Οι επιστήμονες διερευνούν την παραγωγή τεχνητού αίματος εν μέσω ελλείψεων αίματος και της ανάγκης για ασφαλείς μεταγγίσεις.
Εκατομμύρια άνθρωποι πεθαίνουν παγκοσμίως κάθε χρόνο εξαιτίας της έλλειψης πρόσβασης σε αίμα, όπως έδειξαν μελέτες του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (ΠΟΥ).
Το αίμα μεταφέρει οξυγόνο σε όλο το σώμα και απομακρύνει τα απόβλητα, μεταξύ πολλών άλλων κρίσιμων λειτουργιών.
Το εργαστηριακά παραγόμενο αίμα χρησιμοποιήθηκε σε ανθρώπους στην πρώτη κλινική δοκιμή το 2022, ιδίως σε ασθενείς με σπάνιες ομάδες αίματος.
Οι επιστήμονες εργάζονται επίσης για την ανάπτυξη συνθετικού αίματος στο πλαίσιο των προσπαθειών για την υποστήριξη της επείγουσας ιατρικής, της χειρουργικής και των μεταγγίσεων.
Πόσο κοντά βρίσκονται λοιπόν οι επιστήμονες στην ανάπτυξη τεχνητού αίματος;
Τι είναι το τεχνητό αίμα;
Το τεχνητό αίμα είναι ένας ευρύς όρος που περιλαμβάνει τόσο το εργαστηριακά παραγόμενο όσο και το συνθετικό αίμα.
Το συνθετικό αίμα, το οποίο βρίσκεται ακόμη υπό μελέτη, είναι ένα εντελώς τεχνητό υποκατάστατο και δεν περιέχει ανθρώπινα κύτταρα. Αυτά τα τεχνητά μόρια μιμούνται τη λειτουργία των κυττάρων του αίματος μεταφέροντας οξυγόνο. Έχει σχεδιαστεί κυρίως για χρήση σε επείγουσες καταστάσεις ή για στρατιωτική ιατρική, όπου απαιτείται άμεση παροχή οξυγόνου αλλά η αντιστοίχιση των ομάδων αίματος είναι δύσκολη.
Για παράδειγμα, ο στρατός των Ηνωμένων Πολιτειών έχει επενδύσει 46 εκατ. δολάρια στην ανάπτυξη του ErythroMer, ενός συνθετικού υποκατάστατου αίματος που έχει σχεδιαστεί για να είναι καθολικά συμβατό και σταθερό χωρίς ψύξη. Το προϊόν αυτό υποβάλλεται ακόμη σε έρευνα και δοκιμές για να διαπιστωθεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητά του.
Από την άλλη πλευρά, το εργαστηριακό αίμα δημιουργείται με την καλλιέργεια ανθρώπινων ερυθρών αιμοσφαιρίων σε ελεγχόμενο περιβάλλον εκτός του σώματος.
Μόλις είναι διαθέσιμα, τα εργαστηριακά καλλιεργημένα κύτταρα αίματος θα μπορούσαν να καταστήσουν τη θεραπεία ορισμένων ιατρικών περιπτώσεων πιο αποτελεσματική, δήλωσε ο Cedric Ghevaert, καθηγητής ιατρικής της μετάγγισης στο Πανεπιστήμιο του Cambridge στο Ηνωμένο Βασίλειο. Για παράδειγμα, τα αιμοπετάλια που καλλιεργούνται στο εργαστήριο μπορεί να είναι καλύτερα στη διακοπή της αιμορραγίας σε ασθενείς με τραύμα σε σύγκριση με εκείνα που χορηγούνται σε ασθενείς με λευχαιμία, οι οποίοι λαμβάνουν αιμοπετάλια για την πρόληψη της αιμορραγίας και όχι για τη διακοπή της ενεργού αιμορραγίας.
