Кровь выполняет сразу несколько биологических функций в организме, но еще больше — символических в культуре. На полутысяче страниц "Истории крови. От первобытных ритуалов к научным открытиям" Марк Бугаертс рассказывает обо всем или почти обо всем, что может прийти на ум: о священном Граале, кровопускании, расизме, кровной мести, допинге, всевозможных биотехнологических разработках. В приведенном отрывке Бугаертс пишет, как кровь пробовали заменить физраствором, свободным гемоглобином, даже коровьим молоком, и о последних, более удачных разработках.
Поскольку кровь считается едва ли не самым важным компонентом человеческого организма, вскоре станет ясно, что чрезмерная ее потеря может привести к смерти. Так начинается поиск заменителей. Хотя в период фараонов питье крови было средством исцеления, вскоре стало очевидно, что это не восстанавливает кровообращение. Тем не менее три тысячи лет спустя инки все еще верили, что выпитая кровь принесенного в жертву врага может увеличить или восстановить силы.
Лишь в 1628 году Уильям Гарвей впервые изложит свое видение сердечно-сосудистой системы и кровообращения в организме и начнет думать о прямых заменителях крови. Будут испробованы десятки веществ, включая мочу, овечью кровь, молоко, даже пиво и растворы опия. Само собой, большинству пациентов станет еще хуже после такой операции, нежели было до нее.
Самыми печальными можно считать эксперименты Гайларда Томаса в конце XIX века. В своей публикации 1878 года Томас с энтузиазмом утверждал, что его "молочные вливания" (или внутривенное введение коровьего молока) могут спасти бесчисленные жизни. Позже он предположил, что молоко и человеческая лимфа очень похожи (с внешней точки зрения) и поэтому могут быть взаимозаменяемы. В своей публикации он описал трех умирающих пациентов, которым ввел около 150 миллилитров свежего коровьего молока. Один из трех пациентов выжил. Двое других умерли, но, конечно, Томас связал их смерти с причинами, вызванными чем угодно, но не его лечением.
Поиск безопасного заменителя крови, который мог одновременно обеспечить объем и гарантировать транспортировку кислорода, стал своего рода святым Граалем для травматологии и военной медицины в последующие века. Первая жидкость, служащая заменой крови, по крайней мере по объему, была разработана Сиднеем Рингером в 1882 году и вошла в историю как раствор Рингера. Он состоял из простой композиции: стерильной дистиллированной воды с NaCl, KCl и CaCl, в состав которой впоследствии были внесены некоторые изменения (в том числе лактат и другие буферы). Жидкость сразу же продемонстрировала свою эффективность при низком кровяном давлении у пациентов, потерявших много крови. Таким образом удалось увеличить объем. Замена пропускной способности кислорода оказалась намного сложнее.
К началу XX века стало известно, что эритроциты играют ключевую роль в транспортировке кислорода из легких в ткани органов и что их содержит белок гемоглобин (эритроциты содержат гемоглобин, а не наоборот — прим. ТАСС).
Следующим логическим шагом было больше не использовать клеточные имитаторы, а выделять молекулы чистого гемоглобина из клетки для доставки кислорода к тканям. Это казалось весьма привлекательным, потому что больше не надо было иметь дело с раздражающими группами крови (присутствующими на мембране, оболочке вокруг гемоглобина). Больше не возникало проблем с совместимостью и нехваткой доноров. Уже в 1933 году Уильям Амберсон проводит эксперименты на кошках, в которых животные сначала подвергались обширному кровопусканию, а затем им вводили состав свободного гемоглобина, растворенного в проверенном временем растворе Рингера. Многие кошки погибли из-за повреждения почек, но эта группа исследователей все же решила применить раствор гемоглобина к четырнадцати обескровленным пациентам. Половина испытуемых скончалась от необратимого повреждения почек. Амберсону пришлось прекратить свои эксперименты.
Тем не менее идея осталась. Благодаря Второй мировой войне и военно-промышленному комплексу исследования по поиску искусственной крови (искусственного гемоглобина или молекул, транспортирующих кислород) и их финансирование набирают обороты. Такие заменители, как альбумин, даже в лиофилизированной форме (способ мягкой сушки веществ, при котором высушиваемый препарат замораживается, а потом помещается в вакуумную камеру, где и происходит возгонка (сублимация) растворителя) и готовый к использованию на поле боя (см. ранее), теперь были доступны для пациентов с шоком, но транспортировка кислорода оставалась проблемой.
Сначала были обнаружены способы очищения гемоглобина от остального содержимого эритроцитов (стромы). Так раствор, по крайней мере у лабораторных животных, больше не приводил к мгновенной почечной дисфункции. Затем было важно найти метод, предотвращающий отторжение введенного раствора гемоглобина в организме пациента, чтобы эффект от переливания мог длиться дольше. В результате появились три исследовательские группы, занимающиеся этой проблемой, две из которых принадлежали военным силам США. Каждая из них спонсировалась индивидуальным промышленным партнером, они проводили более масштабные исследования на людях независимо друг от друга. И начинается гонка за первенство.
