Koliko su naučnici blizu da proizvedu umjetnu krv

Naučnici istražuju proizvodnju umjetne krvi usred nestašice i potrebe za sigurnim transfuzijama.

Milioni ljudi umiru svake godine u svijetu zbog nedostatka krvi, pokazala je studija Svjetske zdravstvene organizacije (WHO).

Krv prenosi kisik kroz tijelo i uklanja otpadne tvari, među mnogim drugim kritičnim funkcijama.

Laboratorijski uzgojena krv korištena je na ljudima u prvom kliničkom ispitivanju 2022. godine, posebno kod pacijenata s rijetkim krvnim grupama.

Naučnici također rade na razvoju sintetičke krvi kao dio napora za podršku urgentnoj medicini, hirurgiji i transfuziji.

Koliko su naučnici blizu razvoja umjetne krvi?

Šta je umjetna krv?

Umjetna krv je širok pojam koji uključuje i laboratorijski uzgojenu i sintetičku krv.

Sintetička krv, koja se još proučava, potpuno je umjetna zamjena i ne sadrži ljudske stanice. Ove konstruirane molekule oponašaju funkciju krvnih stanica prijenosom kisika. Osmišljena je uglavnom za hitnu upotrebu ili vojnu medicinu, gdje je potrebna trenutna isporuka kisika, ali je teško pronaći podudarne krvne grupe.

Na primjer, vojska Sjedinjenih Američkih Država uložila je 46 miliona dolara u razvoj ErythroMer-a, sintetičke zamjene za krv dizajnirane da bude univerzalno kompaktibilna i stabilna bez hlađenja. Ovaj proizvod još uvijek prolazi istraživanja i testiranja kako bi se utvrdila njegova sigurnost i učinkovitost.

S druge strane, krv uzgojena u laboratoriji nastaje uzgojem ljudskih crvenih krvnih stanica u kontroliranom okruženju izvan tijela.

Kad budu dostupne, krvne stanice uzgojene u laboratoriji mogle bi liječenje određenih medicinskih slučajeva učiniti učinkovitijim, rekao je Cedric Ghevaert, profesor transfuzijske medicine na Univerzitetu Cambridge u Ujedinjenom Kraljevstvu. Na primjer, trombociti uzgojeni u laboratoriji mogu biti bolji u zaustavljanju krvarenja kod pacijenata s traumom u poređenju s onima koji se daju pacijentima s leukemijom, koji primaju trombocite za sprečavanje krvarenja, a ne za zaustavljanje aktivnog krvarenja.

Kako se pravi laboratorijski uzgojena krv?

Ovaj proces počinje s matičnim stanicama, koje su posebne stanice, koje se mogu razviti u različite vrste stanica u tijelu. One uključuju crvene krvne stanice, krvne pločice (koje pomažu u zgrušavanju krvi) ili čak stanice kože, ovisno o tome gdje se matične stanice nalaze i kako su stimulirane.

Naučnici koriste specifičnu vrstu stanica koje se nazivaju hematopoetske matične stanice, koje proizvode sve vrste krvnih stanica, uključujući bijele krvne stanice, crvene krvne stanice i trombocite. Nalaze se u koštanoj srži – mekom tkivu unutar kostiju – ili u krvi donora.

Kako bi se te matične stanice pretvorile u crvena krvna zrnca, stavljaju se u laboratoriju i izlažu faktorima rasta – prirodnim tvarima koje pomažu u razvoju stanica.

Tokom nekoliko sedmica, matične stanice postepeno se mijenjaju u zrele crvene krvne stanice i funkcioniraju kao prirodne.

Ghevaert je objasnio da naučnici mogu “uređivati ​​gen” matičnih stanica kako bi potakli proizvodnju krvi i uklonili oznake krvnih grupa. To bi im moglo omogućiti stvaranje krvi koja se može dati bilo kome, bez potrebe za podudaranjem određenih krvnih grupa.

Koliko su naučnici blizu proizvodnje umjetne krvi?

Laboratorijski ili sintetski krvni proizvodi trenutno su samo u fazi istraživanja i razvoja.

Kliničko ispitivanje u Ujedinjenom Kraljevstvu 2022. godine označilo je prekretnicu transfuzijom laboratorijski uzgojenih crvenih krvnih zrnaca u ljudske dobrovoljce kako bi se procijenili njihovi sigurnosni standardi i dugovječnost.

Bilo bi potrebno više ispitivanja prije nego što bi ovaj proizvod mogao biti medicinski odobren za komercijalnu upotrebu.

Osim toga, proizvodnja krvi uzgojene u laboratoriji trenutno je puno skuplja od korištenja donirane krvi.

Agencija za napredna odbrambena istraživanja (DARPA), američka vladina agencija, 2013. je izvijestila da hemijski materijali potrebni za proizvodnju jedne jedinice krvi uzgojene u laboratoriji koštaju više od 90.000 dolara. Kroz napredak u proizvodnim metodama, ovaj trošak je sada smanjen na manje od 5.000 dolara po jedinici. Poređenja radi, bolnice u SAD-u plaćale su u prosjeku 215 dolara po jedinici doniranih crvenih krvnih zrnaca u 2019.

