Введение

Заменитель крови (также называемый искусственной кровью или суррогатом крови) – это вещество, используемое для имитации и выполнения некоторых функций биологической крови. Он призван стать альтернативой переливанию крови, то есть переносу крови или компонентов крови от одного человека к другому. На сегодняшний день не существует общепринятых заменителей крови, способных переносить кислород, что является типичной целью переливания эритроцитов; однако, широко доступны некровяные препараты для увеличения объема циркулирующей крови, применяемые в случаях, когда требуется только восстановление объема. Они помогают врачам и хирургам избежать рисков передачи заболеваний и иммуносупрессии, решить проблему хронической нехватки доноров крови, а также удовлетворить потребности Свидетелей Иеговы и других людей, имеющих религиозные возражения против переливания крови. Основные категории "кислородотранспортирующих" заменителей крови, которые разрабатываются, – это носители кислорода на основе гемоглобина (HBOC). Препараты кислородной терапии проходят клинические испытания в США и Европейском союзе, а Hemopure доступен в Южной Африке.

История

После того как Уильям Харви открыл пути кровообращения в 1616 году, многие люди пытались использовать такие жидкости, как пиво, моча, молоко и кровь нечеловеческих животных в качестве заменителей крови. Сэр Кристофер Рен предложил вино и опиум в качестве заменителя крови. В начале XX века развитие современной трансфузионной медицины, инициированное работами Ландштейнера и его соавторов, открыло возможность понимания общего принципа серологии групп крови. Одновременно был достигнут значительный прогресс в области физиологии сердца и кровообращения, а также в понимании механизма транспорта кислорода и оксигенации тканей. Ограничения в применении трансфузионной медицины, особенно в чрезвычайных ситуациях, таких как Вторая мировая война, заложили основу для ускоренных исследований в области заменителей крови. Ранние попытки и оптимизм в разработке заменителей крови очень быстро столкнулись со значительными побочными эффектами, которые не удалось оперативно устранить из-за уровня знаний и технологий, доступных в то время. Появление ВИЧ в 1980-х годах дало новый импульс разработке безопасных от инфекций заменителей крови. Постоянное снижение числа доноров крови в сочетании с растущим спросом на переливание крови (старение населения, увеличение частоты инвазивной диагностики, химиотерапии и обширных хирургических вмешательств, террористические акты, международные военные конфликты) и положительная оценка инвесторов в биотехнологической отрасли создали благоприятную среду для дальнейшего развития заменителей крови. В 2023 году DARPA объявила о финансировании двенадцати университетов и лабораторий для исследований синтетической крови. Ожидается, что клинические испытания на людях начнутся в период с 2028 по 2030 год.

на основе гемоглобина

Гемоглобин является основным компонентом красных кровяных клеток, составляя около 33% массы клеток. Препараты на основе гемоглобина называются кислородными носителями на основе гемоглобина (HBOC). Усилия по снижению токсичности включали создание генетически модифицированных версий, сшивание, полимеризацию и инкапсуляцию. Hemolink (Hemosol Inc., Миссиссога, Канада) представлял собой раствор гемоглобина, содержащий сшитый и полимеризованный человеческий гемоглобин, и объявил о банкротстве в 2005 году. Hemopure был разработан компанией Biopure Corp и представлял собой химически стабилизированный, сшитый бычий (коровий) гемоглобин в солевом растворе, предназначенный для использования человеком; компания разработала тот же продукт под торговым названием Oxyglobin для ветеринарного применения у собак. Oxyglobin был одобрен в США и Европе и поступил в ветеринарные клиники и больницы в марте 1998 года. Hemopure был одобрен в Южной Африке и России. Biopure подала заявление о защите от банкротства в 2009 году. В 2014 году ее активы были приобретены компанией HbO2 Therapeutics. PolyHeme разрабатывался более 20 лет лабораториями Northfield и начался как военный проект после войны во Вьетнаме. Это человеческий гемоглобин, извлеченный из красных кровяных клеток, затем полимеризованный и включенный в электролитный раствор. В апреле 2009 года FDA отклонило заявку Northfield на получение лицензии на биологические препараты, а в июне 2009 года Northfield объявила о банкротстве. Dextran Haemoglobin был разработан компанией Dextro Sang Corp в качестве ветеринарного препарата и представлял собой конъюгат полимера декстрана с человеческим гемоглобином. Hemotech был разработан компанией HemoBiotech и представлял собой химически модифицированный гемоглобин. Somatogen разработал генетически модифицированный и сшитый тетрамер под названием Optro. Он не прошел испытания второй фазы, и разработка была остановлена, что привело к закрытию Curacyte. Аналогично, Hemospan был разработан компанией Sangart и представлял собой пегилированный гемоглобин в форме порошка. Хотя первые испытания были многообещающими, Sangart исчерпала финансирование и прекратила свою деятельность. В статье описывается крупномасштабное производство зрелых человеческих клеток крови *ex vivo* с использованием гематопоэтических стволовых клеток. Культивированные клетки обладали таким же содержанием гемоглобина и морфологией, как и собственные красные кровяные клетки. Авторы утверждают, что продолжительность жизни этих клеток была близка к нормальной по сравнению с естественными красными кровяными клетками. В 2010 году ученые из экспериментального подразделения Министерства обороны США начали создавать искусственную кровь для использования в отдаленных районах и ускорения переливания крови раненым солдатам. Кровь получают из гематопоэтических стволовых клеток, извлеченных из пуповины между матерью и новорожденным, с использованием метода, называемого "фармингом крови". Фарминг ранее использовался на животных и растениях для производства медицинских веществ в больших количествах. Каждая пуповина может производить около 20 единиц крови. Кровь производится для Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны компанией Arteriocyte. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов изучило и одобрило безопасность этой крови на основе ранее представленной крови группы 0 (отрицательный) резус-фактор. Использование этой искусственной крови позволит снизить стоимость единицы крови с 5000 долларов до 1000 долларов или меньше.