Πώς παρασκευάζεται το εργαστηριακό αίμα;
Η διαδικασία αυτή ξεκινά με βλαστικά κύτταρα, τα οποία είναι ειδικά κύτταρα που μπορούν να αναπτυχθούν σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων στο σώμα. Περιλαμβάνουν ερυθρά αιμοσφαίρια, αιμοπετάλια (τα οποία βοηθούν στην πήξη του αίματος) ή ακόμη και κύτταρα του δέρματος, ανάλογα με το πού βρίσκονται τα βλαστικά κύτταρα και πώς διεγείρονται.
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν έναν συγκεκριμένο τύπο κυττάρων που ονομάζονται αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα, τα οποία παράγουν όλους τους τύπους κυττάρων του αίματος, συμπεριλαμβανομένων των λευκών αιμοσφαιρίων, των ερυθρών αιμοσφαιρίων και των αιμοπεταλίων. Βρίσκονται στο μυελό των οστών – τον μαλακό ιστό στο εσωτερικό των οστών – ή στο αίμα ενός δότη.
Για να μετατραπούν αυτά τα βλαστικά κύτταρα σε ερυθρά αιμοσφαίρια, τοποθετούνται σε εργαστηριακό περιβάλλον και εκτίθενται σε αυξητικούς παράγοντες – φυσικές ουσίες που βοηθούν τα κύτταρα να αναπτυχθούν.
Σε διάστημα αρκετών εβδομάδων, τα βλαστικά κύτταρα μετατρέπονται σταδιακά σε ώριμα ερυθρά αιμοσφαίρια και λειτουργούν όπως τα φυσικά.
Ο Ghevaert εξήγησε ότι οι επιστήμονες είναι σε θέση να «επεξεργαστούν γονιδιακά» τα βλαστικά κύτταρα για να ενισχύσουν την παραγωγή αίματος και να αφαιρέσουν τους δείκτες ομάδας αίματος. Αυτό θα μπορούσε να τους επιτρέψει να δημιουργήσουν αίμα που θα μπορεί να χορηγηθεί σε οποιονδήποτε, χωρίς να χρειάζεται να ταιριάζει με συγκεκριμένους τύπους αίματος.
Πόσο κοντά βρίσκονται οι επιστήμονες στην παραγωγή τεχνητού αίματος;
Τα εργαστηριακά παραγόμενα ή συνθετικά προϊόντα αίματος βρίσκονται επί του παρόντος μόνο στο στάδιο της έρευνας και της ανάπτυξης.
Το 2022, μια κλινική δοκιμή στο Ηνωμένο Βασίλειο σηματοδότησε ένα ορόσημο μεταγγίζοντας εργαστηριακά καλλιεργημένα ερυθρά αιμοσφαίρια σε ανθρώπους εθελοντές για να αξιολογήσει τα πρότυπα ασφαλείας και τη μακροζωία τους.
Θα χρειαστούν περισσότερες δοκιμές προτού το προϊόν αυτό εγκριθεί ιατρικά για εμπορική χρήση.
Επιπλέον, η παραγωγή εργαστηριακά παραγόμενου αίματος είναι επί του παρόντος πολύ πιο δαπανηρή από τη χρήση δωρηθέντος αίματος.
Το 2013, η Υπηρεσία Προηγμένων Αμυντικών Ερευνητικών Προγραμμάτων (DARPA), μια κυβερνητική υπηρεσία των ΗΠΑ, ανέφερε ότι τα χημικά υλικά που απαιτούνται για την παραγωγή μιας μονάδας αίματος που έχει αναπτυχθεί στο εργαστήριο κοστίζουν πάνω από 90.000 δολάρια. Μέσω της προόδου στις μεθόδους παραγωγής, το κόστος αυτό έχει πλέον μειωθεί σε λιγότερο από 5.000 δολάρια ανά μονάδα. Συγκριτικά, τα νοσοκομεία στις ΗΠΑ πλήρωσαν κατά μέσο όρο 215 δολάρια ανά μονάδα δωρεάς ερυθρών αιμοσφαιρίων το 2019.
