https://bodybydarwin.com
Slider Image

Αναζήτηση στο φλέβα: ιστορικό τεχνητού αίματος

2020

Το 1873, ο Δρ Joseph Howe της Νέας Υόρκης έβαλε 1, 5 ουγκιά γάλακτος κατσίκας σε φλέβα ασθενούς φυματίωσης.

Ο ίλιγγος, ο θωρακικός πόνος και η ανεξέλεγκτη κίνηση των ματιών άρχισαν σύντομα να τραυματίσουν τον ασθενή που έλαβε γάλα από τον Howe. Φυσικά, ο γιατρός διπλασίασε τη δόση. "Είμαι της άποψης ότι δεν είχε κανένα αποτέλεσμα", επεσήμανε ο Howe σε μια αναφορά της διαδικασίας του 1875. Ο ασθενής αμέσως πέθανε.

Παραδόξως, η Howe δεν ήταν η πρώτη που πραγματοποίησε μεταγγίσεις γάλακτος - χρόνια νωρίτερα, εν μέσω μιας επιδημίας χολέρας, δύο γιατροί έφεραν αγελάδα σε ένα νοσοκομείο του Τορόντο και αντλούσαν το ζωικό γάλα στους ασθενείς τους. Ο Howe, όμως, ήταν πολύ πιο επίμονος υποστηρικτής της διαδικασίας.

Παρά το γεγονός ότι ο πρώτος ασθενής υπέκυψε στη θεραπεία, ο γιατρός της Νέας Υόρκης συνέχισε τα πειράματά του σε σκύλους (αιμορραγώντας επτά από αυτούς κοντά στο θάνατο και προσπαθώντας να αναβιώσει τα κυνηγόσκυλα με γάλα) και ως ζωντανή επίδειξη (ακροατήρια που παρακολουθούσαν χειρουργική αίθουσα και αρμέγησαν πριν από τα μάτια τους). Το 1880, δοκιμάζοντας μια υπόθεση σχετικά με την ανωτερότητα της έγχυσης ανθρώπων με το ανθρώπινο γάλα, η Howe απέκτησε τρεις ουγγιές γάλακτος από μια νέα μητέρα. Σε αυτή την τελική επίδειξη, η αναπνοή του ασθενούς σταμάτησε από τη δεύτερη ουγγιά που χορηγήθηκε και υποτίθεται ότι αναβίωσε με τεχνητή αναπνοή και "ενέσεις μορφίνης και ουίσκι" (μια ιστορία για άλλη μια φορά). Μόνο τότε έκανε Howe relent? το ανθρώπινο γάλα, παραδέχτηκε, δεν ήταν το υποκατάστατο του αίματος που ελπίζανε αυτός και άλλοι γιατροί - και προσπάθησε κάπως να το αποδείξει - ήταν.

Το ανθρώπινο αίμα είναι ένα κοκτέιλ πρωτεϊνών, αλατιού, αιμοπεταλίων και κόκκινων και λευκών αιμοσφαιρίων, σχεδιασμένο να παράγει οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά σε όλο το σώμα με ακρίβεια και αποτελεσματικότητα. Τα αγγεία του αίματος κορδέλα στο εσωτερικό του σώματός μας παρέχουν μια εθνική οδό περίπου 100.000 μίλια για τον μέσο ενήλικα, κατά τον οποίο τα αιμοφόρα αγγεία κυττάρων απορρίπτονται στα νεφρά, μεταφέρουν αντισώματα και κυκλοφορούν ορμόνες. Όταν τραυματίσουμε, το αίμα σχηματίζει θρόμβο για να συνδέσει την πληγή. Ένα από τα κρίσιμα συστατικά του, η πρωτεΐνη αιμοσφαιρίνης που μεταφέρει οξυγόνο, είναι τόσο ζωτικής σημασίας για τη ζωή, που μπορεί να βρεθεί σε πλάσματα που κυμαίνονται από την σαύρα σακί σε εντερικά στρογγυλά σκουλήκια.

