基本介紹
- 中文名：人造血
- 學科：生物
- 首次時間：1966年
- 作用：代替人血
實驗背景,取代獻血,發現過程,人體實驗,主要優點,幹細胞制,臨床套用,
實驗背景
克拉克和高蘭發現碳化氟能像血液一樣，吸收空氣中的氧。1966年這兩位科學家把一些小鼠放入一
桶液體中，並將小鼠完全浸沒在液面下，按說小鼠應該在數分鐘之內死亡，但它們卻活了好幾個小時，桶中的液體含有碳化氟和水，碳化氟分子同水中的氧氣結合，並進入小鼠的血液內。在發明血液替代品的道路上，克拉克和高蘭邁出第一步。
圖：這種人造血含有人造血紅蛋白。血紅蛋白是血液中能攜帶氧氣的分子。當血紅蛋白攜帶有大
量的氧氣時，血液呈鮮紅色。
第二年，另一位美國亨利·斯洛維特給幾隻兔子注射了含有碳化氟和蛋清的混合物。他發現如果這種混合物不超過血液總量的三分之一，兔子就能夠成活。
第一位接受人造血的是日本科學家內藤良知。1979年，他給自己注射了200毫升人造血。如今，醫生已經用了多種不同配方的人造血供急救時套用。
輸血時人造血只能和血液一起使用。它常用於那些需要大量輸血的病人，如受到三度燒傷的病人。
1967年，美國賓夕法尼亞大學教授享利·斯拉維特終於在補充蛋白質的情況下，使全氟化碳溶液乳化。但是這種乳化液仍然有使血液凝聚的危險，並有可能堵塞某些毛細血管。
日本醫生良知內藤在日本福島中心醫院遇到一個具有罕見血型的急診病人，由於沒有辦法為其輸血，只好給他注射了人造血，並獲得了成功。
1980年6月19日和6月30日，上海第一醫學院附屬中山醫院分別給兩位病人輸入造血，患者無任何不良反應，均已康復。這種人造血液是由中國科學院上海有機化學研究所和第三軍醫大學經過5年努力研製成功的。它呈乳白色，無血型之分，任何人均可使用，從而避免了輸血的交叉感染。而且化學性質穩定，可在工廠大量生產，保存期也比血液長。人造血液具有血液的主要性能，它與只能維持血壓的普通替代血漿不同。其載氧能力約為血液的2倍，在大量失血的情況下輸送這種人造血能維持機體組織的生存，同時還可治療許多疾病。因此，氟碳人造血臨床套用成功，引起了國際醫學界的普遍重視。但日本和中國製造的氟碳人造血尚未具備普通血液那樣輸送養分的功能，有待於進一步的研究和完善。
取代獻血
據英國《泰晤士報》報導，美國先進細胞技術公司的科學家們日前宣布，他們已在實驗室中利用幹細胞製造出人造血。 倘若這一研究成果能繼續推廣，人類將從此結束獻血，血液可以被源源不斷地創造出來。也令輸血感染致命病毒的風險不復存在。
避免血源不足悲劇
醫學界會開始對這種人造血進行臨床試驗。長遠來說，這種血液會取代現時靠熱心人士捐出來的血液和血製品，供應給需要輸血的人士使用。換言之，有朝一日捐血會變得並無需要。
世界各地的醫院每年需要大量血液，但全世界每年捐獻的血液遠遠無法滿足這一需求。此次實驗的負責人、美國先進細胞技術公司的羅伯特·蘭扎博士表示：“對於大量失血的病人來說，血源不足往往會造成一些無法挽回的悲劇。
利用幹細胞人造血，可以一定程度上避免悲劇發生，因為人造血可以無限量供應。”此次實驗還吸引了一些科學家自願加入。
不存在血型匹配問題
研究人員表示，人的血液可以分為四種類型：A、B、O、AB。舉例來說，A型血的人只能給血型是A型或AB型的人輸血；如果A型血的人需要輸血，只能接受A型血或O型血的人的捐獻。只有O型血可以為任何血型的病人輸血，這也就造成了O型血緊缺的局面。
