人造血液何時替代人血？

由於獻血不足，同時由於艾滋病及其它致病菌的威脅，血液製品的短缺一直是一個難題。（東方IC/圖）

科學家一直在努力研製人造血液，替代血液的某些或全部功能，以解決長期以來的血液製品短缺問題。不過這種看似簡單的紅色黏稠液體並不能輕易被模仿，更別說超越了，好在科學家們越挫越勇，更得益於一些新科技的加入，或許很快能破解這一重大醫學難題。

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即溶型人造血乾粉有創意

血液最重要的功能是運輸氧氣，而運輸氧氣的載體則是紅細胞中的血紅蛋白，因此人造血液的主要思路正是找到能運輸氧氣的載體——紅細胞或血紅蛋白。2016年12月3日，美國聖路易斯華盛頓大學研究人員在美國血液學會第58屆年會上宣布，他們研製出一種新的人工血液，不僅能模仿紅細胞運輸氧氣，還能冷凍乾燥後製成乾粉，可儲存一年以上，就像速溶咖啡一樣，只要用水溶解，這種即溶型人造血粉就可立即給病人注射使用。

這是一項非常有創意的發明。要知道，一般人血的儲存時間只有40天左右，而且從冷藏室取出數小時內必須使用，新鮮血液難以儲存限制了其使用範圍，也造成血液製品難以在戰場等特殊環境使用。據美國CBS新聞網報道，戰爭中約70%的戰士死於失血性休克，另外，美國每年約有2萬嚴重創傷病人因失血過多死於前往急救中心的路上。一旦這種即溶型人造血臨床試驗成功，將能在戰爭或自然災害中大規模應用，同時也能為一些急救患者爭取寶貴的治療時間。

當然，這項發明的主要創新點還是在於運輸氧氣的載體，研究人員利用一種人工合成的納米材料將人血紅蛋白包裹起來，形成一種人造紅細胞，只有正常紅細胞大小的2%。其中血紅蛋白負責結合氧氣和釋放氧氣，而包裹在外面的人造納米聚合物外衣則能對體內酸鹼環境作出反應，協助血紅蛋白在肺臟內高pH環境下結合氧氣，在其它組織器官的低pH環境則釋放氧氣，同時該納米材料還具有免疫沉默的功能，不容易被機體免疫系統清除，從而不易產生其它類似產品經常引發的心臟病等嚴重副作用。

目前，該研究團隊已經完成了臨床前試驗，證明這種人造血液能在體內正常結合和釋放氧氣。研究人員將實驗大鼠血液抽掉40%，當注入這種人造紅細胞後，處於昏迷的大鼠蘇醒過來，進一步觀察發現，相對只注射生理鹽水的對照組，注射人造紅細胞的大鼠主要血液指標均得到了顯著改善，也觀察到氧氣運輸趨於正常。這無疑讓人們看到了這種即溶型人造血液救治出血性休克病人的希望。

作為主要研究人員，多科特教授對CBS記者表示，這種即溶型人造血液便於攜帶，易於儲存，不過它並不能完全替代人血，主要因為這種人造血液在血液循環存留的時間較短，平均只有8-12小時，遠遠低於正常紅細胞在體內的存活期，目前該研究團隊也在進一步提升人造血液的存活期，但是可能很難達到正常紅細胞的存活時間。如果臨床試驗能證明其能救醒那些因大量失血而昏迷的受傷者，這種即溶型人造血液將在戰爭或急救中發揮重要作用，以減少病人在送往醫院途中的死亡率。對於臨床應用前景，多科特教授則比較謹慎，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。

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幹細胞人造血即將臨床

利用幹細胞治療人類疾病，已經成為生命健康研究領域的熱點，在研製人造血液的過程中，科學家們自然不會忘了幾乎「無所不能」的幹細胞。

十多年以來，多國科學家各顯其能，利用人的造血幹細胞、胚胎幹細胞和誘導多能幹細胞技術大規模培養出具有結合氧氣功能的紅細胞，希望有朝一日能研製出可替代正常紅細胞的人造血液。從眾多前期研究來看，利用幹細胞技術在體外大規模培養具有正常功能的紅細胞並非難事，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。

2011年，法國巴黎第六大學研究人員從外周血提取造血幹細胞，再利用造血幹細胞在實驗室大規模培養出紅細胞，並將這種人工培養的紅細胞注射到志願者體內，大約注射了100億個人造紅細胞，不過只相當於2毫升人血，研究人員發現它們在人體內的半衰期為26天，與正常紅細胞相近，這也是世界上首次對人工培養的紅細胞開展的臨床試驗。

2015年6月，英國國家醫療服務中心對外宣布，將在2017年開啟人造紅細胞臨床試驗。這些人造紅細胞也是由造血幹細胞在實驗室分化培養出來的，而造血幹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於治療鐮刀狀細胞性貧血、地中海貧血等需要長期輸血的病症，並最終能用於急救輸血。

這種幹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，但是造血幹細胞和胚胎幹細胞都需要正常的捐獻者，而且提取程序均較為複雜，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幹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幹細胞技術培養出人造紅細胞，他們也計劃在2017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，通過這種幹細胞技術生產的O型人造血將有望幫助幾乎所有需要輸血的病人。

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牛血紅蛋白捷足先登

除了上述兩項前沿研究，更多的研發機構聚焦於全氟化碳和血紅蛋白上。

全氟化碳是一種無色、穩定的液體。20世紀60年代，有科學家發現全氟化碳液體能結合大量的氧氣，可達全氟化碳液體體積的40%-50%，甚至比正常血液攜帶氧氣的能力都強，從而開啟其作為血液替代品的研究歷程。臨床試驗發現，全氟化碳雖然具有較強運輸氧氣的能力，但是往往會產生嚴重的副作用，導致大多數全氟化碳人造血產品最終均告失敗。

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）」成為少數被批准臨床應用的產品。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，並降低其副作用。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，運輸氧氣的能力也並不比正常血液差，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年就被南非政府批准用於外科貧血，這主要歸因於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准該產品。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，遭遇車禍後身體多處嚴重受傷，導致大量失血，心臟幾乎喪失功能，由於宗教信仰原因，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，注射到傷者體內後，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准的希望。

儘管應用前景巨大，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，或許十年以後人造血液將在急救手術、血液病治療等方面得到廣泛應用。

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