कृत्रिम रक्त का इतिहास: शव, बैल और व्हेल कैसे दाता बन गए

आज, रूस 20 अप्रैल, 1832 को हुई घटना के सम्मान में शुरू किए गए राष्ट्रीय डोनर दिवस को मनाता है। उस दिन, सेंट पीटर्सबर्ग के प्रसूति विशेषज्ञ आंद्रेई वुल्फ ने पहली बार रक्तस्राव के साथ एक महिला को रक्त आधान सफलतापूर्वक किया।

अकेले मास्को को प्रतिदिन 200 लीटर से अधिक रक्त की आवश्यकता होती है। औसतन, अकेले राजधानी में, प्रति वर्ष 50 हजार लीटर दाता रक्त घटकों को ट्रांसफ़्यूड किया जाता है - बाकी रूस के अन्य क्षेत्रों से "जोड़ा" जाता है। यह कहने के लिए नहीं कि कहीं न कहीं देश में दानदाताओं की एक बड़ी सांद्रता है - पूरी मांग को सुनिश्चित करने के लिए, यह आवश्यक है कि प्रत्येक हजार लोगों के लिए 40-60 लोग हों, लेकिन यह आंकड़ा कम है और वर्षों में नहीं बढ़ता है।

वेलकम मेल के माध्यम से। हम नियमित रूप से दान परियोजनाओं के बारे में बात करते हैं जिसमें हर कोई भाग ले सकता है - एक दाता के रूप में। लेकिन चूंकि "प्राकृतिक" स्रोत से पर्याप्त रक्त नहीं है, तो विकल्प की तलाश की जानी चाहिए। हम यह पता लगाएंगे कि इसके असीमित भंडार कहां छिपे होने चाहिए।

सबसे सुरक्षित रक्त

शुरू करने के लिए, लोग दूसरे की कमी के लिए दाता सहायता का उपयोग करते हैं। रक्त दाता से स्वयं कई खतरों का स्रोत हो सकता है। कभी-कभी लोग बिना किसी संदेह के सभी प्रकार के संक्रमणों के वाहक होते हैं। एक त्वरित परीक्षण एड्स, हेपेटाइटिस, सिफलिस के लिए रक्त की जांच करता है, लेकिन अन्य वायरस और संक्रमण का तुरंत पता नहीं लगाया जा सकता है यदि दाता खुद उनके बारे में नहीं जानता है।

सुरक्षात्मक उपायों के बावजूद, विभिन्न वायरस अक्सर रक्त के साथ संचरित होते हैं। उदाहरण के लिए, हरपीज, साइटोमेगालोवायरस, पेपिलोमावायरस। हेपेटाइटिस भी कभी-कभी फैलता है, क्योंकि रक्त प्रवाह में प्रवेश करने के कुछ महीनों बाद ही परीक्षण हेपेटाइटिस की उपस्थिति निर्धारित कर सकते हैं।
ताजा रक्त केवल 42 दिनों (लगभग) के लिए संग्रहीत किया जा सकता है और केवल कुछ घंटों में ठंडा हो सकता है। अमेरिकी आंकड़े कहते हैं कि एक दिन में लगभग 46 लोग खून की कमी के कारण मर जाते हैं - और यह एक और कारण है कि वैज्ञानिक (न केवल राज्यों में) एक उपयुक्त रक्त विकल्प खोजने के लिए दशकों से काम कर रहे हैं।

कृत्रिम रक्त सभी समस्याओं को बचाएगा। कृत्रिम रक्त वास्तविक से बेहतर हो सकता है। कल्पना करें कि यह किसी भी समूह के रोगियों के लिए उपयुक्त है, यह सामान्य रक्त की तुलना में लंबे समय तक संग्रहीत किया जाता है और अधिक कोमल परिस्थितियों में, यह जल्दी और बड़ी मात्रा में बनाया जाता है। इसके अलावा, कृत्रिम रक्त की लागत को दाताओं से रक्त की लागत से कम किया जा सकता है।