利用幹細胞製造出的人造血不存在血型匹配的問題，它可以用於任何血型的人，這樣既避免了可能發生的血型確認失誤，也省去了血型化驗的過程。
此外，人造血還能有效避免輸血時被感染各種疾病。肝炎、愛滋病以及古茲菲德—雅各氏病等疾病往往會通過輸血發生交叉感染，而人造血能避免病原體入侵。羅伯特博士解釋說：“人造紅血球沒有攜帶遺傳信息的核心，從而也就斷絕了患癌的危險。”
研究人員表示，利用幹細胞造血這項技術具有巨大的治療潛能，人造血完全可以滿足全世界患者的需要，這是胚胎幹細胞研究臨床套用的最大突破之一。他們還將研究如何用胚胎幹細胞培養成其他組織，以治療糖尿病或者帕金森病。
發現過程
人造血世界上物質千千萬，人們尋求血液代用品的努力，已經有半個世紀了，但是一直沒有多少進展。有一次美國一位科學家叫利蘭·克拉克的，他用氟碳化合物溶液做實驗，突然，一隻老鼠落進了溶液里，這使他慌了手腳。他趕緊去撈，撈了大半天，以為撈上來也得淹個半死。不料那老鼠抖抖身上的溶液，一下子逃竄而去。克拉克大為奇怪，為什麼老鼠在水裡要淹死，而在這種氟碳化合物溶液里不會淹死呢?後來才弄清楚，這種叫做二氟丁基四氫呋喃的溶液，含氧能力特別的高，大約為水的20倍，或者說氧的溶解度為其體積的40—50%，也就是說，差不多有一半體積是溶進了氧氣。這樣老鼠在該溶液里不會缺氧窒息而死，也就不奇怪了。為了證實這一點，克拉克又有意捉來一些大白鼠，故意把它們浸入溶液深處2小時，再撈上來，果然都沒有淹死。後來又把它注入鼠體內代替血液用，也活了好幾個星期，這樣一來，氟碳化合物溶液，就被人類發現可以當作代用血液了。
但是美國人這種發現，還只是一個開始，並非真正的成功。因為這種氟碳化合物顆粒太大，注入體內後排不出體外，倘若在器官里沉積下來，便要慢性中毒。美國的一些科學家曾經對大白鼠作過試驗，部分可以活幾個月，而大部卻只能活幾個星期。這說明效果還不理想，用了它對生命沒有長期保證，健康也不會良好。後來美國人又找到了另一種氟碳化合物，叫全氟萘烷，顆粒比較小，可以從尿道和汗腺排出，但又有個大毛病，會在微血管里凝集成簇，堵塞血管，產生血瘀，還是不行。在接近成功的前夕，美國人功虧一簣，沒有取得發明權。 在這個時候，日本科學家接過美國人的班，猛攻人造血的難關。他們發現在這種全氟萘烷的溶液里加進少量的全氟三丙胺再經人工乳化，即可以得到不會密集的氟碳化合物乳劑，好象牛奶一般的乳白色懸浮液。由於顆粒小到十分之一微米以內，不但從尿道、汗腺可以排出，連肺泡里也可以呼出，把這種人造血液注入動物(老鼠、家兔、狗和猴子)體內做了大量的實驗，證明效果良好，部分代血，可於四周后基本排淨，八周后幾乎沒有殘存，而真血又新生出來頂替了人造血，動物活得很健康。
人體實驗
但動物實驗成功，並不等於對人體也完全適用。這種人造血液，後來由日本綠十字製藥公司試生產，其中又在全氟萘烷氟碳化合物的基礎上，加進了許多人體所必需的物質，製成白色乳劑，定名為“氟溶膠乳劑DA”，(Fluosol—DA)。誰來做人體實驗呢?該製藥公司經理內藤良一，決定先在自己體上試驗，他請人先給他注入50CC，沒有異常反應，自我感覺良好；再增加注射量，100CC，150CC，200CC，仍然安全無恙。於是另一些人也開始自願受試，從200CC一直加到1000CC，都沒有什麼不舒服的地方。在四周后檢查身體時，人造血成分已基本排出體外，由人體骨髓自製的新生鮮血頂替上了。於是日本宣告，人造血液首先製成，這還是1979年2月份的事，到了1979年4月，日本有一位大失血病人用這種人造血輸血臨床套用成功。這樣就使日本人登上了人造血試製套用成功的首席寶座。而我國也早已開展研究，到成功時，僅比日本遲了一年，奪取了人造血亞軍的地位。它是由上海有機研究所和第三軍醫大學合作研製，由上海中山醫院臨床套用成功的。