Από τις αρχές του 1600, οι γιατροί ανέλαβαν ανεπιτυχώς ένα κατάλληλο υποκατάστατο για το ζωογόνο ελιξίριο του αίματος, που έκαναν τα πάντα από γάλα σε ούρα, μπύρα, αίμα προβάτου, αλατούχα διαλύματα και υπερφθοροχημικά (μια ομάδα πολυμερών παρόμοιων με Teflon) ανθρώπινα υποκείμενα. Έχουμε προχωρήσει πολύ από τις κακές προσπάθειες του Howe, αλλά η σύγχρονη ζήτηση για μετάγγιση αίματος εξακολουθεί να δημιουργεί τεράστια προβλήματα προμήθειας και παράδοσης. "Δεν εκτιμάται πόσο συχνά συνταγογραφούμε αίμα", δήλωσε ο Allan Doctor, καθηγητής παιδιατρικής και βιοχημικής στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον. "Ή ότι αυτά είναι ζωντανά κύτταρα. δεν είναι αδρανείς. Είναι σαν να κάνεις μια μικρή μεταμόσχευση. "

Οτιδήποτε από χειρουργική επέμβαση μέχρι θεραπείες καρκίνου, φροντίδα τραυματισμών, μεταμοσχεύσεις οργάνων και τοκετό μπορεί να απαιτεί παροχή αίματος. Σε καταστροφικά σενάρια ατυχημάτων σε απομακρυσμένους χώρους, φυσικές καταστροφές, υπερπόντιες μάχες, έλλειψη πρόσβασης στο αίμα γίνεται η δική του ιατρική κρίση. Κάθε χρόνο, περίπου 60.000 άνθρωποι στις ΗΠΑ πεθαίνουν από αιμορραγία πριν φτάσουν σε ένα δωμάτιο έκτακτης ανάγκης. Μεταξύ των κυριότερων προβλημάτων αποθήκευσης και μεταφοράς αίματος είναι η εύθραυστη φύση και η μοναδική υπογραφή του ίδιου του ζωτικού υγρού: Αφού δοθεί, το υγρό πρέπει να υποβληθεί σε διαλογή για ηπατίτιδα, HIV και άλλα παθογόνα. Πρέπει να ταιριάζει με τον τύπο αίματος ενός παραλήπτη. Πρέπει επίσης να ψύχεται και ακόμη και τότε, το υλικό λήγει μετά από 42 ημέρες. Παρά τις αυστηρές και ευγενείς διοικητικές και δωρεές προσπάθειες, οι ελλείψεις συνεχίζονται. "Το ποσό αίματος που δεν χρειάζεται ποτέ να ταιριάζει με το ποσό του αίματος που δόθηκε, δήλωσε ο Anirban Sen Gupta, καθηγητής της βιοϊατρικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Case Western Reserve στο Κλίβελαντ του Οχάιο." Απλά δεν έχουμε αρκετό ".

Όλα αυτά σημαίνει ότι ένα υποκατάστατο αίματος, αν μια επιστημονική ομάδα θα δημιουργούσε ένα αποτελεσματικό, δηλαδή, θα ήταν μια εξαιρετικά προσοδοφόρα προσπάθεια. Κατά τα τελευταία εκατό χρόνια, ιδίως, οι παγκόσμιοι πόλεμοι και η κρίση του HIV έχουν αυξήσει μόνο το ενδιαφέρον για μια μη αιμοστατική προμήθεια αίματος. Σύμφωνα με μια εκτίμηση, η τεχνητή αγορά αίματος θα μπορούσε να ανέλθει σε 15, 6 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2027 εάν οι εταιρείες μπορούν να αναπτύξουν προϊόντα που κάνουν τα πάντα, από το να μεταφέρουν οξυγόνο, να παραδώσουν φάρμακα και να ενισχύσουν την επούλωση. Σήμερα, ένας μικρός αριθμός αμερικανικών ερευνητικών ομάδων δεσμεύεται να βρει μια συνθετική λύση σε αυτό το φαινομενικά ανεπίλυτο βιολογικό παζλ. Προς το παρόν, αυτό είναι πολύ αληθές: ένας αιώνας και ένα μισό έχουν περάσει από τα πειράματα του Dr. Howe για μάταιο γάλα και δεν υπάρχει ακόμη ασφαλές, αποτελεσματικό τεχνητό προϊόν αίματος που εγκρίθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες ή στην Ευρώπη να δώσει στους ανθρώπους που βρίσκονται σε απελπιστική κατάσταση ιατρική ανάγκη της ζωτικής και μέχρι στιγμής ασυνήθιστης υπόστασης.

Οι προσπάθειες να μιμηθούν ένα από τα πιο μυστηριώδη παρασκευάσματα της φύσης άρχισαν σοβαρά στη δεκαετία του 1660, γύρω στο χρόνο ο αγγλικός γιατρός Richard Lower χρησιμοποίησε τα φτερά ως είδος υδραγωγείου στις μεταγγίσεις αίματος μεταξύ σκύλου και σκύλου.

