САЙТ ЖУРНАЛИСТА НАДЕЖДЫ ПОПОВОЙ

Jтдел расследований газеты "Аргументы недели" - 2006 - январь 2012 г.

.Журнал "Объектив",отдел расследований -июль 2013 г.-июль 2016 г. Октябрь 2014 г. - н.в. - газета журналистских расследований "ВЕРСИЯ"
Здравоохранение

18.12.17

Почему до сих пор не создан качественный заменитель крови?

Популярные темы: аборт акушерство беременность болезнь вирусология вирусы гигиена дети диагностика аллергии мастит медицина нитриты питание плод половой член роды сердце статьи о здоровье травма цирроз печени

На данный момент считается, что только два класса веществ в будущем смогут стать заменителями крови, однако даже эти вселяющие надежду вещества пока не могут оправдать наши ожидания. Получится ли сделать прорыв в медицине с помощью стволовых клеток?

Всемирная организация здравоохранения регистрирует 112.5 миллионов случаев сдачи крови ежегодно, однако этого все равно слишком мало. В сентябре 2016 г. организация «Красный крест» забила тревогу: запасы донорской крови во многих странах истощаются, из-за чего приходится откладывать медицинские вмешательства. Например, в Индии каждый год убывает более миллиона упаковок консервированной крови; в США  запасы сократились настолько, что суточная норма составляет не более 5 упаковок.

Консервированная кровь так необходима в силу того, что только она способна поддержать центральную функцию крови в экстренных случаях - транспортировка кислорода от легких к тканям. Такое, казалось бы, простое задание мог бы перенять и заменитель; во всяком случае, так полагали врачи еще в 1960-х гг. В особенности военные интересовались возможностью создания альтернативы крови с неограниченным сроком хранения, которую бы можно было производить и хранить в больших количествах и легко переливать прямо на поле битвы. В качестве предмета интереса такие возможные заменители крови выступают и для экстренных служб. Кроме того, синтетический заменитель крови был бы незаменим и в обычных медицинских учреждениях.

Надежду вселил один простой эксперимент, в котором в жидкости было растворено так много кислорода, что подопытная мышь могла с легкостью дышать с ее помощью. Все же на сегодняшний день медицинские учреждения по всему миру при переливании полагаются лишь на донорскую кровь. Причина: несмотря на десятилетия интенсивных исследований, не было создано ни одного вида искусственного заменителя крови, который бы мог соответствовать высоким требованиям.

Зачем вообще нужны кровезаменители?

На данный момент вся получаемая донорская кровь не может покрыть существующий спрос, так как количество доноров стремительно уменьшается, особенно в индустриальных странах. В 2015 г. представители системы здравоохранения Великобритании заявили, что было зарегистрировано на 40% меньше новых доноров, нежели 10 лет назад. Стоит отметить, что переливание крови необходимо не только жертвам несчастных случаев, но также и пациентам во время серьезных хирургических вмешательств; без консервированной крови не обойтись и во время противораковой терапии тем пациентам, которые сами больше не могут производить здоровую кровь.

Для всего этого консервированная кровь не так уж и оптимальна. При соблюдении всех норм хранения ее можно сохранить максимально в течение 42 дней, причем ее необходимо охладить. К тому же едва ли можно использовать консервированную кровь в любых условиях, кроме контролируемых условий медицинского учреждения. Вдобавок даже при правильном хранении кровь очень быстро стареет: кислород связывается все сильнее, так как сигнальное вещество 2,3-дифосфоглицериновая кислота, участвующая в высвобождении кислорода, исчезает из крови в течение приблизительно 2 недель. Таким образом, донорская кровь обеспечивает реципиента лишь пятой частью необходимого для тканей количества кислорода - эффект, который можно обнаружить только сутками после переливания.

Другой проблемой является безопасность самой крови. Несмотря на то, что многочисленные тесты существенно снижают опасность возможного заражения, все же существует минимальный риск (1 к миллиону) заражения гепатитом С или вирусом ВИЧ после переливания крови. К группе риска примыкают и неизвестные возбудители заболеваний, которые невозможно вычислить с помощью различных анализов крови, а также экзотические опасности, такие как прионы (особые инфекционные агенты); пока неизвестно, способны ли эти белки распространяться через донорскую кровь. Вдобавок одно из 30 переливаний сопровождается реакцией отторжения, проявляющейся в повышенной температуре и плохом самочувствии.

