由Allan博士Docotor實驗室研發的人工血液，可以冷凍干燥成粉末，然后在需要時與無菌水混合溶解使用

由于獻血不足，同時由于艾滋病及其它致病菌的威脅，血液制品的短缺一直是一個難題。得益于一些新技術的應用，十年后人造血液或許就會在急救手術、血液病治療等方面得到廣泛應用，以解決長期以來的血液制品短缺問題。

科學家一直在努力研制人造血液，替代血液的某些或全部功能。不過這種看似簡單的紅色黏稠液體并不能輕易被模仿，更別說超越了，好在科學家們越挫越勇，更得益于一些新科技的加入，或許很快能破解這一重大醫學難題。動脈網(微信號：vcbeat)為你詳解這一前沿生物技術的最新趨勢和動態。

即溶型人造血粉末：即將進行人體血液替代品試驗

位于圣路易斯的Allan博士的實驗室里的一幕——在將血紅細胞注入試管的同時，人們用微小的工具來測量兔子主動脈的反應，計算主動脈的收縮強度。Allan博士和他的團隊正在努力確保在給兔子注入由其研發的人造血液后，兔子主動脈的反映情況與注射前一致。

最近進行的試驗，不僅僅是該團隊開展的諸多試驗中的一部分，也意味著其在這若干試驗之后，將對人體進行血液替代品試驗。同時，也展示出其試驗構思的初期步驟，伴著好運，這些構思能使其從該領域幾十年以來的失敗陰影中走出來。

“為了研制血液替代品，人們為之努力了五六十年，但是一無所獲。”一名兒科重癥監護醫生表示，其也是圣路易斯華盛頓大學的一名研究員。

人們對該產品的需求是明確的。由創傷性損傷造成的失血每年導致數千人死亡，即便傷者幸存下來，缺氧也會給組織帶來永久性的損傷。新鮮血液只能保存42天，在不冷凍的情況下僅能保存數個小時。對于諸如戰場或者偏遠的地區來說，血液替代品至關重要。這些地方不易獲得血液，使用血液替代品能暫時讓傷者在被送往醫院前暫時維系生命。

但是，在研制血液替代品的道路上，來自學界以及生物制藥業的研究人員飽受打擊。有數家公司放棄了該項研究，其中包括Baxter，Northfield Laboratories 以及Biopure。人工血液的研究者們要研發的不是一款真正的血液替代品，因為其不具備血液的全部功能，而是提供一種向全身輸送氧氣的途徑。

一個關鍵問題是：血紅蛋白是血紅細胞中的蛋白質，其將肺部的氧氣送至體內需要氧氣的組織，但它可以破壞組織，導致血管收縮。這就是血紅蛋白為什么要在細胞內部的原因，目的是為了使血紅蛋白以及有毒的鐵元素得以隔離。

任何成功的血液替代品都會在輸送氧氣的同時，避免血紅蛋白帶來的危害。在過去的嘗試中，科學家試圖對血紅蛋白進行改進，以使其更安全，但到目前為止，還沒有血液替代品被批準在美國或歐洲使用。(Hemopure是含氧療法的產物，是一種血液替代品，在南非被使用。一種基于干細胞替代物的臨床試驗預計今年秋季于英國進行。)

Allan博士和其同事并不是對血紅蛋白進行改造，他們將其封裝在一個合成聚合物中，該聚合物由Allan博士的一位合作者Dipanjan Pan設計，其來自伊利諾伊大學香檳分校。

Allan博士在他位于圣路易斯華盛頓大學辦公室里，嘗試研發一種人造血液，這種血液可以在沒有人員獻血的醫院使用

他們希望，被稱之為ErythroMer的血液替代品在這種情況下，不會導致血管收緊。血管收緊將會增加心臟病發作和中風的風險。同時，ErythroMer會根據血液的pH水平探測出氧氣需要輸送的位置，將氧氣從肺部移動到最需要的地方。就像是汽車廢棄廠的電磁鐵那樣，將廢車從一個地方吸起來，在另一個地方再將其放下。