人造血是成功問世了，全世界用人造血輸血成功的例子已經達到150例以上，按照衛生法規，已達到可以批准正式套用的程度。所以人造血液供應不久將代替人體獻血，這在血源緊張的今天，實在是一件了不起的喜訊。它沒有獼猴因子的區別所以沒有血型之分，人人可以輸血，又可以在製藥廠象生產針劑那樣進行大批量工業化生產，而且可以保存三年，輸氧能力比真血高二倍。當然人造血和真血相比，性能上還是跟不上的。在上面講的一些成分中，沒有白血球、血小板、抗體、酶等生物物質，所以抗菌、凝血、免疫等的功能是沒有的，要抽血後全部用人造血還是不行的。因為其餘的功能，還得靠真血來維持才行，要一時完全取消人體獻血還不可能。各國都在繼續研究，要在使人造血液接近真血功能方面來一個比賽。一旦接近全功能的人造血製造成功，那就對各種血液病人都可以治療了。比如再生障礙性貧血，一向是個不治之症，大名鼎鼎的居里夫人就死於這種病，名醫也束手無策。但人造血卻可以治這種病，不斷注射人造血，便可以活下去。再如敗血症是個絕症，血液壞了，什麼都完了，但全功能人造血一成功，可以抽去全部病血，換上人造血液在體內循環，照樣活著工作。不過到了那個時候，手指劃破了流出的不是鮮紅的血，卻是乳白色的液體。專家們已經估計，大概到本世紀末，接近真血功能的仿生人造血液有可能問世，那時醫藥界又是一番新氣象了。
主要優點
人造血1、世界各地的醫院每年需要大量血液，但全世界每年捐獻的血液遠遠無法滿足這一需求。而經過研究試驗表明，“人造血”具有高氣溶性，在血管內可起到攜帶氧氣和排除二氧化碳的作用。
3、容易保存，不必像獻血者的鮮血那樣要貯存在4℃一6℃的冰櫃內，人造血可保存數年之久；
4、不會發生交叉感染。通常輸血如果檢查不嚴，會將一些細菌、病毒帶入受血者體內，發生交叉感染，而人造血液是工業生產製造的，不會有細菌或病毒的混入。
5、一般捐贈的血輸入病人體內後，要24小時之後才能恢復100%的運載氧氣的能力；人工血則可以立即達到100%運送氧氣的作用。
人造血的優點如下：第一，捐贈的天然血只能保存42天，而且還要冷藏，但是人工血可以在室溫中存儲一至三年。第二，人造血不必考慮血型是否吻合，將來進一步連貓和狗等動物都能夠受惠。第三，一般捐贈的血輸入病人體內後，要24小時之後才能恢復100%的運載氧氣的能力；人工血則可以立即達到100%運送氧氣的作用。
幹細胞制
科學家利用幹細胞製造人造血，兩年內將在英國進行試驗。進行該研究(能夠提供工業規模的生產)的科學家認為，這將改變輸血的現狀，避免醫院血源枯竭，能夠救助數千名在戰場和車禍中受傷的生命。心臟移植、心臟搭橋手術和癌症患者也能從中受益，這確保了他們在手術期間有充足的血液供應。這是血液研究的“聖杯”，人造血能夠避免傳染病，它幾乎能為不同血型的每一個人提供血液。愛丁堡大學和布里斯托大學的研究人員為很多人提供了生的希望，他們首次利用從骨髓里提取的幹細胞(是萬能細胞，被視為人體的修理工具箱)培養出幾十億個紅細胞。但是普通輸血一般包含2.5萬億個紅細胞，因此他們培養的數量還無法滿足輸血需要。從處於生命前幾天的人體晶胚里提取的材料，更容易分裂成大量細胞，但是至今研究人員還未成功研製出真正的血液。