Έχει χρησιμοποιηθεί τεχνητό αίμα σε κλινικές δοκιμές;
Ναι. Μια κλινική δοκιμή του 2022 στο Ηνωμένο Βασίλειο σηματοδότησε την πρώτη περίπτωση μιας τέτοιας διαδικασίας.
Μια μικρή αρχική μελέτη στην Ιαπωνία το 2022 δοκίμασε κυστίδια αιμοσφαιρίνης, μικροσκοπικά τεχνητά συστατικά του αίματος που έχουν σχεδιαστεί για να μεταφέρουν οξυγόνο με τον τρόπο που μεταφέρουν τα πραγματικά ερυθρά αιμοσφαίρια. Η μελέτη εξέτασε κατά πόσον θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια ασφαλή και αποτελεσματική εναλλακτική λύση στις τακτικές μεταγγίσεις αίματος.
Στη μελέτη συμμετείχαν 12 υγιείς άνδρες εθελοντές ηλικίας 20 έως 50 ετών, οι οποίοι χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες. Κάθε ομάδα έλαβε μία μόνο ενδοφλέβια ένεση κυστιδίων αιμοσφαιρίνης σε αυξανόμενες ποσότητες: 10ml, 50ml και 100ml.
Ορισμένοι συμμετέχοντες παρουσίασαν ήπιες παρενέργειες, όπως πυρετό και εξάνθημα, αλλά τα προβλήματα αυτά υποχώρησαν γρήγορα. Δεν υπήρξαν σημαντικές αλλαγές στα ζωτικά σημεία, συμπεριλαμβανομένης της αρτηριακής πίεσης.
Πόσο μακριά βρισκόμαστε από την εμπορική παραγωγή αίματος;
Υπάρχουν ακόμη αρκετά εμπόδια στην πορεία προς την εμπορική παραγωγή αίματος.
Σε αυτά περιλαμβάνεται το ζήτημα του τρόπου αύξησης της παραγωγής για την κάλυψη της κλινικής ζήτησης, ενώ παράλληλα διασφαλίζεται η ασφάλεια και η λειτουργικότητα των προϊόντων αίματος που παράγονται στο εργαστήριο ή των συνθετικών προϊόντων αίματος.
Επιπλέον, ρυθμιστικές αρχές όπως ο Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA) και ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Φαρμάκων εξακολουθούν να καθορίζουν εάν το αίμα που καλλιεργείται στο εργαστήριο θα πρέπει να ταξινομηθεί ως κυτταρική θεραπεία ή ως φάρμακο, γεγονός που θα καθορίσει τον τρόπο ρύθμισής του, εξήγησε ο Ghevaert.
«Πρόκειται για ένα νέο είδος προϊόντος για κάθε ρυθμιστική αρχή, πράγμα που σημαίνει ότι βρισκόμαστε σε άγνωστη περιοχή», δήλωσε.
Μπορεί να παραχθεί τεχνητό αίμα για σπάνιες ομάδες αίματος;
Ναι, το εργαστηριακά παραγόμενο αίμα μπορεί να προσαρμοστεί για σπάνιες ομάδες αίματος.
Το συνθετικό αίμα, το οποίο δεν περιέχει κύτταρα, μεταφέρει οξυγόνο χωρίς την ανάγκη ειδικών δεικτών ομάδας αίματος. Αυτό θα μπορούσε να το καταστήσει μια καθολική εναλλακτική λύση για τις μεταγγίσεις, μειώνοντας την ανάγκη για ακριβείς αντιστοιχίες.
Εκτός από τις τυπικές ομάδες αίματος ABO και Rhesus, οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει 36 άλλα συστήματα ομάδων αίματος, το καθένα με μοναδικά χαρακτηριστικά.
