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人造血临床试验2017年将启动,属世界首次

为了应对献血者不足的问题,世界各国科学家一直在着手研究血液的替代品——人造血。近日,英国国民健康服务体系(NHS)宣布,将于2017年开始进行人造血液的人体临床试验,这类试验在世界上尚属首次。

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血液是人体赖以为生的“河流”,它奔流不息,为人体各个部位输送营养与氧气,维持身体的正常运转。当失血量超过全身血量的20%时,生命就会受到威胁,因此在遇到重大失血情况时,输血是留住生命的最有效途径。


可是,人们献血的效率往往无法跟上社会所需的用血量。6月11日,2015全国血液管理大会公布,2014年中国大陆人口献血率为9.5‰,依然未达到世界卫生组织推荐的标准10‰。


这并非只是我国才面对的问题,世界上很多国家都存在血液供不应求的现象。去年,英国志愿献血者的人数减少了40%。而今年的“世界献血日”活动主题,也被定为“感谢您挽救我的生命”。


为了应对献血者不足的问题,世界各国科学家一直在着手研究血液的替代品——人造血。近日,英国国民健康服务体系(NHS)宣布,将于2017年开始进行人造血液的人体临床试验,这类试验在世界上尚属首次。


NHS表示,血液替代品的供应对于开展手术至关重要。对于拥有罕见血型的人来说,人造血液也是帮助他们的有效途径。更重要的是,在战争时期,突然涌现的大量伤员需要更多血液,一般来说,普通血液很难长时间存储、携带,因此在战场上,这些血液往往由那些没有受伤的战士提供。


“万能”的人造血


国际上对人造血的实验室研究始于2005年,由美国、英国、澳大利亚、日本等国率先领跑。2009年,美国军方研究机构开始与公司合作,从脐带干细胞制造人造红细胞。两年后,该实验室获得有功能的红细胞。之后,英国除国家卫生部所属血液研究机构外,剑桥、牛津和布里斯托等大学也在从事人造血液研发。


不过,在目前已知的人类血液中,血型包括ABO、Rh、Kidd、Kell、Duffy、MNS和Lewis七大类。人造血难道要制造所有的血型吗?


在NHS的报告中,研发的人造血血型只有一种——RH阴性的O型血,被称为“万能血”。其实,在七大类血型中,最为常见的是两大类:ABO和Rh。其中,A型血人体内携带A抗原,B型血人体内携带B抗原,同理AB型血的人身上拥有A、B两种抗原,而O型血中则不含任何一种抗原。而Rh类血型则包括50多种不同抗原。现实生活中,几乎99%的黄种人和85%的白种人携带的都是Rh阳性血,而不带其中任一抗原的红细胞称为Rh阴性红细胞。Rh阴性血非常少见。因此Rh阴性血也被称为“熊猫血”。这类红细胞可以输给任何Rh血型的受体。


“O型Rh阴性红细胞,即其细胞表面既没有ABO抗原,也没有Rh抗原,适用于任何ABO或Rh血型的输血受体。因此被誉为‘万能血’。”苏州大学唐仲英血液学研究中心教授王建荣告诉《中国科学报》记者。


“人造成分血”


当然,血液配型只是一方面,人造血需要与体内血液融合并发挥作用才算成功。全成分的人体血液中包括红细胞、白细胞、血小板、血浆等成分,但是目前人类还无法通过人造过程制作出全血。“世界上现在尚未有课题组做出完全替代体内血液的人造全血,一般只是成分血,比如只是补充血液中的血小板或者血红细胞等。”中国医学科学院血液学研究所研究员胡晓在接受《中国科学报》记者采访时解释说。而在NHS该研究项目中,科学家们也正是使用来自成年人和婴儿脐带血的造血干细胞进行红细胞培养。


具备红细胞的成分血液拥有普通血液的基本功能——向组织供氧。“人造红细胞,与体内造血系统生产的红细胞一样,通过红细胞内的血红蛋白行使功能,主要作用是为机体各组织运输进氧气,运输出二氧化碳。另外,它还需要对机体产生的酸碱物质起缓冲作用。”王建荣解释道。


从英国NHS进行的试验来看,他们人工培育的红细胞可以像普通红细胞一样正常工作。由于成熟的人类红细胞不含有细胞核,因此它们也不会出现异常增殖或癌变的问题。而且,人造血液不会比自然血液更易发生排异。因为“降低或消除免疫排异,是人造血液研发的主要内容之一。通过选择适当的干细胞或体细胞供体,并通过遗传工程手段编辑干细胞或体细胞的基因组,可以解决排异问题。”王建荣说。不过,生产出足够供应临床用量的红细胞依然是一个挑战。


依然困难重重


在近十年的人造血研究过程中,科学家们采取方式不一,大体可以分为三类。首先,人造血可以从造血干细胞、造血祖细胞体外诱导分化获得,这类造血干祖细胞可以从成人体内获得,也可以从分娩胎儿的脐带血中分离。这也是NHS采取的方式。


其次,人造血干细胞还可以从胚胎干细胞定向诱导分化获得。不过,由于这一方法需要破坏受精卵获取,因此受到伦理方面的争议。“针对这一方法,不论国内外都有相关规定,只能使用废弃的受精卵。”胡晓解释说。


最后一种则是人工诱导多能干细胞技术(iPS细胞技术)。这种技术可以用人体任何组织的体细胞经过重新“编程”后,定向诱导分化成红细胞或其他细胞。“我认为,这三个途径中,最后一个最有前景,但还有很多技术难点需要攻克,离实用距离尚远。”王建荣表示。


目前,人造血液研发的难点有三个方面,首先是定向分化或转分化的生物学精准调控问题,即如何让从人体内获得的起始细胞在体外培养条件下定向分化或转分化为有功能的目标细胞,即“人造血”,比如红细胞或者血小板。其次是解决供体受体间的免疫排异问题,这需要通过删除原本供体细胞中存在的血型抗原基因。最后则是规模化制造的效率问题,即如何使体外制造成本下降到病人能够承受。“前两个问题是实验室研究的主攻内容,目前解决得比较好。第三个问题的理想解决尚需时日。这也是很多高技术不能实用化的原因。”王建荣说。


而且,高昂的价格也是人造血无法推广的原因之一。“所以,目前血液的供应,最好的解决方案仍然是捐血。”王建荣表示。“未来,人类的研究方向是体外制造全血,这种人造血既有红细胞,又有白细胞、血小板等全血成分。”

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