ما مدى قرب العلماء من إنتاج الدم الاصطناعي؟ | أخبار العلوم والتكنولوجيا

يستكشف العلماء إنتاج الدم الاصطناعي وسط نقص في الدم والحاجة إلى عمليات نقل آمنة.

أظهرت دراسات من قبل منظمة الصحة العالمية (منظمة الصحة العالمية) أن ملايين الأشخاص يموتون على مستوى العالم كل عام بسبب عدم الوصول إلى الدم.

يحمل الدم الأكسجين في جميع أنحاء الجسم ويزيل منتجات النفايات ، من بين العديد من الوظائف الحرجة الأخرى.

تم استخدام الدم المزروع في المختبر على البشر في التجربة السريرية الأولى في عام 2022 ، وخاصة في المرضى الذين يعانون من مجموعات دم نادرة.

يعمل العلماء أيضًا على تطوير الدم الاصطناعي كجزء من الجهود المبذولة لدعم طب الطوارئ والجراحة والانتقال.

إذن ما مدى قرب العلماء من تطوير الدم الاصطناعي؟

ما هو الدم الاصطناعي؟

الدم الاصطناعي هو مصطلح واسع يتضمن كل من الدم المزروع والمختبر.

الدم الاصطناعي ، الذي لا يزال يجري دراسته ، هو بديل من صنع الإنسان تمامًا ولا يحتوي على خلايا بشرية. تحاكي هذه الجزيئات المهندسة وظيفة خلايا الدم عن طريق نقل الأكسجين. إنه مصمم بشكل أساسي للاستخدام في حالات الطوارئ أو الطب العسكري ، حيث يلزم توصيل الأكسجين الفوري ولكن مطابقة أنواع الدم أمر صعب.

على سبيل المثال ، استثمر جيش الولايات المتحدة 46 مليون دولار في تطوير الإريثرومر ، وهو بديل للدم الصناعي المصمم ليكون متوافقًا عالميًا ومستقرًا دون التبريد. لا يزال هذا المنتج يخضع للبحث والاختبار لإثبات سلامته وفعاليته.

من ناحية أخرى ، يتم إنشاء الدم المزروع في المختبر عن طريق زراعة خلايا الدم الحمراء البشرية في بيئة محكومة خارج الجسم.

وقال سيدريك جيفارت ، أستاذ طب نقل الدم في جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة ، بمجرد توفرها ، يمكن أن تجعل خلايا الدم المزروعة في المختبر أكثر فعالية. على سبيل المثال ، قد تكون الصفائح الدموية المزروعة في المختبر أفضل في إيقاف النزيف في مرضى الصدمات مقارنةً بتلك التي تم تقديمها لمرضى سرطان الدم ، الذين يتلقون الصفائح الدموية لمنع النزيف بدلاً من إيقاف النزيف النشط.

كيف يتم تصنيع الدم المزروع في المختبر؟

تبدأ هذه العملية بالخلايا الجذعية ، وهي خلايا خاصة يمكن أن تتطور إلى أنواع مختلفة من الخلايا في الجسم. وهي تشمل خلايا الدم الحمراء ، والصفائح الدموية (التي تساعد الدم على الجلطات) ، أو حتى خلايا الجلد ، اعتمادًا على مكان العثور على الخلايا الجذعية وكيف يتم تحفيزها.

يستخدم العلماء نوعًا معينًا من الخلايا التي تسمى الخلايا الجذعية المكونة للدم ، والتي تنتج جميع أنواع خلايا الدم ، بما في ذلك خلايا الدم البيضاء ، وخلايا الدم الحمراء والصفائح الدموية. تم العثور عليها في نخاع العظم – الأنسجة الرخوة داخل العظام – أو في دم المانح.

لتحويل هذه الخلايا الجذعية إلى خلايا الدم الحمراء ، يتم وضعها في إعداد مختبر وتعرض لعوامل النمو – المواد الطبيعية التي تساعد الخلايا على التطور.