हीमोग्लोबिन का संकट

कृत्रिम रक्त बनाने का प्रयास लगभग 60 वर्षों से चल रहा है। और अगर हम एक आधार के रूप में सोवियत सर्जन व्लादिमीर शमोव के कैडेवरिक रक्त आधान पर प्रयोग करते हैं, तो पहली बार 1928 में किया गया था, यह पता चला है कि सामान्य रक्तदाताओं से नहीं ब्लड ट्रांसफ्यूजन का मार्ग लगभग 90 वर्ष है।

इसमें फाइब्रिनोजेन प्रोटीन की कमी के कारण कैडेवरिक रक्त का थक्का नहीं जमता है, इसे भंडारण के लिए स्टेबलाइजर के अतिरिक्त की आवश्यकता नहीं होती है, और किसी भी रक्त समूह वाले रोगी को स्थानांतरित किया जा सकता है। आप इसे काफी प्राप्त कर सकते हैं - औसतन एक लाश आपको 2.9 लीटर रक्त तैयार करने की अनुमति देती है।

1930 में, सोवियत सर्जन और वैज्ञानिक सर्गेई यूडिन ने पहली बार एक क्लिनिक में रक्त आधान का उपयोग अचानक लोगों के लिए किया। इसके बाद, द्वितीय विश्व युद्ध के वर्षों के दौरान प्राप्त अनुभव को सफलतापूर्वक लागू किया गया था, जब मृतकों से प्राप्त रक्त अक्सर घायल सैनिकों के जीवित रहने का एकमात्र मौका बन जाता था।

सिंथेटिक रक्त के साथ पहला, अपेक्षाकृत सफल प्रयोग पिछली शताब्दी के 80 के दशक में शुरू हुआ, जब वैज्ञानिकों ने अंगों को ऑक्सीजन वितरण की समस्या को हल करने की कोशिश की। कृत्रिम कोशिकाओं को शुद्ध मानव हीमोग्लोबिन से बनाया गया था जो प्रोटीन ऑक्सीजन ले जाता है। हालांकि, यह पता चला कि कोशिका के बाहर हीमोग्लोबिन अंगों के साथ खराब संपर्क करता है, ऊतक को नुकसान पहुंचाता है और वाहिकासंकीर्णन की ओर जाता है। पहले रक्त के विकल्प के नैदानिक ​​परीक्षणों के दौरान, कुछ रोगियों को स्ट्रोक का सामना करना पड़ा। प्रयोगों का अंत नहीं हुआ, बस रक्त के विकल्प में हीमोग्लोबिन के अणुओं को एक विशेष सिंथेटिक बहुलक का एक कोटिंग मिला।

रक्त। सिर्फ पानी मिलाएं

संरक्षित अणु पाउडर हैं जो पानी डालकर कहीं भी उपयोग किए जा सकते हैं। सिंथेटिक कोशिकाओं का उपयोग किसी भी प्रकार के रक्त के साथ किया जा सकता है और कमरे के तापमान पर लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। हालांकि, वे गंभीर रक्त हानि के साथ मदद नहीं करेंगे और केवल दाता से वास्तविक रक्त का आधान होने तक रोगी का समर्थन करेंगे।

एक अन्य अध्ययन में, हीमोग्लोबिन के बजाय पेरफ्लोरोकार्बन का उपयोग किया गया था। ये हाइड्रोकार्बन हैं जिसमें सभी हाइड्रोजन परमाणुओं को फ्लोरीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। वे ऑक्सीजन सहित विभिन्न गैसों की एक बड़ी संख्या को भंग करने में सक्षम हैं।

इन बोतलों में ऑक्सीक्वायट होता है, जो एक सफेद कृत्रिम रक्त है जो कई पेरफ्लुओरोकार्बन से बना होता है

