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人造血首次注入人体

2011-08-15刘晓莹

科技视界 2011年11期
关键词:氟碳血型干细胞

■刘晓莹

人造血是一种乳白的、完全人工合成的复苏DA,以代替人血中输送氧气的血红蛋白。美国《大众科学》月刊网站本月11日报道,人造血首次成功注入人体,这意味着未来输入人造血可能成为普遍现象。

人造血是一种乳白的、完全人工合成的复苏DA,以代替人血中输送氧气的血红蛋白。1933年,人造血首批研究取得成果。1966年,美国辛辛那提大学的两位教授格拉克和高兰做了一次示范表演,将一只小鼠完全浸没在全氟化碳液中仍能活着,这是因为在这种溶液中小鼠仍能得到生存所必需的氧气,所以不至于因窒息而死亡。但是,这种全氟化碳溶液不能同血液混合。

人造血首次注入人体

美国《大众科学》月刊网站本月11日报道,人造血首次成功注入人体,这意味着未来输入人造血可能成为普遍现象。巴黎皮埃尔与玛丽·居里大学的吕克·杜艾从志愿者的骨髓里提取出了造血干细胞,并促使这些造血干细胞产生红血球。杜艾的研究小组为了跟踪这些培养细胞,将100亿个细胞(相当于2毫升的血液)注入骨髓捐献者体内。

5天后,有94%-100%的培养细胞仍在人体血管内流动。26天后,有41%-63%的细胞仍然存活着,这是人体自然生产的细胞的正常存活率。这些细胞就像正常血液细胞一样发挥作用。纽约芒特西奈医疗中心的安娜·丽塔·米利亚乔说:“这表明,这些细胞没有两个尾巴或者三个犄角,它们在人体内正常存活。”

这对国际医学界而言是巨大的好消息。杜艾说:“研究结果表明,无限量的血液储备已近在咫尺。”尽管发达国家的献血者人数不断增加,但是,全球仍非常需要血液储备。在艾滋病感染高发区,更是非常需要血液,而这些地区的血液储备量却相对更低。

其他人工合成血液的尝试都是把重点放在研制血液替代品上,而不是运用人工方法产生真正的血液。比如,英国科尔切斯特埃塞克斯大学的克里斯·库珀致力于研究一种基于血色素的血液替代品。在发生自然灾害后或者在偏远地区,这种血液替代品成为输血的一个解决办法。与新鲜的、造血干细胞培养出来的血液不同,人造血替代品不需要冷藏。

不过,造血干细胞有它自己的优点。库珀说:“造血干细胞技术的优势是它所产生的血液与红血球输血更为接近,缓解了人们对安全性的担忧。”

杜艾的研究成果发表在美国《血液》月刊上,这是一个重大的进展,尽管如此,但是大批量地制造人造血仍任重而道远。一位急需输血的患者所需要的输血量是杜艾及其同事在实验中所使用的100亿个细胞的200倍。在实验室培养出红血球的首批研究人员之一罗伯特·兰扎表示,使用胚胎干细胞所产生的血液量可能是用杜艾的方法所产生的血液量的10倍。

人造血的发展历史

世界上物质千千万,人们寻求血液代用品的努力,已经有半个世纪了,但是一直没有多少进展。有一次美国一位科学家叫利兰·克拉克的,他用氟碳化合物溶液做实验,突然,一只老鼠落进了溶液里,这使他慌了手脚。他赶紧去捞,捞了大半天,以为捞上来也得淹个半死。不料那老鼠抖抖身上的溶液,一下子逃窜而去。克拉克大为奇怪,为什么老鼠在水里要淹死,而在这种氟碳化合物溶液里不会淹死呢?后来才弄清楚,这种叫做二氟丁基四氢呋喃的溶液,含氧能力特别的高,大约为水的20倍,或者说氧的溶解度为其体积的40-50%,也就是说,差不多有一半体积是溶进了氧气。这样老鼠在该溶液里不会缺氧窒息而死,也就不奇怪了。为证实这一点,克拉克又有意捉来一些大白鼠,故意把它们浸入溶液深处2小时,再捞上来,果然都没有淹死。后来又把它注入鼠体内代替血液用,也活了好几个星期,这样一来,氟碳化合物溶液,就被人类发现可以当作代用血液了。