"Αυτό το κάνει, ράβει το δέρμα και τον αποβάλει και ο σκύλος θα πηδήξει από το τραπέζι και θα κλονίσει τον εαυτό του και θα φύγει, σαν να μην τον έκαναν τίποτα κατώτερο, έγραψε σε μια επιστολή προς τον χημικό Robert Boyle. το αίμα του αρνιού σε έναν κληρικό (οι μεταγγίσεις αίματος ζώων τελικά θα τεθούν εκτός νόμου, αλλά όχι μέχρι το τέλος του 17ου αιώνα).

Εκατό χρόνια μετά, ο ιατρός της Φιλαδέλφειας ο Δρ. Philip Syng Φυσικός γνωστός ως Πατέρας της Αμερικανικής Χειρουργικής και ο οποίος μετρούσε τον Πρόεδρο Andrew Jackson, τον Αρχηγό Δικαιοσύνης John Marshall και τις συζύγους και τα παιδιά πολλών άλλων Αμερικανών Προέδρων μεταξύ των ασθενών του - μεταμόσχευση ανθρώπινου αίματος το 1795 (όλα αυτά είναι γνωστά για αυτή τη μετάγγιση είναι ότι συνέβη με βάση μια υποσημείωση δύο γραμμών που δημοσιεύτηκε σε ένα μεταγενέστερο ιατρικό άρθρο). Περαιτέρω πειράματα ακολούθησαν γρήγορα, και μέσα σε δεκαετίες από την αρχική ανταλλαγή αίματος, ένας βρετανός μαιευτήρας σώθηκε μια ζωή με τη διαδικασία. Για τη διάσωση μιας νέας μητέρας από την αιμορραγία μετά τον τοκετό, εισέβαλε στις φλέβες της τέσσερις ουγγιές του αίματος του συζύγου της, μέσω σύριγγας. Ενώ η αναζήτηση υποκατάστατων αίματος προχωρά αιώνες, η πραγματική πρόοδος, όμως, έχει γίνει μόνο τις τελευταίες δεκαετίες. Ακόμα, το κυνήγι για ένα εύκολο υποκατάστατο του αίματος ήταν (και παραμένει) πολύ πιο ελκυστικό από το να κάνει την ακατάστατη μεταφορά των σωματικών υγρών ενός ατόμου σε άλλο.

Το 1966, ο βιοχημικός Leland Clark κατέδειξε για πρώτη φορά τις ικανότητες μεταφοράς υπερφθοροχημικών (PFC) που περιέχουν οξυγόνο. Αυτές οι υγρές ενώσεις χρησιμοποιούνται συχνά για επιστρώσεις σε προϊόντα όπως έπιπλα, συσκευασίες τροφίμων και μόνωση ηλεκτρικών καλωδίων. Ο Clark και άλλοι βρήκαν ότι σταγονίδια υπερφθοροχημικών θα μπορούσαν να συλλάβουν και να μεταφέρουν διαλελυμένο οξυγόνο στον υγρό πυρήνα του, αν και όχι τόσο αποτελεσματικά όσο η αιμοσφαιρίνη.

Στη δεκαετία του 1970 και του 1980, αρκετοί ιατροί επιχείρησαν να χρησιμοποιήσουν γαλακτώματα PFC ως υποκατάστατα αίματος, αλλά οι μετέπειτα κλινικές δοκιμές κατέδειξαν ότι οι ασθενείς εμφάνισαν σοβαρές παρενέργειες, όπως αυξημένο κίνδυνο εγκεφαλικού επεισοδίου, χαμηλό αριθμό αιμοπεταλίων και συμπτώματα που μοιάζουν με γρίπη.

Η πιο επιτυχημένη στρατηγική ήταν η επιδίωξη υποκαταστάτων αίματος με βάση την αιμοσφαιρίνη ή HBOC όπως καλούνται, που μιμούνται τη λειτουργία μεταφοράς ερυθρών αιμοσφαιρίων με οξυγόνο, συνθετικά δημιουργώντας και συσκευάζοντας ανθρώπινη ή αγελαδινό αιμοσφαιρίνη.