फ़्लोसोल-डीए -20 पेरफ़्लोरोकार्बन हीमोग्लोबिन विकल्प जापान में विकसित किया गया था और पहली बार नवंबर 1979 में संयुक्त राज्य अमेरिका में इसका परीक्षण किया गया था। इसे प्राप्त करने वाले पहले रोगी थे जिन्होंने धार्मिक कारणों से रक्त आधान से इनकार कर दिया था। 1989 से 1992 तक, 40,000 से अधिक लोगों ने फ्लुसोल का उपयोग किया। दवा के भंडारण और इसकी उच्च लागत में कठिनाइयों के कारण, इसकी लोकप्रियता में गिरावट आई और उत्पादन बंद हो गया। 2014 में, ऑक्सीकाइट पेरफ्लोरोकार्बन दिखाई दिया, लेकिन अज्ञात कारणों से परीक्षणों पर अंकुश लगाया गया।

गोजातीय हीमोग्लोबिन पर आधारित रक्त विकल्प बनाने का भी प्रयास किया गया। हेमोप्योर ऑक्सीजन वाहक 36 महीनों के लिए कमरे के तापमान पर स्थिर था और सभी रक्त प्रकारों के साथ संगत है। हेमोपुर ने अप्रैल 2001 में दक्षिण अफ्रीका में वाणिज्यिक बिक्री के लिए मंजूरी दे दी। 2009 में, निर्माता हेमोपुर संयुक्त राज्य अमेरिका में मनुष्यों के उत्पाद का परीक्षण करने की अनुमति के बिना दिवालिया हो गया।

नकल करने वालों का कांटेदार रास्ता

हीमोग्लोबिन अणुओं के लिए एक बहुलक कोटिंग लागू करना एक श्रमसाध्य प्रक्रिया है जो कृत्रिम रक्त की लागत को कम नहीं करता है। इसके अलावा, हीमोग्लोबिन समस्या का केवल एक हिस्सा है। कोशिकाओं (लाल रक्त कोशिकाओं, प्लेटलेट्स और सफेद रक्त कोशिकाओं) के प्रत्येक सेट का शरीर के लिए अपना अलग अर्थ है। रक्त के विकल्प के क्षेत्र में विकास मुख्य रूप से रक्त के केवल एक कार्य को पुन: पेश करने के उद्देश्य से होता है: ऑक्सीजन के साथ ऊतकों की आपूर्ति। दूसरे शब्दों में, ऑक्सीजन परिवहन लाल रक्त कोशिकाओं के बाहर का क्षेत्र वैज्ञानिकों के लिए खतरों का एक अगम्य है।

जैसा कि बायोफिजिसिस्ट मिखाइल पेंटेलेव ने कृत्रिम रक्त की समस्याओं के बारे में एक लेख में बताया , हाल के वर्षों में प्लेटलेट्स की नकल के क्षेत्र में काफी प्रगति करना संभव हो गया है, जो छोटे रक्तस्राव के साथ चोटों की मरम्मत के लिए जिम्मेदार हैं। वैज्ञानिक एक लाइपोसोम या नैनोकैपलस सैकड़ों नैनोमीटर आकार में लेते हैं और उसमें आवश्यक प्रोटीन डालते हैं। कृत्रिम प्लेटलेट्स आपको उन कुछ प्लेटलेट्स के लिए एक पैर जमाने की अनुमति देता है जो एक व्यक्ति को अभी भी गंभीर रक्त हानि के साथ है। लेकिन जब शरीर की अपनी प्लेटलेट्स नहीं होती हैं, तो कृत्रिम लोग मदद नहीं करेंगे।

इस तथ्य के बावजूद कि कृत्रिम प्लेटलेट्स में वास्तविक जीवित कोशिकाओं के सभी कार्य नहीं होते हैं, वे आपातकालीन मामलों में रक्तस्राव को सफलतापूर्वक रोक सकते हैं।