如果獲得成功，ErythroMer可以被冷凍干燥成粉末，安全地存放多年，在需要時，便可與無菌水混合來使用。ErythroMer是“隱性免疫”的，因此免疫系統不會對其進行攻擊，適用于任何血型的人。

其他的科學家認為，ErythroMer在某些方面似乎比以前的替代品更好，但是將血紅蛋白封裝在多種材料之中，這并非是ErythroMer的首創。到目前為止，還沒有人能破解在人工血液研制上所面臨的難題，該研究團隊也束手無策。

“并沒有聽起來那么容易”，Ernest Moore博士表示。他是丹佛科羅拉多大學創傷和關鍵護理研究會的副主席，曾參與過其他血液替代品的臨床試驗。

加拿大血液服務部資深科學家Mark Scott對ErythroMer的微小程度進行了關注，其每個顆粒大約是正常血紅細胞大小的一半。Scott表示，這會加大其從血液滲漏到周圍組織中的風險。當有人大量失血并休克時，其血管只會變得更“容易泄漏”，Scott表示。

“這都是你真正要關注的事情，”Scott表示，他也就職于不列顛哥倫比亞大學的血液研究中心。“ErythroMer的大小會導致血管大范圍的滲漏嗎?只要細胞內部的血紅蛋白穩定了，就不會引起急性或者慢性中毒嗎?”

Scott和Allan博士都表示，血液替代品結構小型化的一個優點是，其可用于鐮狀細胞疾病患者的治療。在鐮狀細胞危象期間，畸形的血紅細胞會將血管弄得一團糟，ErythroMer有可能繞過這些障礙來輸送氧氣。Allan博士也提出了在移植手術中用其給器官進行充氧的想法。

除了要克服生物學上的障礙，ErythroMer團隊最終還要說服監管機構，使其相信他們的產品是安全的，能用于人體試驗。當然，這首先取決于對動物試驗的成功與否。幾位科學家表示，FDA對于批準血液替代品新一輪的試驗似乎猶豫不決，鑒于對過往產品安全性的關注，其中有人認為這樣做是對的。此外，與治療創傷相關的臨床試驗還會經常遇到知情同意所帶來的倫理問題。

FDA發言人在一封電郵中表示，雖然針對此類產品的研究顯示，這類產品不夠安全，療效欠佳，但是FDA承認其“在患者需要輸血，但無法獲得血液或者血液無法使用的情況下，這類產品可以救人一命”。她表示未來的臨床研究“仍然是有可能的”。

然而，針對人體的研究還有很長的路要走，研究人員表示。到目前為止，Allan博士和他的團隊得到了國防部的支持，在一次科學會議上，他們展示了針對嚙齒動物的研究成果。在對大型動物進行ErythroMer試驗時，他們也有自己的疑問，首先是關于兔子的：ErythroMer會損害血液中的其他細胞嗎?會干擾凝血過程嗎?對于臨床應用前景，Allan博士則比較謹慎，他們正在申請臨床試驗，如果臨床試驗順利，預計這種即溶型人造血液在未來十年之內能在臨床上大規模應用。

該團隊已經成立了一家名為KaloCyte(希臘語為“好細胞”)的公司，以期望開展進一步研究。Allan博士將該公司的成立比作從手工釀造啤酒作坊，向生產圣路易斯混合口味的百威啤酒工廠的轉變，在規模和標準上實現了飛躍。Allan博士表示手工釀造的啤酒是“由研究生們一批一批用心生產而成的”。

除此之外，干細胞造血和牛血紅蛋白造血技術在探索人造血液的道路上，發揮了重要作用，以下也做簡要介紹。

干細胞人造血：依然是熱點

利用干細胞治療人類疾病，已經成為生命健康研究領域的熱點，在研制人造血液的過程中，科學家們自然不會忘了幾乎“無所不能”的干細胞。

十多年以來，多國科學家各顯其能，利用人的造血干細胞、胚胎干細胞和誘導多能干細胞技術大規模培養出具有結合氧氣功能的紅細胞，希望有朝一日能研制出可替代正常紅細胞的人造血液。從眾多前期研究來看，利用干細胞技術在體外大規模培養具有正常功能的紅細胞并非難事，但是普遍缺乏有效的臨床試驗來驗證這些人工培養的紅細胞是否能在體內發揮結合和釋放氧氣的功能。

