاری را انجام دهید. دانشمندان رومانیایی دانشگاه بابش بویایی یک جایگزین خون مصنوعی را بر اساس پروتئین حاوی آهن حاوی همیتیرین ، که برخی از گونه های کرم های دریایی برای انتقال اکسیژن استفاده می کنند ، ایجاد کردند. تیم بیوشیمیست های دانشگاه رایس عمیق تر رفتند و شروع به استفاده از پروتئین ها از ماهیچه های نهنگ کردند. معلوم شد که نهنگ ها میوگلوبین دارند ، که اکسیژن را در ماهیچه ها جمع می کند ، شبیه به هموگلوبین از خون انسان است. حیوانات دریای عمیق ، با داشتن اکسیژن زیادی در عضلات ، ممکن است برای مدت طولانی روی سطحشان نرسد. بر اساس مطالعه پروتئین نهنگ ، می توان بهره وری از سنتز هموگلوبین در گلبول های قرمز مصنوعی را افزایش داد.

در مورد گلبولهای سفید که جزئی جدایی ناپذیر از سیستم ایمنی بدن هستند ، کارها بسیار بدتر می شوند. همان گلبول های قرمز ، حامل های اکسیژن ، می توانند با آنالوگ های مصنوعی جایگزین شوند - به عنوان مثال ، پرفلوران ایجاد شده در روسیه. برای لکوسیتها ، چیزی بهتر از سلولهای بنیادی اختراع نشده است ، اما در طول راه ، مشکلات بسیار زیادی در رابطه با اقدامات تهاجمی سلولها علیه میزبان جدید وجود داشت.

نانوبون

رابرت فریتاس ، نویسنده اولین مطالعه فنی در مورد استفاده بالقوه پزشکی از نانوتکنولوژی مولکولی فرضی و نانوروبوتکنولوژی پزشکی فرضی ، یک پروژه مفصل برای ایجاد یک گلبول قرمز مصنوعی تهیه کرده است ، که او آن را "تنفس" نامیده است.

در سال 2002 ، فریتاس در کتاب خود Roboblood (خون رباتیک) مفهوم خون مصنوعی را مطرح کرد که در آن به جای سلولهای بیولوژیکی 500 هزار میلیارد نانوروبات وجود خواهد داشت. فریتاس نشان دهنده خون آینده در قالب یک سیستم روباتیک پیچیده پزشکی نانوتکنولوژیک چند بخش است که قادر به تبادل گازها ، گلوکز ، هورمون ها ، حذف اجزای سلولهای زاید ، انجام فرایند تقسیم سیتوپلاسم و غیره است.

در زمان ایجاد این مفهوم ، کار به نظر عالی رسید ، اما بعد از 15 سال ، یعنی اکنون ، در سال 2017 ، دانشمندان ژاپنی از ایجاد میکروبوت بیومولکولی کنترل شده توسط DNA خبر دادند. محققان ژاپنی یکی از دشوارترین کارهای فناوری نانو را حل کرده اند - آنها مکانیکی برای حرکت دستگاه از طریق استفاده از DNA تک رشته مصنوعی فراهم کردند.

در سال 2016 ، دانشمندان سوئیسی مطالبی را در ژورنال Nature Communication در مورد ایجاد نمونه اولیه یک نانوروبوت که قادر به انجام عملیات در داخل شخص باشد ، منتشر کردند. هیچ موتور یا اتصالات سفت و سختی در طراحی وجود ندارد و خود بدن از یک هیدروژل سازگار با بافتهای زنده ساخته شده است. حرکت در این حالت به دلیل نانوذرات مغناطیسی و یک میدان الکترومغناطیسی است.

فریتاس ، با هدایت این مطالعات ، خوشبین است: او اطمینان دارد که در 20 تا 30 سال می توان جایگزین خون انسان با نانوبارها شد ، که از گلوکز و اکسیژن تغذیه می شوند. دانشمندان ژاپنی قبلاً آموخته اند که چگونه از گلوکز موجود در بدن برق تولید کنند.

خون سلولهای بنیادی

سلولهای بنیادی خونساز حاصل از مغز استخوان باعث ایجاد انواع سلولهای خونی می شوند

در سال 2008 ، تولید سلولهای خونی از سلولهای بنیادی پرتوان (قادر به دستیابی به عملکردهای مختلف) حاصل از ارگانهای انسانی امکان پذیر شد. ثابت شده است که سلولهای بنیادی بهترین منبع گلبولهای قرمز هستند.

در سال 2011 ، محققان دانشگاه پیر و ماری کوری (فرانسه) اولین تزریق کوچک را به داوطلبان گلبول های قرمز خون آزمایشگاهی انجام دادند. این سلول ها دقیقاً مانند گلبول های قرمز طبیعی رفتار می کردند ، حدود 50٪ از آنها هنوز 26 روز پس از تزریق در خون گردش می کنند. در این آزمایش 10 میلیارد سلول مصنوعی در داوطلبان ریخته شد که معادل 2 میلی لیتر خون است.

این آزمایش موفقیت آمیز بود ، اما یک مشکل دیگر به وجود آمد - یک سلول بنیادی خونساز قادر به تولید تنها تا 50 هزار گلبول قرمز بود و سپس درگذشت. به دست آوردن سلولهای بنیادی جدید فرایندی ارزان نیست ، بنابراین هزینه یک لیتر خون مصنوعی بیش از حد بالا شد.

در سال 2017 ، دانشمندان NHS Blood and Transplant ، به همراه همكاران دانشگاه بریستول آزمایشاتی را با سلولهای بنیادی خونساز انجام دادند. معلوم شد که هرچه زودتر سلول وجود داشته باشد ، توانایی بازسازی آن نیز بیشتر می شود - بنابراین ، تنها با یک سلول خون ساز ، می توان تمام بافت های تشکیل دهنده خون در یک موش را ترمیم کرد. دانشمندان در مراحل اولیه توسعه توانستند از سلولهای بنیادی برای تولید خون مصنوعی استفاده کنند که در نهایت امکان تولید آن در مقادیر تقریبا نامحدود فراهم شد.

گلبول های قرمز ایجاد شده از این طریق در پایان سال 2017 در انسان آزمایش می شود. تولید مداوم گلبولهای قرمز از سلولهای مناسب هزینه خون مصنوعی را کاهش می دهد ، اما آینده آن بستگی به گذراندن مرحله از کارآزمایی های بالینی دارد.

و حتی پس از آزمایشات بالینی موفق ، هیچ کس نمی تواند جایگزین اهدا کنندگان عادی شود. خون مصنوعی در سالهای اول ظاهر شدن به افراد با گروه خونی نادر ، در نقاط گرم و در فقیرترین کشورهای جهان کمک خواهد کرد.