على مدى عدة أسابيع ، تتغير الخلايا الجذعية تدريجياً إلى خلايا الدم الحمراء الناضجة وتعمل تمامًا مثل تلك الطبيعية.

أوضح Ghevaert أن العلماء قادرون على “تحرير الجينات” للخلايا الجذعية لزيادة إنتاج الدم وإزالة علامات فصيلة الدم. قد يسمح لهم ذلك بإنشاء دم يمكن إعطاؤه لأي شخص ، دون الحاجة إلى مطابقة أنواع الدم المحددة.

ما مدى قرب العلماء من إنتاج الدم الاصطناعي؟

توجد منتجات الدم المزروعة في المختبر أو الاصطناعية حاليًا فقط في مرحلة البحث والتطوير.

في عام 2022 ، كانت هناك تجربة سريرية في المملكة المتحدة علامة فارقة من خلال نقل خلايا الدم الحمراء التي تبرز في المختبر إلى متطوعين من البشر لتقييم معايير السلامة وطول العمر.

ستكون هناك حاجة إلى مزيد من التجارب قبل أن تتم الموافقة على هذا المنتج طبيا للاستخدام التجاري.

بالإضافة إلى ذلك ، يعد إنتاج الدم الذي يزرعه المختبر أكثر تكلفة من استخدام الدم المتبرع به.

في عام 2013 ، ذكرت وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للدفاع (DARPA) ، وهي وكالة حكومية أمريكية ، أن المواد الكيميائية المطلوبة لإنتاج وحدة واحدة من تكلفة الدم التي يتم زراعتها بأكثر من 90،000 دولار. من خلال التقدم في طرق الإنتاج ، تم تخفيض هذه التكلفة الآن إلى أقل من 5000 دولار لكل وحدة. بالمقارنة ، دفعت المستشفيات في الولايات المتحدة 215 دولارًا لكل وحدة من خلايا الدم الحمراء المتبرع بها في عام 2019.

هل تم استخدام الدم الاصطناعي في التجارب السريرية؟

نعم. تميزت تجربة سريرية 2022 في المملكة المتحدة بالمثال الأول لمثل هذا الإجراء.

دراسة أولية صغيرة في اليابان في عام 2022 تم اختبار حويصلات الهيموغلوبين ، مكونات الدم الاصطناعية الصغيرة المصممة لحمل الأكسجين بالطريقة التي تفعلها خلايا الدم الحمراء الحقيقية. درست الدراسة ما إذا كانت يمكن أن تكون بديلاً آمنًا وفعالًا لنقل الدم المنتظم.

شملت الدراسة 12 متطوعًا أصحاء من 20 إلى 50 ، مقسمة إلى ثلاث مجموعات. تلقت كل مجموعة حقنًا واحدًا عن طريق الوريد من حويصلات الهيموغلوبين بكميات متزايدة: 10 مل و 50 مل و 100 مل.

عانى بعض المشاركين من آثار جانبية خفيفة ، مثل الحمى والطفح الجلدي ، ولكن هذه القضايا حلت بسرعة. لم تكن هناك تغييرات كبيرة في العلامات الحيوية ، بما في ذلك ضغط الدم.

إلى أي مدى نحن من تصنيع الدم تجاريا؟

لا تزال هناك العديد من العقبات على الطريق إلى تصنيع الدم تجاريا.

وتشمل هذه مسألة كيفية زيادة الإنتاج لتلبية الطلب السريري مع ضمان سلامة ووظائف منتجات الدم المزروعة أو الاصطناعية.

بالإضافة إلى ذلك ، لا تزال المنظمون مثل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ووكالة الأدوية الأوروبية تحدد ما إذا كان ينبغي تصنيف الدم المزروع مع المختبر كعلاج أو دواء للخلايا ، مما سيحدد كيف سيتم تنظيمه.

