https://bodybydarwin.com
Slider Image

Sök i ven: en historia av konstgjord blod

2021

1873 injicerade Dr. Joseph Howe från New York City 1, 5 gram getmjölk i en tuberkulospatientens ven.

Svindel, bröstsmärta och okontrollerbar ögonrörelse fick Howes mjölkinfunderade patient snabbt. Naturligtvis fördubblade läkaren dosen. "Jag anser att det inte hade någon effekt, " noterade Howe i en redogörelse från förfarandet 1875. Patienten dog omgående.

Överraskande var Howe inte den första som genomförde mjölktransfusioner - år tidigare, mitt i en koleraepidemi, tog två läkare med sig en ko till ett sjukhus i Toronto och pumpade djurets mjölk till sina egna patienter. Howe var dock en mycket mer ihållande förespråkare för förfarandet.

Trots att hans första patient gav efter för behandlingen fortsatte läkaren i New York sina experiment på hundar (blödde sju av dem till nästan döden och försökte återuppliva hundarna med mjölk) och som en live-show (publiken såg på att en get fördes in i operationssalen och mjölkades för deras ögon) År 1880, som testade en hypotes om överlägsenheten av att injicera människor med mjölk, förvärvade Howe tre uns bröstmjölk från en ny mamma. I den slutliga demonstrationen avbröts patientens andning av den andra ounce som administrerades och hon förmodligen återupplivades av konstgjord andning och ”injektioner av morfin och whisky” (en berättelse för en annan tid). Först sedan vände sig Howe; humanmjölk, medgav han, var inte ersättningen för blod som han och andra läkare hade hoppats - och något nådelöst försökte bevisa - det var.

Mänskligt blod är en cocktail av proteiner, salt, blodplättar och röda och vita blodkroppar perfekt konstruerade för att leverera syre och näringsämnen i hela kroppen med precision och effektivitet. Blodkärlband på insidan av våra kroppar som ger en motorväg l l iter iter iter iter iter iter iter iter iter iter iter iter iter iter iter iter iter ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong ong När vi är skadade bildar blod en koagel för att sätta såret. En av dess kritiska ingredienser, det syreöverförande hemoglobinproteinet, är så livsviktigt att det finns i varelser som sträcker sig från skinködlan till tarmrunda.

Sedan början av 1600-talet har läkare utan framgång bedrivit en lämplig ersättning för den livgivande elixir av blod, injicerat allt från mjölk till urin, öl, fårblod, saltlösningar och perfluorokemikalier (en grupp av polymerer liknande Teflon) i djur och mänskliga subjekt. Vi har kommit långt sedan Howes dåliga försök, men den moderna efterfrågan på blodtransfusion utgör fortfarande enorma problem med leverans och leverans. "Det uppskattas inte hur vanligt vi ordinerar blod sa Allan Doctor, pediatrik och biokemiprofessor vid Washington University School of Medicine." Eller att det här är levande celler; de är inte inerta. Det är som att göra en liten transplantation. "

Allt från operation till cancerbehandling, skadaomsorg, organtransplantationer och förlossning kan kräva blodtillförsel. I katastrofala scenarier bilolyckor på avlägsna platser blir naturkatastrofer, utomeuropeiska strider tillgänglighet till blod sin egen medicinska kris. Varje år dör cirka 60 000 människor i USA av blödningar innan de kan nå ett akutrum. Bland de viktigaste problemen med lagring och transport av blod är den bräckliga naturen och den unika signaturen på själva vitala vätskan: När den har donerats måste vätskan screenas för hepatit, HIV och andra patogener. Det måste matcha en mottagares blodtyp. Det måste också kylas och till och med då går det ut efter 42 dagar. Trots stränga och ädla administrations- och donationsinsatser fortsätter bristen. "Den mängd blod vi behöver stämmer aldrig med den mängd blod som donerades sa Anirban Sen Gupta, professor i biomedicinsk teknik vid Case Western Reserve University i Cleveland, Ohio." Vi har helt enkelt inte tillräckligt. "

