失血過多輸點兒人造血？人造血液真要來了嗎

北京日報客戶端 | 記者 王鴻良

據報道，英國國家醫療服務體系與布里斯托大學等研究機構不久前聯合開展了一項臨床試驗，首次將實驗室培養的紅細胞注入人體內。已經有兩名志願者接受了5至10毫升人造血液，目前身體狀況良好，尚未報告任何不良反應。

對於人造血液的追求，人類其實已經走過數十年的歷史，而英國的新試驗意味著人造血液研發進入了新時代

。我們邀請知名科普作者張田勘一起來聊聊這個話題。

人造血液嘗試始於七十多年前

1900年，奧地利醫學家卡爾·蘭德斯坦納發現了ABO血型，讓輸血救人成為了可能。

然而輸血既受到獻血者人數和獻血量的限制，還受制於血型。特別是第一次和第二次世界大戰期間，由於傷員失血過多卻沒有足夠的血源輸血，使一些本來可以挽回的生命喪失了。因此，研發人造血液以替代人自身血液的想法便產生了。到了20世紀中後期，由於獻血和輸血造成一些傳染病如艾滋病、乙肝、丙肝等的傳播和流行，也讓人對輸血用血產生恐懼，因此研發安全的人造血液更成為一種現實的選擇。

血液是一種特別的液體器官，其中的物質特別豐富，包括白細胞、紅細胞、血小板，以及大量的電解質、蛋白質等。由於人類全血成分非常複雜，人造全血幾乎是不可能的。因此，從最初到今天的人造血液都只是仿製了血液中的某些成分。從歷史發展的過程看，人造血液的型別可以分為：提高血容量的溶液；具有攜氧功能的氟碳化合物；提供氧氣的人工合成血紅蛋白或天然血紅蛋白；包含紅細胞和血小板的人造血；由幹細胞生成的紅細胞。現在，由幹細胞生成的紅細胞成為人造血液進入新時代的標誌。

1947年，右旋糖酐首次應用於臨床，這其實是最早的人造血液，因為右旋糖酐在人體內水解後會轉變成較低分子量的化合物，與血漿具有相同的膠體特性，會迅速代謝成葡萄糖，並能擴充血容量、維持血壓，因此可用於出血及外傷休克時急救。

1979年，一種新型的氟碳化合物乳劑作為人造血液首次在日本應用於人體單腎移植手術。不久，美國也報道了把這種人造血液輸給一位信仰宗教、拒絕輸血的老人治療血液病，獲得成功。這種人造血液是白色的，各種血型的人都能使用，也被稱為萬能血液。

氟碳化合物乳劑也稱氟碳代血液，是由全氟化合物組成的膠體超微乳劑，具有良好的攜氧能力，在一定濃度和氧分壓條件下，其氧溶解度為水的20倍，比血液高2倍，因此在攜氧功能上被認為可以替代血液。之後，這類氟碳化合物乳劑有了多種型別。

人造血紅蛋白出現

人造血液在後來發展為用人工合成血紅蛋白或天然血紅蛋白來攜氧，它們有一個全稱，叫做基於血紅蛋白的載氧溶液（HBOC）。其中比較突出的是Hemopure，這是一種化學性質穩定的牛血紅蛋白分子溶液。

與其他產品不同的是，Hemopure在室溫下（2℃至30℃）放置3年也還有極高的通用相容性和穩定性。它的體積是人紅細胞的千分之一，易於透過大失血患者形成的障礙性毛細血管，對缺血機體和缺氧組織器官或高原缺氧環境下的高危人群能快速高效補氧。由於這些特性，它可以代替心臟和腹部主動脈手術病人的部分輸血，因為它在手術中作為復甦液輸注能讓病人很好地耐受。該產品2001年在南非獲得人用許可，但是由於擔心瘋牛病傳播（人造血中可能包含朊病毒），後來臨床使用並不普遍。

另一種HBOC產品是Oxyglobin，在美國和歐洲獲准應用於治療狗的貧血（獸用人造血），但有不良反應，包括導致血管收縮、血壓升高、氧化應激，損傷血腦屏障內皮細胞，引起細胞凋亡，以及導致內皮、神經、腎鐵沉積等。

2019年，日本防衛醫科大學醫院的一個研究小組研發出了一種人造血液，包括人造紅細胞與人造血小板，被包裹在脂質體的囊泡之中。

把這種人造血液輸入受到嚴重傷害的兔子體內時，10只兔子中有6只倖存了下來，這個比例與接受真正血液輸血的兔子存活率相似。在該過程中，既沒有出現血液凝固，也沒有產生任何其他負面影響。這種人造血液可以在室溫下儲存超過一整年，並且沒有血型限制。