وقال “هذا نوع جديد من المنتجات لأي منظم ، مما يعني أننا في منطقة غير معروفة”.

هل يمكن صنع الدم الاصطناعي لمجموعات الدم النادرة؟

نعم ، يمكن تصميم الدم المزروع في المختبر لأنواع الدم النادرة.

الدم الاصطناعي ، وهو خالي من الخلايا ، يحمل الأكسجين دون الحاجة إلى علامات فصيلة دم محددة. هذا يمكن أن يجعلها بديلاً عالميًا لعمليات النقل ، مما يقلل من الحاجة إلى التطابقات الدقيقة.

إلى جانب مجموعات دم ABO و Rhesus النموذجية ، حدد العلماء 36 نظامًا آخر من فئة الدم ، ولكل منها خصائص فريدة.

في المجموع ، يوجد أكثر من 600 مستضد مختلف – علامات صغيرة على سطح خلايا الدم الحمراء التي تساعد الجهاز المناعي على التعرف على الدم على أنه “آمن” أو “أجنبي”.

يعتبر نوع الدم نادرًا إذا كان يفتقر إلى المستضدات الشائعة التي يكون لدى معظم الناس أو يمتلكون مستضدات غير عادية لا يفعلها معظم الناس. هذا يجعل من الصعب العثور على المانحين المتوافقون لعمليات النقل.

يختلف تواتر أنواع الدم النادرة بين مختلف المجموعات السكانية والمجموعات العرقية ، مما يعني أن بعض الناس قد يواجهون صعوبة في العثور على تطابق دم آمن من غيرهم.

على سبيل المثال ، “Blood Blood” ، التي نشأت في الهند ، هي مجموعة فرعية نادرة من O Slood Form. مع تواتر أقل من واحد من بين كل 10000 شخص في جميع أنحاء العالم ، فهو الأكثر شيوعًا في الهند وإيران وأجزاء من جنوب شرق آسيا.

هل يمكن لإنشاء الدم الاصطناعي حل نقص الدم العالمي؟

يقول الخبراء إن الدم الاصطناعي لديه القدرة على تخفيف نقص الدم العالمي ، وخاصة في البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط.

وفقًا لـ منظمة الصحة العالمية ، يتم جمع ما يقرب من 118.5 مليون تبرع في الدم في جميع أنحاء العالم ، حيث تم جمع 40 في المائة في البلدان ذات الدخل المرتفع ، والتي تضم 16 في المائة فقط من سكان العالم.

تشير الدراسات الحديثة أيضًا إلى أن ما يقرب من 2000 وحدة من الدم لكل 100،000 شخص مطلوب لتلبية المطالب الطبية العالمية ، ومع ذلك يستمر النقص الشديد ، خاصة في أفريقيا جنوب الصحراء وجنوب آسيا وأوقيانوسيا.

في هذه المناطق ، حيث تكون إمدادات الدم منخفضة للغاية ، فإن معدلات الوفيات الناجمة عن النزيف أعلى بكثير من الدول الأكثر ثراءً.

إن المجتمعات الريفية في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل هي أصعب ضربة ، وتشكل “صحارى الدم”- المناطق التي لا يمكن أن يصل فيها أكثر من 75 في المائة من المرضى الذين يحتاجون إلى عمليات النقل إلى الدم.

ومع ذلك ، فإن تلك النقص ترجع في المقام الأول إلى تخزين الدم والوصول إلى مشكلات. على سبيل المثال ، مع وجود بنوك الدم على بعد ساعات ، يضطر الأطباء في هذه المناطق إلى تأخير أو إلغاء العمليات الجراحية لإنقاذ الحياة.

وقال جيفارت إن إحدى المزايا الرئيسية للدم المزروع في المختبر هي أيضًا قيمتها في مواقف الأزمات ، مثل الأوبئة أو الحروب أو الكوارث الطبيعية عندما تكون هناك زيادة مفاجئة في الطلب.