Allt innebär att en blodersättare, om en vetenskaplig grupp skulle skapa en effektiv sådan, är en extremt lukrativ strävan. I synnerhet under de senaste hundra åren har världskrig och HIV-krisen bara ökat intresset för en icke-människa härledd blodförsörjning. Enligt en uppskattning kan marknaden för konstgjord blod vara värt 15, 6 miljarder dollar år 2027 om företag kan utveckla produkter som gör allt från att bära syre, leverera läkemedel och förbättra läkningen. I dag är ett litet antal amerikanska forskningsgrupper engagerade i att hitta en syntetisk lösning på detta till synes olösliga biologiska pussel. För tillfället är detta mycket sant: ett och ett halvt sekel har gått sedan Dr. Howe s meningslösa mjölkförsök och det finns fortfarande ingen säker, effektiv konstgjord blodprodukt som godkänts i USA eller Europa för att ge människor i desperata medicinska behov av det vitala och hittills, oundvikliga substansen.

Ansträngningarna för att imitera en av naturens mest mystiska sammanslagningar började på allvar på 1660-talet, ungefär den tiden den engelska doktorn Richard Lower använde piller som ett slags akvedukt i blodtransfusioner från hund till hund.

"Detta gjort, (sy) upp huden och kastar honom, och hunden kommer att hoppa från bordet och skaka sig själv och springa bort, som om ingenting skadat honom lägre skrev i ett brev till kemisten Robert Boyle. Strax efter, lägre transfuserade lammblod till en prästman (blodtransfusioner av djur skulle så småningom förbjudas, men inte förrän i slutet av 1600-talet).

Hundra år efter det uppstod enligt uppgift den filosofiska läkaren Dr. Philip Syng Physick - känd som fadern för amerikansk kirurgi och som räknade president Andrew Jackson, chefen för rättschef John Marshall och hustrur och barn till flera andra amerikanska presidenter bland hans patienter. human blodtransfusion 1795 (allt som är känt för denna transfusion är att det inträffade, baserat på en två-rads fotnot som publicerades i en senare medicinsk artikel). Ytterligare experiment följde snabbt, och inom decennier efter det första blodutbytet räddade en brittisk förlossningsliv ett liv med förfarandet. För att rädda en ny mamma från blödning efter födseln, injicerade han fyra uns av hennes mans blod via sprutan i hennes vener. Även om strävan efter blodersättningar går århundraden tillbaka har verkliga framsteg emellertid bara gjorts under de senaste decennierna. Ändå var jakten på ett lätt ersättare för blod mycket (och förblir) mycket mer tilltalande än att utföra den smutsiga överföringen av en persons kroppsvätskor till en annan.

1966 visade biokemisten Leland Clark först syrebärande förmågor hos perfluorokemikalier (PFC). Dessa flytande föreningar används ofta för beläggningar i produkter som möbler, livsmedelsförpackningar och elektrisk trådisolering. Clark och andra fann att droppar perfluorokemikalier kunde fånga upp och transportera upplöst syre i dess vätskekärna, om än inte så effektivt som hemoglobin.

På 1970- och 1980-talet försökte ett antal läkare använda PFC-emulsioner som blodersättningar, men efterföljande kliniska studier visade att patienter utvecklade allvarliga biverkningar inklusive ökad risk för stroke, lågt blodplättantal och influensaliknande symtom.

Den mest framgångsrika strategin har varit en strävan efter hemoglobinbaserade blodersättningar, eller HBOC som de kallas, som efterliknar syretransportens funktion av röda blodkroppar genom att syntetiskt skapa och förpacka hemoglobin av människa eller ko.

HBOC har dock ett farligt förflutet. På 1930-talet experimenterade forskarna först med dem hos katter genom att helt ersätta djurens blod med en cellfri hemoglobinlösning. Behandlingen orsakade njurförödelse hos deras kattpersoner, men ansträngningarna fortsatte och 1949 genomförde en grupp till och med humana kliniska prövningar av denna artificiella hemoglobinlösning; försöket ledde till allvarlig njurfunktion hos 5 av de 14 patienterna. På 1980-talet började en handfull forskare från Illinois till Cambridge att testa nya, kemiskt modifierade HBOC: er hos människor med militär finansiering. Ingen skulle ens komma nära FDA-godkännandet.

År 2001 blev HBOC Hemopure, utvecklat av det biofarmaceutiska företaget Biopure Corporation, det enda blodsubstitut som någonsin har godkänts för försäljning i Sydafrika (Hemopure är inte FDA-godkänt och kan endast administreras i USA under specifika omständigheter, t.ex. när Jehovas vittnen vägrar mänskliga blodtransfusioner.

