Синтетическая кровь

Синтетическая кровь предназначена для воспроизведения основных функций натуральной крови, включая транспорт кислорода, иммунный ответ, свертывание крови и метаболическую поддержку. Кровь состоит из клеточных компонентов — эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов — и плазменной матрицы, которая переносит питательные вещества, сигнальные факторы и метаболические промежуточные продукты. Современные разработки в этой области сосредоточены в основном на отдельных компонентах: компании, такие как Hemarina и KaloCyte, работают над конкретными задачами, например транспортом кислорода и свертыванием, однако ни одна система пока не воспроизводит полную функциональность крови.

Эритроциты переносят кислород с помощью гемоглобина, и синтетические заменители стремятся имитировать эту функцию. Были разработаны кислородные переносчики на основе гемоглобина (HBOCs) и эмульсии перфторуглеродов для доставки кислорода в клинических ситуациях, таких как травмы и операции. Например, кислородный переносчик HemO2 от Hemarina использует гемоглобин морских червей. Однако эти продукты сталкиваются с такими проблемами, как оксидативный стресс и ограниченная стабильность в кровотоке, что снижает их эффективность при длительном использовании.

Лейкоциты играют ключевую роль в иммунном надзоре, контроле воспаления и восстановлении тканей. Исследования в области синтетических заменителей иммунных клеток включают наночастичные системы и созданные безклеточные рецепторы, предназначенные для нейтрализации патогенов или модуляции иммунного ответа. Эти подходы пока находятся на экспериментальной стадии и далеки от клинической или коммерческой реализации. Альтернативой может быть использование натуральных иммунных клеток, выращенных в биореакторах, но и это направление находится в зачаточной стадии.

Тромбоциты важны для свертывания крови: они прикрепляются к поврежденным сосудам и образуют сгустки. Искусственные тромбоциты, такие как разработки компании Haima Therapeutics, используют липидные или полимерные платформы для имитации этих свойств. Эти продукты исследуются для применения при травмах и в хирургии, где критически важно быстрое свертывание. Однако, несмотря на имитацию некоторых функций тромбоцитов, их интеграция в полный каскад свертывания ограничена, и их долгосрочное использование пока невозможно.

Плазма — это сложная смесь белков, метаболитов и сигнальных молекул, необходимых для метаболического баланса и межорганной коммуникации. Объемные заместители, такие как физиологический раствор или растворы альбумина, обеспечивают базовую замену плазмы, но лишены биологически активных факторов, необходимых для системной поддержки. Создание функциональной плазмы оказалось сложной задачей из-за недостаточного понимания специфических требований каждого органа, таких как факторы свертывания, вырабатываемые печенью, или гормоны, регулирующие работу почек. Современные синтетические продукты плазмы решают лишь узкие аспекты её функций, что ограничивает их применение в длительных или системных сценариях.

Хотя такие компании, как Hemarina и Haima Therapeutics, занимаются отдельными компонентами синтетической крови, создание полной интегрированной системы потребует значительных достижений в области биомолекулярного синтеза, технологий биореакторов и рекомбинантных методов.