上述

所有人造血液的使用都有限，也並未普及，因為與真正的紅細胞和血液相比，還有很大差距。

英國人造血液新試驗

英國此次的人造血研究，除了現在的兩位受試者，之後還將有至少8名志願者參加這項試驗。所有志願者將間隔至少4個月接受兩次少量紅細胞輸入：一次為人造紅細胞，另外一次為天然紅細胞。英國這次的人造紅細胞是由人的幹細胞衍生而來，因此，從來源的豐富性和人體所能接受的程度來說，都要比以前的人造血液更好。由於這些特點，來源於幹細胞的人造血液被視為人造血液的新分水嶺。

這次研究是在幾年前一項研究的基礎上進行的。2017年，楊·弗雷恩等人在《自然通訊》上發表的一篇文章指出，從成人和臍帶血祖細胞體外生成紅細胞的方式尚未成熟，因此他們提出另一種生成紅細胞的方式，讓早期成體紅細胞永生化，從而可以連續供應紅細胞。永生化的紅細胞可有效分化為成熟的功能性網織紅細胞，並透過過濾分離而獲得。

現在，英國國家醫療服務體系血液與移植中心、布里斯托大學、劍橋大學等機構合作，在2017年這項研究的基礎上進行了世界上第一個人造紅細胞的臨床試驗。研究人員從健康人捐獻的約470毫升血液中分離出50萬個造血幹細胞，在實驗室裡培養出500億個紅細胞，最終篩選出約150億個成熟的適合輸入人體的紅細胞。

研究發現，這些從永生化細胞系分化而來的成熟紅細胞與體外培養的紅細胞在功能和分子水平上沒有差異，也沒有異常的蛋白表達。

但是，這些人造紅細胞是否能達到與人體紅細胞一樣的功能，還有待試驗期間和之後的觀察。由於人造紅細胞是由造血幹細胞培育而來，比從獻血者中獲得的紅細胞更新鮮，因此人造紅細胞輸血可維持更久的時間，相同時間內患者需要輸血的次數更少。

另外，人造紅細胞的服務物件是鐮狀細胞病、造血障礙和稀有血型失血者，一則這些病人難以獲得匹配的獻血，二則獻血輸血可能造成輸血反應，如受血者體內的抗體對獻血中的外來抗原相互作用產生溶血反應。

但是，

英國現在試驗的這種人造紅細胞也有缺點，一是產量少，二是價格昂貴，因而在使用上可能會受到限制。

研究發現造血新來源

對英國這種人造血液的缺點，也有解決方案，而且正在探索之中。普通人平均每200毫升血液中有2萬億個紅細胞。這就需要對人造紅細胞從來源和生成方式上加以改進，才能獲得更多的人造紅細胞，以供輸血之用。

美國哈佛大學和波士頓兒童醫院的研究團隊發表於2022年6月15日《自然》上的一篇文章指出，血細胞並非只來自血液幹細胞，而是可能也來自胚胎多能祖細胞。胚胎多能祖細胞會在胎兒時期到成年的過程中產生大部分血液，然後隨著年齡增長逐漸減少。

這個發現為血液生成提供了新的來源。讓成體血液幹細胞轉化為紅細胞是一種來源，但是，這種來源單一，而且量少。過去有研究人員提出，利用誘導多能幹細胞（iPSC）來製造血液，但是也要經過一系列的誘導和基因轉化，直到現在也還沒有獲得成功。

現在發現了胚胎多能祖細胞意味著造血有了新的來源。其一，可以透過生長因子或免疫訊號因子延長人體內胚胎多能祖細胞的壽命，這就有了製造血液的新來源。其二，可以用基因修飾的方式處理造血幹細胞，使它們更像胚胎多能祖細胞，這樣也能製造血液。

更重要的是，利用胚胎多能祖細胞製造血液能獲得全血形式的血液，由它們產生的血液包括紅細胞、白細胞和血小板等。因為，胚胎多能祖細胞實際上是比正常血液幹細胞更豐富的淋巴細胞來源。淋巴細胞在免疫反應中發揮著關鍵作用，包括B細胞和T細胞。這也意味著，如果能從體外培養胚胎多能祖細胞並製造出人造血液，可能比目前的人造紅細胞更全面、更實用，因為培養出來的人造血液既有紅細胞，也會有白細胞和血小板等。

所有這些研究都提示，

人造紅細胞有望突破，人造全血也有可能在未來研發出來，只是需要進一步探索人的血液源頭、產生機理和產生方式，把這些因素結合起來，大量製造可供臨床使用的人造血液甚至全血，都是有可能的。

圖片來源：視覺中國