Τα HBOC, όμως, έχουν ένα επικίνδυνο παρελθόν. Στη δεκαετία του '30, οι ερευνητές πρώτα πειραματίστηκαν μαζί τους σε γάτες αντικαθιστώντας πλήρως το αίμα των ζώων με ένα διάλυμα αιμοσφαιρίνης χωρίς κύτταρα. Η θεραπεία προκάλεσε νεφρική καταστροφή στους αιλουροειδείς τους υποψήφιους, αλλά οι προσπάθειες συνεχίστηκαν και το 1949 μια ομάδα πραγματοποίησε ακόμη και κλινικές μελέτες στον άνθρωπο αυτού του τεχνητού διαλύματος αιμοσφαιρίνης. η δοκιμή οδήγησε σε σοβαρή νεφρική δυσλειτουργία σε 5 από τα 14 άτομα ασθενών. Μέχρι τη δεκαετία του 1980, μια χούφτα ερευνητές από το Illinois στο Cambridge άρχισαν να δοκιμάζουν νέα, χημικά τροποποιημένα HBOC σε ανθρώπους με στρατιωτική χρηματοδότηση. Κανείς δεν θα έφτανε κοντά στην έγκριση του FDA.

Το 2001, το Hemopure, το οποίο αναπτύχθηκε από τη βιοφαρμακευτική εταιρεία Biopure Corporation, έγινε το μόνο υποκατάστατο αίματος που εγκρίθηκε προς πώληση στη Νότιο Αφρική (το Hemopure δεν έχει εγκριθεί από το FDA και μπορεί να χορηγηθεί μόνο στις ΗΠΑ υπό συγκεκριμένες συνθήκες, Οι Μάρτυρες του Ιεχωβά αρνούνται τις μεταγγίσεις ανθρώπινου αίματος).

Αρχικά, το μέλλον έμοιαζε λαμπρό για τον Hemopure, αλλά οι ανησυχίες για την ασφάλεια και την υγεία δεν έκοψαν καμία αισιοδοξία. Οι μηχανισμοί δεν είναι πλήρως κατανοητοί, αλλά οι μελέτες δείχνουν ότι τα ελεύθερα μόρια αιμοσφαιρίνης είναι τοξικά για πολλά ανθρώπινα όργανα. Μια μελέτη συγκεκριμένα ανέλυσε 16 κλινικές δοκιμές HBOC και περιέγραψε τριπλάσια αύξηση του κινδύνου καρδιακών προσβολών σε άτομα που έλαβαν υποκατάστατα σε σύγκριση με εκείνα που έλαβαν αίμα δότη.

Ήταν ένα μεγάλο χτύπημα για ερευνητικές μελέτες για το τεχνητό αίμα και μέχρι το 2010, οι επενδυτές είχαν φύγει. Το αίμα παρέμεινε ως μυστήριο ένα ελιξίριο όπως πάντα.

Το πεδίο σκούπισε μέχρι πρόσφατα, δήλωσε ο Δρ Dipanjan Pan, καθηγητής βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο του Illinois. Τώρα, προσθέτει, υπάρχει η απόψυξη στο πεδίο

Σήμερα, οι ερευνητές που έχουν εξοπλιστεί με σημαντικές εξελίξεις στη νανοτεχνολογία, στη μηχανική των υλικών και στη βιολογία των κυττάρων του αίματος έχουν μια νέα στρατηγική: Αντί να αναπαράγουν τη συμφωνία των αίματος, τα εργαστήρια μιμούνται τα μεμονωμένα όργανα τους.

Η εμφάνιση της φύσης είναι πάντα μια πρόκληση, δήλωσε ο Case Westerns Sen Gupta. Δεν πρέπει να είναι τόσο καλό όσο το πραγματικό αίμα να έχει αξία. Μπορεί να μην χρειάζεται να είναι τόσο περίπλοκο όσο ένα πραγματικό ερυθροκύτταρο για να κάνει τη δουλειά

Οι επιστήμονες έχουν επίσης αρχίσει να εστιάζουν στο σχεδιασμό προϊόντων που θα χρησιμοποιηθούν σε χώρους όπου μια τυποποιημένη μετάγγιση αίματος δεν είναι μια επιλογή: Στην πατρίδα, σε ένα κρουαζιερόπλοιο, στον διεθνή διαστημικό σταθμό ή, κάποια μέρα, στην επιφάνεια του Άρη.