如果科學家最終找到製造真血的方法，從理論上來說只要一個胚胎就能提供英國供血所需的所有細胞。愛丁堡大學的馬爾科-特恩教授希望製造出O型陰性血的細胞供應品。這種“萬能供血者”能為多達98%的人口提供血源。安全的血液供應還將造福開發中國家，這種國家每年有數千人因產後大出血死亡。據他預測，他準備在2到3年內把一茶匙人造血注入到健康志願者體內，在英國對利用幹細胞製成的血液進行首次試驗。
隨後會進行大規模試驗，不過他們將在10年內對這種血液進行常規套用。不出20年，他們可能一年就能生產200萬品脫人造血，這足以滿足英國的供血量。採用的任何胚胎幹細胞都必須是從剛形成4到5天的晶胚里提取出來的，這些晶胚是試管受精剩餘物，它們都是人們自願捐獻給研究項目的。評論家稱，把未出生的孩子作為“零部件”，用來提高醫學水平的做法是不對的。
但是特恩說：“有大量規章制度用來確保這些細胞是被用來進行正當治療，或是用於真正的科學和醫學目的，而不是用在不好或者不重要的方面。”該研究由韋爾科姆 基金會提供資助。他表示，歐洲人決定禁止立基於胚胎幹細胞的專利治療，這意味著他們的注意力將會轉移到其他細胞源上。倫敦大學學院的再生醫學教授克里斯-梅森形容這項研究是“非常具有誘惑力的安全供應，它將會令患者產生‘巨大不同’”。
臨床套用
人造血首次注入人體
【美國《大眾科學》月刊網站2011年11月11日報導】題：實驗室血首次注入人體，實驗室血首次成功注入人體，這意味著未來輸入人造血可能成為普遍現象。巴黎皮埃爾與瑪麗·居里大學的呂克·杜艾從志願者的骨髓里提取出了造血幹細胞，並促使這些造血幹細胞產生紅血球。杜艾的研究小組為了跟蹤這些培養細胞，將100億個細胞(相當於2毫升的血液)注入骨髓捐獻者體內。 5天后，有94%-100%的培養細胞仍在人體血管內流動。26天后，有41%-63%的細胞仍然存活著，這是人體自然生產的細胞的正常存活率。這些細胞就像正常血液細胞一樣發揮作用。紐約芒特西奈醫療中心的安娜·麗塔·米利亞喬說：“這表明，這些細胞沒有兩個尾巴或者三個犄角，它們在人體內正常存活。”
這對於國際醫學界而言是個巨大的好訊息。杜艾說：“研究結果表明，無限量的血液儲備已近在咫尺。”儘管已開發國家的獻血者人數不斷增加，但是，全球仍非常需要血液儲備。在愛滋病感染高發區，更是非常需要血液，而這些地區的血液儲備量卻相對更低。
其他人工合成血液的嘗試都是把重點放在研製血液替代品上，而不是運用人工方法產生真正的血液。比如，英國科爾切斯特埃塞克斯大學的克里斯·庫珀致力於研究一種基於血色素的血液替代品。在發生自然災害後或者在偏遠地區，這種血液替代品成為輸血的一個解決辦法。與新鮮的、造血幹細胞培養出來的血液不同，人造血替代品不需要冷藏。
不過，造血幹細胞有它自己的優點。庫珀說：“造血幹細胞技術的優勢是它所產生的血液與紅血球輸血更為接近，緩解了人們對安全性的擔憂。”
杜艾的研究成果發表在美國《血液》月刊上，這是一個重大的進展，儘管如此，但是大批量地製造人造血仍任重而道遠。一位急需輸血的患者所需要的輸血量是杜艾及其同事在實驗中所使用的100億個細胞的200倍。在實驗室培養出紅血球的首批研究人員之一羅伯特·蘭扎表示，使用胚胎幹細胞所產生的血液量可能是用杜艾的方法所產生的血液量的10倍。