Самой крупной (и влиятельной) из сторон была, несомненно, Baxter Healthcare. В 1985 году они запатентовали технологию военных США, которая использовала ветхие единицы красных кровяных клеток в качестве источников высокоочищенного, отфильтрованного и свободного от стромы гемоглобина (HemAssist).
Второй исследовательской группой была Northfield, которая также использовала препарат человеческого гемоглобина из военных исследований (PolyHeme). Они значительно отставали, их первые исследования начались в 1990-х годах.
Компания BioPure, в свою очередь, работала с бычьей кровью и очищенным от нее гемоглобином. После двух предыдущих неудачных попыток с продуктами первого и второго поколений (утилизированных из-за чрезмерной токсичности) они в итоге произвели Hemopure — бычий гемоглобин третьего поколения, который прошел испытания на животных и может использоваться на людях с 2000 года.
Однако энтузиазм продлился недолго. Ни один из трех продуктов не соответствовал необходимым критериям безопасности, и когда данные этих кислородозамещающих кровезаменителей сопоставят (в так называемом метаанализе — статистический прием для объединения вещей, которые на самом деле нельзя объединить), станет ясно, что у пациентов, получавших экспериментальный продукт, риск смерти был на 30% выше по сравнению с обыкновенными переливаниями крови, а риск повышения артериального давления и даже сердечных приступов во время лечения увеличился в 2,7 раза.
Baxter прекратил все исследования новых заменителей гемоглобина в 2009 году, Northfield обанкротился в 2009 году, у BioPure дела тоже шли неважно. Несмотря на то что их продукт не был разрешен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами в Соединенных Штатах, они продолжали продавать его, например в Южную Африку и Россию.
Но довольно скоро на побережье появятся новые группы исследователей, у каждой из которых будет собственный переносчик кислорода на основе гемоглобина, такие как HemoBioTech, Sangart и Oxygenix. Они полностью сфокусировались на строении гемоглобина. Стало известно, что гемоглобин спрятан в маленькой клетке (эритроцит), поскольку его свободная молекула весьма вредна. Поэтому люди сейчас всеми силами пытаются поместить молекулы гемоглобина в искусственные шарики жира (липосомы) или микроскопические частицы (наноразмерные пакеты). Цель заключается в том, чтобы создать действительно искусственные клетки, пустые пакеты, в которые, помимо гемоглобина, могут быть введены другие молекулы, ферменты и поглотители свободных радикалов. Эти поглотители должны поглощать радикалы, генерируемые кислородом, и нейтрализовать любые окислительные повреждения. Таким образом, исследователи все точнее и точнее воспроизводили оригинальное строение продукта.
И так останется только давняя мечта гематологов, а именно выращивание крови. С начала 1960-х годов были приложены значительные усилия, чтобы стимулировать кроветворные стволовые клетки из костного мозга или пуповинной крови к производству зрелых клеток крови. Но имелись огромные логистические проблемы: для производства одного пакета крови (по оценкам, от 2 трлн эритроцитов) потребовалось бы несколько тысяч литров питательной среды и половина футбольного поля, чтобы все это разлить. Ко всеобщему разочарованию, понадобилось еще почти пятьдесят лет, примерно до 2010 года, чтобы плюрипотентные стволовые клетки (эмбриональные или генетически индуцированные, ИПСК) стали клинически доступными и привели к созданию первых миллилитров настоящей крови. За последние годы темпы увеличиваются: эффективные биореакторы в значительной степени решают проблему логистики, и первые пакеты с выращенной кровью уже хранятся на полках. В настоящее время производственные затраты все еще слишком высоки (приблизительно 10 тысяч евро на 100 миллилитров крови), а процедура выращивания занимает слишком много времени (от нескольких недель до месяцев). Но важным остается тот факт, что теперь можно сделать кровь, которая будет немедленно доступна и полностью совместима для всех. В конце концов, стволовые клетки происходят от так называемых универсальных доноров (включая 0-отрицательных) и гарантированно не содержат гепатита, СПИДа или других вирусов.
И поскольку мы говорим об эритроцитах без ядра, отпадает и нужда в необходимых генетических модификациях. В результате культивирования образуется большое количество молодых эритроцитов (классическая донорская кровь представляет собой смесь старых и молодых), мы можем ожидать, что эффект от переливания культивируемой крови будет дольше и переливание придется проводить реже.
И все же мы все еще очень далеки от настоящего кровезаменителя. Ведь помимо транспорта кислорода кровь также отвечает за иммунную систему, свертывание, транспортировку белков, жиров и питательных веществ... Во всем мире ежегодная потребность в переливаемой крови или ее компонентах по-прежнему оценивается примерно в 100 миллионов единиц.