但是美国人这种发现,还只是一个开始,并非真正的成功。因为这种氟碳化合物颗粒太大,注入体内后排不出体外,倘若在器官里沉积下来,便要慢性中毒。美国的一些科学家曾经对大白鼠作过试验,部分可以活几个月,而大部却只能活几个星期。这说明效果还不理想,用了它对生命没有长期保证,健康也不会良好。后来美国人又找到了另一种氟碳化合物,叫全氟萘烷,颗粒比较小,可以从尿道和汗腺排出,但又有个大毛病,会在微血管里凝集成簇,堵塞血管,产生血瘀,还是不行。在接近成功的前夕,美国人功亏一篑,没有取得发明权。在这个时候,日本科学家接过美国人的班,猛攻人造血的难关。他们发现在这种全氟萘烷的溶液里加进少量的全氟三丙胺再经人工乳化,即可以得到不会密集的氟碳化合物乳剂,好象牛奶一般的乳白色悬浮液。由于颗粒小到十分之一微米以内,不但从尿道、汗腺可以排出,连肺泡里也可以呼出,把这种人造血液注入动物(老鼠、家兔、狗和猴子)体内做了大量的实验,证明效果良好,部分代血,可于四周后基本排净,八周后几乎没有残存,而真血又新生出来顶替了人造血,动物活得很健康。

※延伸阅读

人造血有哪些优点

——不存在血型匹配问题——

研究人员表示,人的血液可以分为四种类型:A、B、O、AB。举例来说,A型血的人只能给血型是A型或AB型的人输血;如果A型血的人需要输血,只能接受A型血或O型血的人的捐献。只有O型血可以为任何血型的病人输血,这也就造成了O型血紧缺的局面。

利用干细胞制造出的人造血不存在血型匹配的问题,它可以用于任何血型的人,这样既避免了可能发生的血型确认失误,也省去了血型化验的过程。

此外,人造血还能有效避免输血时被感染各种疾病。肝炎、艾滋病以及古兹菲德—雅各氏病等疾病往往会通过输血发生交叉感染,而人造血能避免病原体入侵。罗伯特博士解释说:“人造红血球没有携带遗传信息的内核,从而也就断绝了患癌的危险。”

研究人员表示,利用干细胞造血这项技术具有巨大的治疗潜能,人造血完全可以满足全世界患者的需要,这是胚胎干细胞研究临床应用的最大突破之一。他们还将研究如何用胚胎干细胞培养成其他组织,以治疗糖尿病或者帕金森病。

——避免血源不足悲剧——

厄国侏儒对癌症免疫厄瓜多尔一群侏儒可能是癌症救星,因为他们体内缺少其它人所具有的一种荷尔蒙,可能有助击退癌魔。

该批科学家在学术性期刊《血液》(Blood)中发表研究报告,宣布他们成功利用胚胎干细胞培植出可带氧的红血球细胞。理论上,这种红血球细胞与正常人体内的红血球细胞没有分别,可输送氧份到身体各个部位。

医学界最快会在明年底开始对这种人造血进行临床试验。长远来说,这种血液会取代现时靠热心人士捐出来的血液和血制品,供应给需要输血的人士使用。换言之,有朝一日捐血会变得并无需要。

世界各地的医院每年需要大量血液,但全世界每年捐献的血液远远无法满足这一需求。此次实验的负责人、美国先进细胞技术公司的罗伯特·兰扎博士表示:“对于大量失血的病人来说,血源不足往往会造成一些无法挽回的悲剧。

利用干细胞人造血,可以一定程度上避免悲剧发生,因为人造血可以无限量供应。”此次实验还吸引了一些科学家自愿加入。

爱丁堡大学的血细胞研究专家亚历克斯?麦迪文说:“依靠捐血有很大的弊端,怎么样产生大量红细胞才是最大的难题。”

——易保存防感染——

目前,世界各地的医院每年需要大量血液,但全世界每年捐献的血液远远无法满足这一需求。而经过研究试验表明,“人造血”具有高气溶性,在血管内可起到携带氧气和排除二氧化碳的作用。它有以下几个特点:

一是不受血型限制。可用于各种血型的人,输血后不会发生严重的溶血反应,特别是在抢救情况下,时间就是生命,可以不查血型,不做交叉配血试验而马上使用,对大规模的现场急救,更是简便、快速;

二是容易保存。不必像献血者的鲜血那样要贮存在4℃-6℃的冰箱内,人造血可保存数年之久;

三是不会发生交叉感染。通常输血如果检查不严,会将一些细菌、病毒带入受血者体内,发生交叉感染,而人造血液是工业生产制造的,不会有细菌或病毒的混入。

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