Για παράδειγμα, ο Pan, ο γιατρός και ο Philip Spinella, παιδίατρος στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον, δημιούργησαν το Erythromer, τεχνητό ερυθρό αιμοσφαίριο σε σχήμα bagel με συνθετικό πακέτο καθαρισμένης αιμοσφαιρίνης μεγέθους νανομέτρου (που λήφθηκε από αίμα που είχε λήξει) ένα συνθετικό κέλυφος. Σε αντίθεση με τις τακτικές αιμοδοσίες, μπορεί να αποξηρανθεί με κατάψυξη, να αποθηκευτεί σε θερμοκρασία δωματίου για εκτεταμένες χρονικές περιόδους και να ενεθεί σε οποιοδήποτε άνθρωπο ανεξάρτητα από τον τύπο του αίματος. Υποθετικά, το EMS θα μπορούσε να κρατήσει μια σακούλα Erythromer σε ασθενοφόρα και να ανασυστήσει τη σκόνη με νερό "όπως λέει ο Doctor είπε" να κρατήσει τους ασθενείς ζωντανούς μέχρι να φτάσουν σε νοσοκομείο. "Δεν εξακολουθεί να έρχεται κοντά σε όλες τις πράγματα αίματος Pan είπε, συγκρίνοντας Erythromer αντ 'αυτού σε ένα είδος εσωτερικού επιδέσμου που σταθεροποιείται μέχρι την κατάλληλη θεραπεία. "Είναι μια γέφυρα". Το Εργαστηριακό Εργαστήριο του Ερυθρομέτρου μεταφέρθηκε απλώς από ποντίκια σε δοκιμές κουνελιών, αλλά εξακολουθεί να πρέπει να περάσει από δοκιμές σε μεγαλύτερα ζώα και πρωτεύοντα ζώα πριν από ανθρώπινες δοκιμές για έγκριση από το FDA. Με άλλα λόγια, έχουν ακόμα πολύ δρόμο.

Άλλα εργαστήρια έχουν επικεντρωθεί στη μίμηση της λειτουργίας θρομβώσεων των αιμοπεταλίων, κρίσιμη για να εξασφαλιστεί ότι κάποιος δεν θα εξαεθεί. Ο εργαστηριακός μηχανικός του εργαστηρίου του Erin Lavik στο Πανεπιστήμιο του Maryland, Baltimore County, αναπτύσσει μια συνθετική πολυμερική νανοδομή που δεσμεύεται με αιμοπετάλια για να τους βοηθήσει να συσσωρεύονται πιο γρήγορα. Στο κράτος της Βόρειας Καρολίνας, ο βιοκινητής Ashley Brown οδηγεί μια ομάδα στην ανάπτυξη συνθετικών νανο- και μικροσωματιδίων που είναι διακοσμημένα με ειδικές πρωτεΐνες που συμβάλλουν στην αύξηση της φυσικής διαδικασίας θρόμβωσης. Το 2016, ο Sen Gupta ίδρυσε την έναρξη της βιοτεχνολογίας Haima Therapeutics, του οποίου το υποκατάστατο αιμοπεταλίων Synthoplate, βρίσκεται σήμερα σε προκλινικές δοκιμές σε ζώα. Ο Sen Gupta δήλωσε ότι αναμένει να ξεκινήσει αξιολογήσεις ασφαλείας και τοξικολογίας σύμφωνα με τις απαιτήσεις της FDA σε δύο ή τρία χρόνια.

Τόσο το Erythromer όσο και το Haima Therapeutics είναι περίπου πέντε χρόνια από την εμπορευματοποίηση, λένε οι ιδρυτές.

Όταν δοκιμάζετε κάτι που δεν έχει γίνει πριν, σε έναν τομέα όπου πολλοί άνθρωποι απέτυχαν, είναι αρκετά ταπεινός, ακόμη και ανησυχητικός, να σκεφτόμαστε ότι θα μπορούσαμε να είμαστε σε θέση να πάρτε λίγο περισσότερο, είπε ο γιατρός.

Τουλάχιστον προς το παρόν, το τεχνητό αίμα παραμένει άγιος πολιτικός τραυματισμός.

Τα Rollercoasters είναι αγχωτικά και γι 'αυτό τα συμπαθείτε

Τα Rollercoasters είναι αγχωτικά και γι 'αυτό τα συμπαθείτε

Cubicle κουζίνα: 4 νόστιμα γεύματα μπορείτε να μαγειρέψετε στο φούρνο μικροκυμάτων γραφείου

Cubicle κουζίνα: 4 νόστιμα γεύματα μπορείτε να μαγειρέψετε στο φούρνο μικροκυμάτων γραφείου

Αξεσουάρ μπάνιου για να φτιάξετε τον τοίχο σας τον καλύτερο χώρο στο σπίτι σας

Αξεσουάρ μπάνιου για να φτιάξετε τον τοίχο σας τον καλύτερο χώρο στο σπίτι σας