Каким требованиям должен соответствовать заменитель крови?

Несмотря на все свои недостатки, кровь до сих пор служит недостижимым идеалом для любого претендента в заменители. Дело в том, что для искусственной альтернативы ученые ставят высокие требования. Вещество должно иметь минимальное (в идеале никакое) отрицательное действие на организм человека и как можно дольше оставаться в крови реципиента. Внимание ученых устремлено на специфику процессов поглощения и  отдачи кислорода.

Переносчик кислорода должен быть способен настолько эффективно связываться с газом, чтобы он смог с легкостью успеть его поглотить во время прохождения по коротким проходам легких. С другой стороны, связь с кислородом не должна быть настолько сильной, чтобы его невозможно было потом передать нуждающимся в газе тканям - на данном этапе как раз и кроется противоречие. Потенциальный заменитель должен объединять в себе оба требования, но пока неизвестно, как этого добиться. Научное сообщество не сошлось во мнении, рационально ли пытаться имитировать свойства естественного гемоглобина крови и возможно ли это вообще.

Можно ли применять перфторуглеводород и его производные?

Долгое время перфторуглеводороды считались перспективной альтернативой донорской крови; они считались настолько многообещающими, что эти вещества хотели применять в качестве допинга. Молекулы обладают такой же структурой, что и углеводороды, с той разницей, что все атомы водорода в них замещены фтором. В перфторуглеводородах кислород растворяется весьма эффективно. Кроме того, перфторированные вещества с легкостью разрушаются микроорганизмами или расщепляются в теле реципиента; они также обладают долгим сроком хранения. Исследования этих соединений начались еще в конце 1960-х гг., когда ученые продемонстрировали, как подопытная мышь была способна дышать с помощью насыщенного кислородом фторбутилтетрагидрофурана.

Перфторуглеводороды не растворяются в воде, а потому их отпускают в форме эмульсии. Мельчайшие капельки стабилизируются поверхностно-активными веществами, которые можно найти в фосфолипидах желтков. Сами капли должны быть достаточно стабильными, чтобы перенести термическую обработку с целью уничтожения возбудителей заболеваний, и достаточно мелкими, чтобы их не поглотили белые кровяные тельца. К тому же мелкие капельки улучшают функцию транспортировки кислорода, что чрезвычайно важно: перфторуглеводородам требуется высокое содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, чтобы они могли эффективно действовать, потому они отнюдь не универсальны в использовании.

[]Перфтордекалин

До сих пор ни одна такая молекула не оказалась идеальной, и выбор намного меньше, чем может показаться на первый взгляд. Слишком мелкие молекулы фторуглеводородов могут вызвать проблемы с сосудами в силу их легкой испаряемости. Если они слишком быстро распадаются, их функция не выполняется в достаточной мере. И наоборот, молекулы не должны быть слишком тяжелыми: уже с 10 атомами углерода в молекуле вещество станет настолько тяжелым, что оно задержится в тканях на долгие годы (неприемлемо долго).

Все эти проблемы приводят к тому, что сегодня перфторуглеводороды играют лишь незначительную роль. Первый коммерческий раствор фторуглеводородов пробыл на рынке не более 5 лет: он был слишком сложен для пользования. С 1997 г. в России разрешено применение препарата под названием «перфторан»; другие кровезаменители все еще находятся на стадии разработки. Потерпело неудачу когда-то подающее надежды вещество под названием «оксигент»: оно было изъято на последней стадии испытаний из-за повышения риска сердечного приступа у пациентов - бесславный конец незадолго до мнимого достижения цели, что далеко нередко в экспериментах с этим классом веществ.

Может ли очищенный гемоглобин стать альтернативой?

Несмотря на возникающие затруднения, химически модифицированные препараты на основе гемоглобина считаются перспективными, даже если они уступают классической консервированной крови. Гемоглобин извлекают из крови либо человека, либо крупного рогатого скота, а потому, в отличие от синтетических заменителей, в этой крови могут обнаружиться возбудители инфекций. Стоит отметить, что в гемоглобине также отсутствует 2,3-дифосфоглицериновая кислота.

Было бы идеально, если бы можно было производить функциональный рекомбинантный гемоглобин с помощью генетически модифицированных веществ, например инсулина. На данный момент он функционирует лишь частично: пока до конца неизвестно, каким образом можно правильно складывать белковые цепочки и использовать их для транспортировки кислорода с помощью ключевых гем-соединений.