यह समुद्र के कीड़े से खून की तरह दिखता है

सही प्रोटीन के साथ आप कई दिलचस्प चीजें कर सकते हैं। बाबेश-बोवाई विश्वविद्यालय के रोमानियाई वैज्ञानिकों ने लौह युक्त प्रोटीन हेमिथ्रिन पर आधारित एक कृत्रिम रक्त विकल्प बनाया , जिसका उपयोग समुद्री कीड़े की कुछ प्रजातियां ऑक्सीजन के परिवहन के लिए करती हैं। राइस विश्वविद्यालय में जैव रसायन विज्ञानियों की टीम गहरी हो गई और व्हेल की मांसपेशियों से प्रोटीन का उपयोग करना शुरू कर दिया। यह पता चला कि व्हेल में मायोग्लोबिन होता है , जो मानव रक्त से हीमोग्लोबिन के समान मांसपेशियों में ऑक्सीजन जमा करता है। गहरे समुद्र में रहने वाले जानवरों की मांसपेशियों में ऑक्सीजन की बड़ी आपूर्ति होती है, जो लंबे समय तक सतह पर नहीं रह सकते हैं। व्हेल प्रोटीन के अध्ययन के आधार पर, कृत्रिम लाल रक्त कोशिकाओं में हीमोग्लोबिन संश्लेषण की क्षमता को बढ़ाना संभव होगा।

सफेद रक्त कोशिकाओं के साथ चीजें बहुत खराब होती हैं, जो शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली का एक अभिन्न अंग हैं। वही लाल रक्त कोशिकाओं, ऑक्सीजन वाहक, को कृत्रिम एनालॉग्स से बदला जा सकता है - उदाहरण के लिए, रूस में निर्मित पेर्फ्लुओरन। ल्यूकोसाइट्स के लिए, स्टेम कोशिकाओं से बेहतर कुछ भी आविष्कार नहीं किया गया था, लेकिन जिस तरह से एक नए मेजबान के खिलाफ कोशिकाओं के आक्रामक कार्यों से जुड़ी बहुत मुश्किलें थीं।

Nanokrov

रॉबर्ट फ्रीटास, काल्पनिक आणविक नैनो प्रौद्योगिकी और काल्पनिक चिकित्सा नैनोरोबोटेक्नोलॉजी के संभावित चिकित्सा उपयोग के पहले तकनीकी अध्ययन के लेखक ने एक कृत्रिम लाल रक्त कोशिका बनाने के लिए एक विस्तृत परियोजना विकसित की है, जिसे उन्होंने "रेस्पिरोसाइट" कहा।

2002 में, अपनी पुस्तक रोबोब्लड (रोबोट रक्त) में फ्रीटास ने कृत्रिम रक्त की अवधारणा का प्रस्ताव रखा, जिसमें जैविक कोशिकाओं के बजाय 500 ट्रिलियन नैनोरोबोट होंगे। फ्रीटास एक जटिल मल्टी-सेगमेंट नैनोटेक्नोलॉजिकल मेडिकल रोबोट सिस्टम के रूप में भविष्य के रक्त का प्रतिनिधित्व करता है जो गैसों, ग्लूकोज, हार्मोन का आदान-प्रदान करने में सक्षम है, अपशिष्ट सेल घटकों को हटाता है, साइटोप्लाज्म के विभाजन की प्रक्रिया को पूरा करता है, आदि।

जिस समय यह अवधारणा बनाई गई थी, वह काम शानदार लग रहा था, लेकिन 15 साल बाद, यानी अब, 2017 में, जापानी वैज्ञानिकों ने डीएनए द्वारा नियंत्रित एक बायोमोलेक्यूलर माइक्रोबॉट बनाने की घोषणा की। जापानी शोधकर्ताओं ने नैनो-प्रौद्योगिकी के सबसे जटिल कार्यों में से एक को हल किया है - उन्होंने सिंथेटिक सिंगल-स्ट्रैंड डीएनए के उपयोग के माध्यम से डिवाइस को स्थानांतरित करने के लिए एक तंत्र प्रदान किया।

2016 में, स्विस वैज्ञानिकों ने एक व्यक्ति के अंदर संचालन करने में सक्षम नैनोरोबोट के एक प्रोटोटाइप के निर्माण पर जर्नल नेचर कम्युनिकेशन में एक अध्ययन प्रकाशित किया। डिजाइन में कोई इंजन या कठोर जोड़ नहीं हैं, और शरीर स्वयं जीवित ऊतकों के साथ एक हाइड्रोजेल से बना है। इस मामले में आंदोलन चुंबकीय नैनोकणों और एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के कारण है।

