Можно ли заменить человеческую кровь? Рассказывает эксперт

Кровь — уникальная биологическая жидкость. Она доставляет к клеткам кислород и питательные вещества, обеспечивает работу иммунитета, поддерживает постоянство внутренней среды организма, защищает нас при травмах. А еще — является незаменимым ресурсом в современной медицине. Вместе с просветительским проектом о донорстве крови и плазмы «+Я» разобрались, можно ли ее чем-то заменить?

Благодаря системе донорства крови и ее компонентов врачи могут проводить сложные хирургические операции, лечить онкологические и редкие генетические заболевания. Также донорскую кровь используют для производства жизненно важных лекарств. Но, к сожалению, в системе донорства существуют объективные трудности. Количество доноров, к примеру, может естественным образом колебаться. А в развивающихся странах даже при наличии доноров может не хватать специального оборудования для заготовки и хранения крови.

Эти вызовы вдохновляют ученых активно искать замену уникальной субстанции. Насколько близко медицина подошла к созданию искусственной крови, разбираемся вместе с заведующим отделением трансфузиологии Детского медицинского центра имени Дмитрия Рогачева и экспертом проекта о донорстве крови и плазмы «+Я» Павлом Трахтманом.

Искусственная кровь — это сложно?

Вопросом замены крови человечество озадачилось не только в медицинских целях.

Кинематографисты, например, уже давно и весьма успешно решают эту задачу — для съемок кровавых сцен используют составы на основе кукурузного сиропа, глицерина, пищевых красителей и карамели. Существуют целые каталоги рецептов для разных художественных задач: густая вязкая кровь для эффекта медленного стекания по лицу, жидкая — для быстрого распространения по поверхности. Есть «съедобная» версия — для сцен с вампирами. 

Но если в кино важна визуальная достоверность, перед медициной стоит более сложная задача — воспроизведение всех свойств настоящей крови. И это действительно непросто.

Кровь представляет собой сложнейшую систему, где каждый компонент выполняет определенные функции. Эритроциты отвечают за перенос кислорода и углекислого газа, лейкоциты осуществляют иммунную защиту, тромбоциты обеспечивают свертываемость, а плазма содержит белки, электролиты, гормоны и другие биологически активные вещества.

Эритроциты, например, выполняют свою важную работу благодаря сложному белку в их составе — гемоглобину. Но в свободном виде гемоглобин токсичен — если по какой-то причине эритроциты повреждаются и он попадает в кровь, это может привести к тяжелому поражению печени и почек.  

Иммунная функция крови тоже устроена чрезвычайно сложно — она включает как клеточное звено (различные типы лейкоцитов), так и гуморальное (например, антитела — особые белки, которые производят лейкоциты).

Именно сложность и разнообразие этих процессов, «многозадачность» крови, а также вариативность состава (важно помнить, что кровь, как минимум, относится к разным группам, а как максимум — несет в себе уникальный генетический код каждого человека) делают ее настолько непростой для воспроизведения.

Современная наука пока не может создать раствор, который одновременно выполнял бы все функции крови, и при этом был универсальным и безопасным. 

Научные решения: от советских разработок к клеточным технологиям

Хотя полноценной альтернативы человеческой крови еще не предложено, ученые разрабатывают несколько перспективных направлений.

Перфторуглероды («голубая кровь»)

В 1980-х годах в СССР под руководством ученого Феликса Белоярцева был создан перфторан — эмульсия голубоватого цвета на основе перфторуглеродов, способная переносить кислород. Этот препарат стал настоящим прорывом в отечественной науке, однако так и не нашел широкого применения в медицинской практике.

Перфторан действительно может выполнять дыхательную функцию крови, но не справляется с остальными задачами: защитой от инфекций, свертываемостью, транспортом питательных веществ. Более того, он обладает определенной токсичностью и может накапливаться в органах, что и ограничивает его широкое и длительное применение.

Модифицированный гемоглобин

Международные исследовательские группы в поисках аналогов человеческой крови пытались создать раствор на основе гемоглобина. Были опробованы различные подходы: для научных целей использовали и гемоглобин человека, и гемоглобин животных, преимущественно крупного рогатого скота.

Однако вне защитной оболочки красных кровяных клеток молекулы гемоглобина быстро распадаются. Почки и печень пытаются вывести из организма продукты распада — но не справляются с нагрузкой и могут получить серьезные повреждения. Чтобы избежать этого эффекта, молекулы гемоглобина пытаются стабилизировать — но эти попытки пока не привели к созданию безопасного и эффективного препарата.

Искусственные эритроциты

Это перспективное направление предполагает создание синтетических частиц, полностью повторяющих структуру и функции натуральных клеток крови. 

Существуют различные подходы — от создания похожих на эритроциты биомиметических частиц на основе полимерных материалов до разработки крошечных носителей, способных не только переносить кислород, но и выполнять другие функции крови.

Хотя лабораторные эксперименты показывают обнадеживающие результаты, частицы еще предстоит сделать стабильными и биосовместимыми, а затем — масштабировать производство. Стоимость даже одного искусственного эритроцита пока остается запредельно высокой. Поэтому решение полезно для исследований, но не подходит для клинического применения.

«Клеточные реакторы» и тканевая инженерия

Современные биотехнологии позволяют выращивать эритроциты из стволовых клеток в лабораторных условиях. Это направление считается одним из самых перспективных, однако пока производительность таких систем крайне низка — для получения клинически значимых количеств эритроцитов требуются промышленные масштабы культивирования.

Кроме того, остаются вопросы безопасности — некоторые стволовые клетки имеют потенциальный риск перерождения в злокачественные клетки. Поэтому технология остается инструментом фундаментальной науки. К сожалению, как и другие кровезаменители, она пока что далека от широкого клинического применения.

Проверенное решение — донорство крови

Пока наука ищет идеальный кровезаменитель, пациенты продолжают получать помощь благодаря донорам. По данным Минздрава РФ, например, в 2024 году только в России число участников донорского движения приблизилось к 1,5 млн человек, а объем заготовленной крови достиг 2,8 млн литров.

Важно понимать, что донорская кровь нужна не только для прямых переливаний. Ее компоненты служат сырьем для производства жизненно важных лекарственных препаратов. Из плазмы крови получают альбумин — белок, необходимый пациентам с ожогами, тяжелыми травмами, заболеваниями печени и почек. Или белки-иммуноглобулины — они помогают людям с врожденными и приобретенными иммунодефицитами, а также различными аутоиммунными заболеваниями.

Перспективы создания искусственной крови выглядят многообещающе, но это направление требует дальнейших интенсивных исследований. Наиболее вероятный сценарий — разработка не универсального заменителя, а серии специализированных растворов для конкретных клинических ситуаций.

Лучшее решение — комплексный подход

Исследования в области нанотехнологий, тканевой инженерии, молекулярного дизайна дают надежду, что когда-нибудь человечество получит безопасные и эффективные кровезаменители. Однако внедрение таких разработок в клиническую практику — вопрос многих лет тщательных исследований и клинических испытаний.

До тех пор каждому пациенту, нуждающемуся в переливании или препаратах на основе компонентов крови, может помочь только другой человек — донор. Даже самые продвинутые лаборатории, к сожалению, пока не смогли создать то, что наш организм производит естественным путем.

И именно развитие донорского движения параллельно с поддержкой научных исследований в области создания кровезаменителей — это правильный и реалистичный путь к решению проблемы дефицита крови.

Фото: besputin, varrt83 @123RF.com