Однако фундаментальной проблемой гемоглобина служит иная: он токсичен, а потому при нормальных условиях в организме он надежно упакован в красных кровяных тельцах. «Голый» гемоглобин непригоден в качестве переносчика кислорода в силу своей реактивности. Дело в том, что свободный гемоглобин легко окисляется, он вступает в реакцию с кислородом и становится бесполезным или в ходе подобных реакций даже выделяет нежелательные вещества.

Этот белковый комплекс из четырех пептидных цепей в доступных в крови концентрациях нестабилен и распадается на составляющие. Распавшийся гемоглобин способен нанести ущерб почкам и другим органам. Не менее важно, что гемоглобин без оболочки очень быстро растворяется в стенках сосудов в тканях, что делает его непригодным для снабжения кислородом.

Человеческий гемоглобин состоит из  четырех пептидных цепей, каждая из которых ковалентно связана с соединением гем-группы 

Решить эти проблемы призваны различные способы химического модифицирования гемоглобина. Так, можно решить проблему, связанную со сродством к кислороду, с помощью химической реакции с 2,3-дифосфоглицератом и соответствующим кофактором. С помощью простой химической реакции также можно преодолеть трудность, связанную с разрушением белка. Но эксперименты на этом не остановились. Была доказана полезность соединения химическим путем 10 или более молекул гемоглобина. Такое мероприятие решает сразу 2 проблемы: во-первых, крупные агрегаты не так быстро растворяются в кровяном потоке; во-вторых, их склонность осмотически воздействовать на воду в сосудах тем меньше, чем крупнее молекула.

Удастся ли когда-нибудь создать надежный кровезаменитель?

До данного момента результаты клинических испытаний показывали, что химически модифицированный гемоглобин не может быть «желтком из яйца». Часто в экспериментах с полимеризованным гемоглобином у испытуемых случается сердечный приступ. Кроме того, такие вещества эффективно связываются с окисью азота - сигнальным веществом, расширяющим сосуды. Из-за этого повышается кровяное давление. Вдобавок в ходе клинических испытаний у пациентов нарушается коагуляция крови и возникают тромбы, а в некоторых случаях отказывают органы.

В целом стоит отметить, что результаты экспериментов с заменителями крови противоречивы, так как весьма сложно оценить данные в живом организме. Например, результаты нескольких исследований свидетельствуют о том, что полимеризованный гемоглобин способен обеспечить организм кислородом на 4-6 часов. С возрастающим окислением гемоглобина быстро увеличивается и недостаток кислорода в тканях.

Решением этой проблемы стала бы искусственная инкапсуляция молекул в красные кровяные тельца, как в оболочку из синтетических липидов. Подобные структуры явно сложнее модифицированного гемоглобина; они также обладают способностью обмениваться 2,3-дифосфоглицератом с окружающей средой. На данный момент на ранней стадии разработок находится препарат под названием «эритромер», использующий такие сложные структуры.

Еще амбициознее план по производству красных кровяных телец в большом количестве из стволовых клеток. В основании лежит следующий принцип: современные технологии позволяют извлекать стволовые клетки крови и дифференцировать их в эритроциты. Есть одно «но»: процесс чрезвычайно дорогостоящий и трудоемкий, так как на производство одной упаковки консервированной крови из этих материалов уйдет шестизначная сумма. К тому же подобные препараты также хранятся не более 42 дней.

Пока до конца неизвестно, можно ли перепрограммировать клетки кожи и успешно использовать их в медицинских целях. Несмотря на чрезвычайную сложность культивирования настоящих красных кровяных телец, еще сложнее получить разрешение на проведение клинических испытаний синтетических кровезаменителей. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США - главное агентство, выдающее разрешения на применение лекарственных средств, - пытается поддержать нейтралитет в вопросах проведения дальнейших экспериментов с заменителями крови. Проблема зиждется в негативном опыте уже проведенных испытаний. После более полувека исследований в области кровезаменителей все сильнее намечается тенденция полагать, что лучшим заменителем крови является сама кровь.

назад

Другие статьи
  • 28.07.18

    "Горячая койка" от министра Скворцовой

    В рамках правительственного часа Вероника Скворцова рассказала о новой Национальной программе по борьбе с раком. Министр заявила, что над проектом работали 60 специалистов. Программа почти создана. Но будет ли от нее прок?

ad_600x150