Je li u kliničkim ispitivanjima korištena umjetna krv?

Da. Kliničko ispitivanje u Ujedinjenom Kraljevstvu 2022. označilo je prvi primjer takvog postupka.

Mala početna studija u Japanu 2022. testirala je vezikule hemoglobina, sićušne umjetne komponente krvi dizajnirane da prenose kisik na način na koji to čine prave crvene krvne stanice. Studija je ispitivala mogu li oni biti sigurna i učinkovita alternativa redovitim transfuzijama krvi.

U istraživanju je učestvovalo 12 zdravih muških dobrovoljaca u dobi od 20 do 50 godina, podijeljenih u tri grupe. Svaka grupa je primila jednu intravenoznu injekciju vezikula hemoglobina u rastućim količinama: 10 ml, 50 ml i 100 ml.

Neki su učesnici doživjeli blage nuspojave, poput povišene temperature i osipa, ali ti su se problemi brzo riješili. Nije bilo značajnih promjena vitalnih znakova, uključujući krvni pritisak.

Koliko smo daleko od komercijalne proizvodnje krvi?

Još uvijek postoji nekoliko prepreka na putu komercijalne proizvodnje krvi.

To uključuje pitanje kako povećati proizvodnju kako bi se zadovoljila klinička potražnja uz osiguranje sigurnosti i funkcionalnosti laboratorijski uzgojenih ili sintetičkih krvnih proizvoda.

Osim toga, regulatori poput američke Uprave za hranu i lijekove (FDA) i Evropske agencije za lijekove još uvijek određuju treba li krv uzgojenu u laboratoriji klasificirati kao staničnu terapiju ili lijek, što bi odredilo kako će se regulirati, objasnio je Ghevaert.

“Ovo je nova vrsta proizvoda za bilo koji regulator, što znači da smo na nepoznatoj teritoriji”, rekao je.

Može li se napraviti umjetna krv za rijetke krvne grupe?

Da, krv uzgojena u laboratoriji može se prilagoditi rijetkim krvnim grupama.

Sintetička krv, koja je bez stanica, prenosi kisik bez potrebe za specifičnim markerima krvnih grupa. To bi je moglo učiniti univerzalnom alternativom za transfuziju, smanjujući potrebu za tačnim podudaranjem.

Osim tipičnih ABO i Rhesus krvnih grupa, naučnici su identificirali 36 drugih sistema krvnih grupa, svaki s jedinstvenim karakteristikama.

Ukupno postoji više od 600 različitih antigena – sićušnih markera na površini crvenih krvnih stanica koji pomažu imunološkom sistemu da prepozna krv kao “sigurnu” ili “stranu”.

Krvna grupa se smatra rijetkom ako nema uobičajene antigene koje većina ljudi ima ili ako posjeduje neobične antigene koje većina ljudi nema. Zbog toga je teže pronaći kompatibilne davatelje za transfuziju.

Učestalost rijetkih krvnih grupa razlikuje se među različitim populacijama i etničkim grupama, što znači da će nekim ljudima biti teže pronaći sigurnu krvnu podudarnost od drugih.

Na primjer, “Bombajska krv”, koja potiče iz Indije, rijetki je podskup O krvne grupe. S učestalošću manjom od jedan na 10.000 ljudi diljem svijeta, najčešća je u Indiji, Iranu i dijelovima jugoistočne Azije.

Može li stvaranje umjetne krvi riješiti globalnu nestašicu krvi?

Umjetna krv ima potencijal ublažiti globalnu nestašicu krvi, posebno u zemljama s niskim i srednjim prihodima, kažu stručnjaci.

Prema WHO-u, oko 118,5 miliona donacija krvi prikupljeno je u cijelom svijetu, od čega je 40 posto prikupljeno u zemljama s visokim dohotkom, koje čine samo 16 posto svjetske populacije.

Nedavne studije također pokazuju da je potrebno gotovo 2.000 jedinica krvi na 100.000 ljudi kako bi se zadovoljile globalne medicinske potrebe, ali i dalje postoje ozbiljne nestašice, posebno u podsaharskoj Africi, južnoj Aziji i Okeaniji.

U tim regijama, gdje je opskrba krvlju kritično niska, stope smrtnosti od krvarenja znatno su veće nego u bogatijim zemljama.

Ruralne zajednice u zemljama s niskim i srednjim prihodima su najteže pogođene, tvoreći “pustinje krvi” – područja u kojima više od 75 posto pacijenata kojima je potrebna transfuzija nema pristup krvi.

Međutim, te nestašice prvenstveno su uzrokovane problemima skladištenja i pristupa krvi. Na primjer, budući da su banke krvi često udaljene nekoliko sati, ljekari u tim regijama prisiljeni su odgoditi ili otkazati operacije koje spašavaju život.

Ghevaert je rekao da bi jedna od ključnih prednosti krvi uzgojene u laboratoriji također bila njena vrijednost u kriznim situacijama, kao što su pandemije, ratovi ili prirodne katastrofe, kada dođe do iznenadnog porasta potražnje.