इन अध्ययनों द्वारा निर्देशित फ्रीटास, आशावादी बनी हुई है: वह आश्वस्त है कि 20-30 वर्षों में ग्लूकोज और ऑक्सीजन द्वारा संचालित मानव रक्त को नैनोरोबोट्स से बदलना संभव होगा। जापानी वैज्ञानिकों ने पहले ही यह जान लिया है कि शरीर के ग्लूकोज से बिजली का उत्पादन कैसे किया जाता है।

स्टेम सेल रक्त

अस्थि मज्जा से प्राप्त हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाएं सभी प्रकार की रक्त कोशिकाओं को जन्म देती हैं

2008 में, मानव अंगों से प्राप्त प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं (विभिन्न कार्यों को प्राप्त करने में सक्षम) से रक्त कोशिकाओं के उत्पादन को स्थापित करना संभव था। स्टेम कोशिकाएं लाल रक्त कोशिकाओं का सबसे अच्छा स्रोत साबित हुई हैं।

2011 में, पियरे और मैरी क्यूरी (फ्रांस) विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला-विकसित लाल रक्त कोशिकाओं के स्वयंसेवकों के लिए पहले छोटे आधान का प्रदर्शन किया। इन कोशिकाओं ने सामान्य लाल रक्त कोशिकाओं की तरह ही व्यवहार किया, उनमें से लगभग 50% रक्त संक्रमण के 26 दिनों के बाद भी रक्त में घूम रहे हैं। प्रयोग में, 10 बिलियन कृत्रिम कोशिकाओं को स्वयंसेवकों में डाला गया, जो 2 मिलीलीटर रक्त के बराबर है।

प्रयोग सफल रहा, लेकिन एक और समस्या उत्पन्न हुई - एक हेमटोपोइएटिक स्टेम सेल केवल 50 हजार लाल रक्त कोशिकाओं का उत्पादन करने में सक्षम था, और फिर मृत्यु हो गई। नई स्टेम कोशिकाओं को प्राप्त करना एक सस्ती प्रक्रिया नहीं है, इसलिए एक लीटर कृत्रिम रक्त की लागत बहुत अधिक हो गई।

2017 में, एनएचएस रक्त और प्रत्यारोपण के वैज्ञानिकों ने ब्रिस्टल विश्वविद्यालय के सहयोगियों के साथ मिलकर हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं के साथ प्रयोग किए । यह पता चला कि पहले की कोशिका, पुन: उत्पन्न करने की अपनी क्षमता जितनी अधिक थी - इस प्रकार, केवल एक हेमटोपोइएटिक सेल के साथ, एक माउस में सभी रक्त बनाने वाले ऊतक को बहाल किया जा सकता है। वैज्ञानिकों ने विकास के शुरुआती चरणों में कृत्रिम रक्त के उत्पादन के लिए स्टेम कोशिकाओं का उपयोग करने में कामयाबी हासिल की, जिससे अंततः लगभग असीमित मात्रा में इसका उत्पादन संभव हो गया।

इस तरह से बनाई गई लाल रक्त कोशिकाओं का 2017 के अंत में मनुष्यों में परीक्षण किया जाएगा। उपयुक्त कोशिकाओं से लाल रक्त कोशिकाओं की निरंतर पीढ़ी कृत्रिम रक्त की लागत को कम करती है, लेकिन इसका भविष्य नैदानिक ​​परीक्षणों के चरण को पारित करने पर निर्भर करता है।

और सफल नैदानिक ​​परीक्षणों के बाद भी, कोई भी सामान्य दाताओं की जगह नहीं ले सकता है। अपनी उपस्थिति के पहले वर्षों में कृत्रिम रक्त, गर्म स्थानों पर और दुनिया के सबसे गरीब देशों में एक दुर्लभ रक्त प्रकार वाले लोगों की मदद करेगा।

सूत्रों का कहना है:

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