Συνολικά, υπάρχουν περισσότερα από 600 διαφορετικά αντιγόνα – μικροσκοπικοί δείκτες στην επιφάνεια των ερυθρών αιμοσφαιρίων που βοηθούν το ανοσοποιητικό σύστημα να αναγνωρίσει το αίμα ως «ασφαλές» ή «ξένο».
Μια ομάδα αίματος θεωρείται σπάνια εάν δεν διαθέτει κοινά αντιγόνα που έχουν οι περισσότεροι άνθρωποι ή διαθέτει ασυνήθιστα αντιγόνα που δεν έχουν οι περισσότεροι άνθρωποι. Αυτό καθιστά πιο δύσκολη την εξεύρεση συμβατών δοτών για μεταγγίσεις.
Η συχνότητα των σπάνιων τύπων αίματος ποικίλλει μεταξύ διαφορετικών πληθυσμών και εθνοτικών ομάδων, πράγμα που σημαίνει ότι ορισμένοι άνθρωποι μπορεί να δυσκολεύονται περισσότερο από άλλους να βρουν ένα ασφαλές συμβατό αίμα.
Για παράδειγμα, το «αίμα της Βομβάης», το οποίο προέρχεται από την Ινδία, είναι ένα σπάνιο υποσύνολο της ομάδας αίματος Ο. Με συχνότητα μικρότερη από ένα στα 10.000 άτομα παγκοσμίως, είναι πιο συχνή στην Ινδία, το Ιράν και μέρη της Νοτιοανατολικής Ασίας.
Θα μπορούσε η δημιουργία τεχνητού αίματος να λύσει τις παγκόσμιες ελλείψεις αίματος;
Το τεχνητό αίμα έχει τη δυνατότητα να ανακουφίσει τις παγκόσμιες ελλείψεις αίματος, ιδίως στις χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος, λένε οι ειδικοί.
Σύμφωνα με τον ΠΟΥ, περίπου 118,5 εκατομμύρια αιμοδοσίες συλλέγονται παγκοσμίως, με το 40% να συγκεντρώνεται σε χώρες υψηλού εισοδήματος, οι οποίες αποτελούν μόνο το 16% του παγκόσμιου πληθυσμού.
Πρόσφατες μελέτες δείχνουν επίσης ότι απαιτούνται σχεδόν 2.000 μονάδες αίματος ανά 100.000 άτομα για να καλυφθούν οι παγκόσμιες ιατρικές ανάγκες, ωστόσο εξακολουθούν να υπάρχουν σοβαρές ελλείψεις, ιδίως στην υποσαχάρια Αφρική, τη Νότια Ασία και την Ωκεανία.
Σε αυτές τις περιοχές, όπου η παροχή αίματος είναι κρίσιμα χαμηλή, τα ποσοστά θνησιμότητας από αιμορραγία είναι σημαντικά υψηλότερα από ό,τι στα πλουσιότερα έθνη.
Οι αγροτικές κοινότητες στις χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος πλήττονται περισσότερο, σχηματίζοντας «ερήμους αίματος» – περιοχές όπου πάνω από το 75% των ασθενών που χρειάζονται μετάγγιση δεν έχουν πρόσβαση σε αίμα.
Ωστόσο, οι ελλείψεις αυτές οφείλονται κυρίως σε ζητήματα αποθήκευσης και πρόσβασης στο αίμα. Για παράδειγμα, με τις τράπεζες αίματος να απέχουν συχνά ώρες, οι γιατροί σε αυτές τις περιοχές αναγκάζονται να καθυστερούν ή να ακυρώνουν σωτήριες επεμβάσεις.
Ο Ghevaert δήλωσε ότι ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα του αίματος που παράγεται στο εργαστήριο θα είναι επίσης η αξία του σε καταστάσεις κρίσης, όπως πανδημίες, πόλεμοι ή φυσικές καταστροφές, όταν υπάρχει ξαφνική αύξηση της ζήτησης.
Πηγή: Al Jazeera