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将动物血变人血?硬核科技有望缓解临床血液短缺

时间:2021-07-22 13:13 来源:科技日报
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该人造血不受血型限制,无需配型,随需随用,适用包括“熊猫血型”在内的几乎所有血型人群;已建立的工艺技术及质量安全管理体系有效避免了病毒等病原微生物的感染风险;可稳定保存1年以上;因制造的原料来源广泛,通过大规模制备,可做到理论上相对的充足供应。

近日,西北大学国家微检测工程技术研究中心、西安血氧生物技术有限公司历时20年联合攻关,研发出目前全球最接近人类天然红细胞的替代品,该产品被业界誉为“人造万用血”。

该产品质量整体达到国际先进水平,关键指标国际领先。国家新药安全性评价中心的评估结果显示,该产品没有临床意义的副作用,猴和犬的模拟临床试验效果良好,支持进入Ⅰ期临床研究。

未来3—4年内,这一技术成果有望作为“突破性治疗药物”应用于临床。

研制生产人造血成各国追逐热点

临床血源短缺,导致医院临时取消或延迟手术的情况时有发生;受血库储备及配型限制,自然灾害发生时现场血液保障困难;受红细胞保存期不超过35天的限制,血源储备异常困难;常规献血中艾滋病、乙肝、丙肝等病毒可经血液传播,血液安全面临诸多挑战……

一方面,我国血液短缺、临床可供使用的血量匮乏;另一方面,受传统观念的影响,许多人认为“血者,水谷之精气也”“父精母血不可弃也”,导致我国公民献血率较低。

据中央电视台公布的数据,2019年我国献血率虽大幅上升,但仍仅为1.12%,由此导致我国平均每人每年血液使用量仅为3.57毫升,低于全球平均水平。

未来相当长的一段时期内,仅靠无偿献血模式很难改变血源短缺的现状。而人造血不仅能为临床提供充足的血液,还能保障血液安全。

人造血即血氧液,它能够用来代替真正的人类血液,以满足医疗上对血液的临床需求,缓解血液短缺。而且人造血标准化的生产流程能够确保其安全性,输入人造血不用再担心会感染艾滋病、肝炎等疾病,可最大程度降低输血相关传染病的风险。因此,研制和批量生产人造血成为当前各国争相追逐的热点。

我国人造血取得突破性成果

近年来,为缓解我国血源短缺的局面,西北大学国家微检测工程技术研究中心积极搭建红细胞代用品研发平台,组建了专门从事以动物血红蛋白为原料的血红蛋白载体研发的高科技企业——西安血氧生物技术有限公司。自2001年开始,西北大学国家微检测工程技术研究中心和西安血氧生物技术有限公司血氧液研发团队联合国内优势科研力量开展技术攻关,相继攻克了国际上同类产品存在的技术瓶颈。

2008—2020年,在国际上同类产品研究几乎停滞的情况下,该研发团队汲取国内外经验,在国家863计划、重大新药创制、重点研发计划等重大专项和陕西省多年连续的支持下,坚持不懈,最终取得了一系列重大技术突破,创建了这一领域的主要核心技术,如独特的不同分子大小聚合血红蛋白的偶联技术、不同携氧释氧血红蛋白分子合成技术等;建成了中试生产线,建立了稳定、可控和完整的生产工艺及质量控制体系。该研发团队目前拥有包括血红蛋白纯化、病毒灭活、聚合技术、还原技术、贮存技术等国家发明专利17项,拥有完全自主知识产权。

该研发团队研发的人造血以猪血为原料,将其中的血红蛋白提取出来,再经过戊二醛聚合以及其他加工修饰手段后形成一种血红蛋白聚合物,该聚合物具有携氧释氧和扩容的功效,可替代人类红细胞的功能。该研究团队有关负责人告诉记者,之所以选用猪血红蛋白是因为猪血红蛋白和人血红蛋白在结构上非常相近,免疫原性非常低;并且在我国,猪资源丰富、原料充足,有利于未来的产业化生产。

研发团队模拟临床手术和院外大出血的紧急救治,联合军事医学研究院和四川大学华西医院等单位建立大鼠、犬和猴等相关动物模型,证实了其研发的人造血在没有红细胞或合适血型的紧急情况下可成功挽救生命。研发团队对大鼠进行了300%的换血,即相当于把大鼠自身的血用该产品替换3遍,在自身红细胞仅剩5%左右、其余都是人造血的情况下,大鼠仍可存活至少12小时以上。反复试验结果充分证明了该人造血可有效替代红细胞向缺血组织器官供氧,并可维持机体的正常效能。

数据显示,该产品是目前国内外已报道的功能最接近人类红细胞的创新生物药物,具有类似天然人红细胞的携氧和运输二氧化碳的功能。其氧亲和力与人类天然红细胞接近,同时具有较强的排出二氧化碳的功能和抗氧化能力。

药物安全性是药物进入临床的首要考量因素。国外同类产品在研发过程中遇到或出现的诸如自由基氧化损伤、肾损伤、血管收缩、血压升高等不良反应,在该产品的安全性评价研究中均未出现。

此外,该人造血不受血型限制,无需配型,随需随用,适用包括“熊猫血型”在内的几乎所有血型人群;已建立的工艺技术及质量安全管理体系有效避免了病毒等病原微生物的感染风险;可稳定保存1年以上;因制造的原料来源广泛,通过大规模制备,可做到理论上相对的充足供应。这些优势为其申报临床研究和成功上市奠定了坚实的基础。

未来,该人造血有望为缓解我国临床血液短缺的现状,提供一种突破性创新药物和全新的治疗手段。

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干细胞人造血被寄予厚望

20世纪90年代,人类就已生产出了人造血。当时的人造血主要的研制类型有全氟化碳(PFC)、血红蛋白氧载体(HBOCs)和干细胞3种,但能够完全替代人血功能的人造血至今尚未面世。

PFC因其颜色呈白色,被形象地称为“白色血液”。PFC是直链或环状碳氢化合物的氟取代物,在常温常压下能溶解大量非极性气体,100毫升的PFC中氧气的溶解度约有45毫升。PFC配合输氧设备的使用,能让血液携带比普通情况下浓度更高的氧。作为血液替代品,PFC具有成本低廉、储存条件要求不高、适用各种血型、无输血传染病风险等优点,但由于其输注导致的副作用也不少见,导致近年来多项临床试验被终止。PFC也退出了市场。

HBOCs与血液大致类似。它呈暗红色或紫红色,由灭菌处理的血红蛋白制成,比PFC更符合人体生理特点,其代谢途径更接近机体正常的代谢途径。但是,天然的血红蛋白不能直接作为血液代用品,离开了红细胞的保护环境,血红蛋白的降解速度会非常快,可能导致肾损伤、血压升高,并且它会产生自由基,破坏心脏和其他器官。因此,需要对其进行化学修饰,方能应用于人体。目前主要采用的修饰方法包括氨基末端修饰、分子内交联、分子间交联等。目前美国生产的HBOCs产品已在南非和俄罗斯上市,并在美国本土有条件应用。

干细胞作为最新的一种研发类型,被科研人员寄予厚望。从免疫学的角度来说,由人类造血干细胞培育出的人造血是最接近天然血液的代用品。科学家正在积极开展利用干细胞研发人造血的各种研究。由人类干细胞制备的人造血制品在医学上的应用已经有较长时间。中国科研机构也在进行这类人造血的研究,其中部分研究取得了阶段性进展。

关闭此页 (责任编辑:华仁)

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