2015年6月，英國國家醫療服務中心對外宣布，將在今年開啟人造紅細胞臨床試驗。這些人造紅細胞也是由造血干細胞在實驗室分化培養出來的，而造血干細胞則是從孕婦捐獻臍帶血或正常人捐獻的骨髓中分離得到的。該研究機構計劃通過臨床試驗，比較人造紅細胞與正常紅細胞在人體內的存活時間、運輸氧氣功能等差異。研究人員希望這些人造紅細胞能用于治療鐮刀狀細胞性貧血、地中海貧血等需要長期輸血的病癥，并最終能用于急救輸血。

這種干細胞人造紅細胞有一個顯著的優勢就是不會攜帶艾滋病、乙肝等病毒，但是造血干細胞和胚胎干細胞都需要正常的捐獻者，而且提取程序均較為復雜，往往需要手術，容易產生免疫兼容性問題和感染風險，而近幾年發展起來的誘導多能干細胞技術則有望更好地解決這些問題。

據英國電訊報報道，蘇格蘭國家輸血服務中心和英國愛丁堡大學的研究團隊則利用誘導多能干細胞技術培養出人造紅細胞，他們也計劃在今年年初對3名地中海貧血患者開展臨床試驗，前期將向病人體內注射約5毫升的人造紅細胞，以觀察這種人造紅細胞在體內的存活時間，以及是否具有氧氣運輸的正常功能。如果最終臨床試驗成功，通過這種干細胞技術生產的O型人造血將有望幫助幾乎所有需要輸血的病人。

牛源血紅蛋白造血：被臨床批準

天然血紅蛋白則是人造血最主要的材料，既包括人源的血紅蛋白，也包括牛源的血紅蛋白，其中美國一家醫藥公司開發的一款牛源血紅蛋白人造血產品“血純(Hemopure)”成為少數被批準臨床應用的產品。

研究人員首先利用專利純化技術從牛血中得到高純度、無病原微生物的牛血紅蛋白，再用戊二醛進行聚合，以提升這種人造血液的性能，并降低其副作用。迄今為止，該產品已在美國、南非和歐洲等多地開展了二十多項臨床試驗，受試病人超過800人。這些臨床試驗結果顯示，該產品常溫保存期在三年以上，與各種血型都具有較高的相容性，運輸氧氣的能力也并不比正常血液差，不過副作用發生率約比輸血高出5%。

作為人造血液產品，血純早在2001年就被南非政府批準用于外科貧血，這主要歸因于南非是艾滋病發病率最高地區之一，據聯合國艾滋病規劃署數據顯示，2015年南非艾滋病攜帶者達700萬人，占人口總數的13%左右，獻血存在較高的風險，因此利用人造血液替代人血可能是更好的選擇。

考慮到血純仍然存在一些副作用，而且存在瘋牛病等動物源病毒感染風險，美國食品藥品監督管理局還沒有批準該產品。不過，美國海軍醫學研究中心等研究機構看好血純的應用前景，計劃在美國開展治療致命性嚴重貧血的臨床試驗，以推動該產品在美國上市。

據英國每日電訊報報道，血純曾經參與救治一位遭受嚴重車禍的澳大利亞女子，該女子33歲，遭遇車禍后身體多處嚴重受傷，導致大量失血，心臟幾乎喪失功能，由于宗教信仰原因，她不能接受正常輸血，但是可以接受血液替代品，她的主治醫生正好對血純比較熟悉，通過主治醫生的多方溝通，最終從美國將血純空運到墨爾本大學，注射到傷者體內后，成功將傷者從死亡邊緣救了回來。這一案例無疑提振了血純開發者的信心，也將增加血純作為血液替代品在歐美等國獲得批準的希望。

盡管應用前景巨大，這些人造血液產品都面臨一些共同的問題，除了安全性和療效有待臨床試驗驗證之外，目前生產規模仍需大幅提高，生產成本有待大幅降低，才能滿足未來對人造血液的需求。當然，科學家解決這些技術難題只是時間問題，或許十年以后人造血液將在急救手術、血液病治療等方面得到廣泛應用。