人造血：应对血荒的“终极”答案

■袁以学，本报见习记者

为了解决献血者短缺的问题，世界各地的科学家一直在研究人工血液，一种血液的替代品。最近，英国国家卫生服务机构(NHS)宣布人工血液的人体临床试验将于2017年开始，这在世界上尚属首次。

血液是人体赖以生存的“河流”。它不停地流动，为人体的各个部位提供营养和氧气，维持身体的正常运转。当失血量超过全身血容量的20%时，生命将受到威胁，因此输血是在大失血情况下维持生命的最有效方法。

然而，献血的效率往往跟不上社会需要的血液量。6月11日，2015年全国血液管理大会宣布，2014年*献血率为9.5‰，仍未达到世界卫生组织推荐的10‰标准。

这不仅仅是我国面临的问题。世界上许多国家都缺乏血液。去年，英国自愿献血者的数量减少了40%。今年“世界献血日”的主题也定为“谢谢你救了我的命”。

为了解决献血者短缺的问题，世界各地的科学家一直在研究人工血液，一种血液的替代品。最近，英国国家卫生服务机构(NHS)宣布人工血液的人体临床试验将于2017年开始，这在世界上尚属首次。

国民健康服务系统称血液替代品的供应对手术至关重要。人工血液也是帮助血型罕见的人的有效方法。更重要的是，在战争期间，大量受伤的士兵突然出现，需要更多的血。一般来说，普通血液很难长期储存和携带。因此，在战场上，这些血通常是由没有受伤的士兵提供的。

“通用”人造血液

由美国、英国、澳大利亚、日本和其他国家领导的人工血液国际实验室研究始于2005年。2009年，美国军事研究机构开始与该公司合作，用脐带干细胞制造人造红细胞。两年后，实验室获得了功能性红细胞。从那以后，除了国家卫生部下属的血液研究所，剑桥、牛津和布里斯托尔等大学也从事人工血液的研究和开发。

然而，目前已知的人类血型包括ABO、Rh、Kidd、Kell、Duffy、MNS和Lewis。人造血液必须产生所有的血型吗？

在英国国民健康服务体系的报告中，只有一种人工血液被开发出来——RH阴性o型血，它被称为“通用血”。事实上，在七种血型中，最常见的是ABO血型和Rh血型。其中，甲型血在人体内携带抗原甲，乙型血在人体内携带抗原乙。类似地，A型血在人体内携带抗原A和抗原B，而O型血不含任何抗原。Rh血型包括50多种不同的抗原。在现实生活中，几乎99%的黄色人种和85%的白色人种携带Rh阳性血液，而没有任何抗原的红细胞被称为Rh阴性红细胞。Rh阴性血液非常罕见。因此，Rh阴性血也被称为“熊猫血”。这些红细胞可以输送到任何Rh血型受体。

“O型Rh阴性红细胞，即其细胞表面既无ABO抗原也无Rh抗原，适用于任何ABO或Rh血型的输血受体。因此，它被称为“万能血”。苏州大学唐仲英血液研究中心的教授王建荣告诉《中国科学》。

“人造血液成分”

当然，血型匹配只是一个方面。人造血液需要与体内的血液融合并发挥作用才能成功。全成分人类血液包括红细胞、白细胞、血小板、血浆和其他成分，但目前人类无法通过人工过程生产全血。“目前，世界上还没有研究小组已经制造出人造全血来完全替代体内的血液。一般来说，它只是血液成分，例如，它只补充血液中的血小板或红细胞。”中国医学科学院血液研究所研究员胡晓在接受《中国科学》采访时解释道。在英国国民健康服务体系的研究项目中，科学家还利用成人和婴儿脐带血中的造血干细胞进行红细胞培养。

红细胞成分血液具有普通血液的基本功能——向组织供氧。“人造红细胞，就像体内造血系统产生的红细胞一样，通过红细胞中的血红蛋白发挥作用。它们的主要功能是将氧气和二氧化碳输送到身体的各个组织。此外，它还需要缓冲人体产生的酸碱物质。”王建荣解释道。

根据英国国家医疗服务系统进行的测试，他们人工培养的红细胞可以像正常红细胞一样正常工作。因为成熟的人类红细胞不含细胞核，所以它们不会发生异常增殖或癌变。此外，人造血液并不比天然血液更容易被拒绝。因为“减少或消除免疫排斥”是人工血液研发的主要内容之一。排斥问题可以通过选择合适的干细胞或体细胞供体并通过基因工程编辑干细胞或体细胞的基因组来解决。”王建荣说。然而，生产足够的红细胞用于临床仍然是一个挑战。

仍然有许多困难。

在过去十年的人工血液研究中，科学家们采用了不同的方法，大致可以分为三类。首先，人工血液可以从造血干细胞和造血祖细胞中获得，在体外诱导分化。这种造血干祖细胞可以从成人中获得，也可以从分娩胎儿的脐带血中分离。这也是国民保健服务的方法。

其次，人类造血干细胞也可以通过定向诱导和分化从胚胎干细胞中获得。然而，由于需要中断受精卵的获取，这种方法受到伦理争议。“对于这种方法，无论国内外有无相关规定，只能使用废弃的受精卵。”胡晓解释道。

最后是人工诱导多能干细胞技术(iPS细胞技术)。该技术可用于定向诱导和分化任何人组织的体细胞为红细胞或重编程后的其他细胞。“我认为这三种方法中的最后一种是最有希望的，但仍有许多技术难题需要克服，而且远远不切实际。”王建荣说。

目前，人工血液的研究和开发有三个难点。首先，存在定向分化或转分化的精确生物学调节的问题，即如何在体外培养的条件下使从人体获得的初始细胞定向分化或转分化为功能性靶细胞，即“人工血液”，如红细胞或血小板。二是解决供者和受者之间的免疫排斥问题，这需要删除原供者细胞中存在的血型抗原基因。最后，还有大规模制造的效率问题，即如何将体外制造的成本降低到患者能够承受的水平。“前两个问题是实验室研究的主要内容，目前解决得比较好。第三个问题的理想解决方案需要一些时间。这也是许多高科技无法应用的原因。”王建荣说。

此外，高昂的价格也是人造血液无法普及的原因之一。"因此，目前血液供应的最佳解决方案仍然是献血."王建荣说。“将来，人类的研究方向是制造体外全血。这种人造血液不仅含有红细胞，还含有全血成分，如白细胞和血小板。”

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速溶血

面对长期困扰医学界的血液短缺问题，科学家们除了研究人工血液外，还在努力开发“速溶血液”。

早在2003年，美国科学家就发明了“即时”血液技术。这种新型的“速溶”血液是通过干燥献血者的血液并去除水分制成的。经过简单的处理，它可以很快恢复到正常的液态。与新鲜血液相比，“速溶”血液的保质期为几年，而普通液体血液的保质期只有42天左右。此后，以色列也进行了相关研究。然而，由于快速溶血恢复后的携氧能力无法与新鲜血液相比，因此尚未得到广泛应用。

2013年，罗马尼亚科学家用从海洋蠕虫中提取的水、盐和蚯蚓血红蛋白“创造”了一种人造血液。它有望在未来用于人体血液供应。在小鼠实验中没有发现副作用。研究人员指出，与普通血红蛋白不同，蚯蚓血红蛋白在受到化学和机械压力时可以保持稳定。当时媒体报道说，这项实验仍然需要一到两年的临床试验。(原曲排序)

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