Till att börja med verkade framtiden ljus för Hemopure, men säkerhets- och hälsoproblemen minskar all optimism. Mekanismerna förstås inte helt, men studier tyder på att fria hemoglobinmolekyler är giftiga för många mänskliga organ. En studie analyserade i synnerhet 16 HBOC-kliniska studier och beskrev en trefaldig ökning i risken för hjärtattack hos personer som fick ersättningen jämfört med dem som fick blod från givarna.

Det var ett stort slag för forskningsstudier om konstgjort blod och år 2010 hade investerare flytt. Blod förblev en mystisk elixir som någonsin.

Fältet blev mörkt tills nyligen sade Dr. Dipanjan Pan, en bioingenjörsprofessor vid University of Illinois. Nu, tillägger han, te där sa töas i fältet.

Idag har forskare beväpnade med stora framsteg inom nanoteknologi, materialteknik och blodcellsbiologi en ny strategi: Istället för att replikera blodets symfoni imiterar laboratorier dess enskilda instrument.

Att efterlikna naturen är alltid en utmaning, sade Case Western s Sen Gupta. Det behöver inte vara så bra som riktigt blod för att ha värde. Det kanske inte behöver vara så komplicerat som en riktig röd blodkropp för att göra jobbet.

Forskare har också börjat fokusera på att utforma produkter som ska användas på platser där en vanlig blodtransfusion inte är ett alternativ: I baklandet, på ett kryssningsfartyg, ombord på den internationella rymdstationen, eller, en dag, på ytan av Mars.

Pan, doktor och Philip Spinella, en barnläkare vid Washington University Medical School, har till exempel skapat Erythromer, en bagelformad konstgjord röd blodcell med ett syntetiskt paket av renat hemoglobin av nanometerstorlek som höljes in ett syntetiskt skal. Till skillnad från vanliga bloddonationer kan den frystorkas, lagras vid rumstemperatur under längre perioder och injiceras till någon människa oavsett blodtyp. Hypotetiskt sett kunde EMS hålla en påse med Erythromer i ambulanser och rekonstituera pulvret med vatten ”som tang Doktor sa att hålla patienter vid liv tills de når ett sjukhus.” Det kommer fortfarande inte nära alla saker som blod säger Pan och jämför Erythromer istället med ett slags internt bandage som stabiliseras tills rätt behandling. "Det är en bro." Erythromers forskningslaboratorium flyttade precis från möss till kanintestning, men måste fortfarande genomgå testning på större djur- och icke-mänskliga primater innan mänskliga försök för FDA-godkännande. Med andra ord har de fortfarande en lång väg att gå.

Andra laboratorier har fokuserat på att härma blodpropparnas koagulationsfunktion, vilket är avgörande för att någon inte blöder ut. Materialingenjör Erin Laviks laboratorium vid University of Maryland, Baltimore County, utvecklar en syntetisk polymer nanostruktur som binds med trombocyter för att hjälpa dem att höja sig snabbare. I North Carolina State leder bioingenjör Ashley Brown en grupp när det gäller att utveckla syntetiska nano- och mikropartiklar som är dekorerade med specifika proteiner som hjälper till att öka den naturliga koagulationsprocessen. År 2016 grundade Sen Gupta biotechstarten Haima Therapeutics, vars trombocytersättare Synthoplate, för närvarande i preklinisk djurförsök. Sen Gupta sa att han förväntar sig att inleda säkerhets- och toxikologiska utvärderingar under FDA-krav om två eller tre år.

Både Erythromer och Haima Therapeutics är ungefär fem år från kommersialisering, säger grundarna.

När du försöker något som inte har gjorts tidigare, i ett område där många människor har misslyckats, är det ganska ödmjukt, till och med oroande, att tro att vi kanske skulle kunna komma lite längre, sa doktorn.

Åtminstone för tillfället förblir konstgjort blod en helig gral av traumemedicin.

31 procent rabatt på en Blendtec-mixer och andra bra erbjudanden som händer idag

31 procent rabatt på en Blendtec-mixer och andra bra erbjudanden som händer idag

Dessa prylar hjälper dig att väder varje storm

Dessa prylar hjälper dig att väder varje storm

En vetenskaplig kärleksfull dam kunde leda nästa House Science Committee

En vetenskaplig kärleksfull dam kunde leda nästa House Science Committee