Hari ini, Rusia merayakan Hari Donor Nasional, yang diprakarsai untuk menghormati peristiwa yang terjadi pada 20 April 1832. Hari itu, dokter kandungan St. Petersburg Andrei Wolf untuk pertama kalinya berhasil melakukan transfusi darah kepada seorang wanita yang mengalami persalinan.
Moskow sendiri membutuhkan lebih dari 200 liter darah setiap hari. Rata-rata, di ibukota saja, hingga 50 ribu liter komponen darah donor ditransfusikan per tahun - sisanya adalah "ditambahkan" dari daerah lain di Rusia. Bukan untuk mengatakan bahwa di suatu tempat di negara ini terdapat sejumlah besar donor - untuk memastikan permintaan penuh, perlu ada 40-60 orang untuk setiap seribu orang, tetapi angka ini lebih rendah dan tidak tumbuh selama bertahun-tahun.
Melalui Welcome Mail.Ru kita secara teratur berbicara tentang proyek amal di mana setiap orang dapat berpartisipasi - termasuk sebagai donor. Tetapi karena tidak ada cukup darah dari sumber "alami", maka alternatif harus dicari. Kami akan mencari tahu di mana cadangan tak terbatasnya harus disembunyikan.
Darah teraman
Untuk mulai dengan, orang menggunakan bantuan donor karena kekurangan yang lain. Darah itu sendiri dari donor dapat menjadi sumber banyak bahaya. Terkadang orang adalah pembawa segala jenis infeksi tanpa curiga. Tes cepat memeriksa darah untuk AIDS, hepatitis, sifilis, tetapi virus dan infeksi lain tidak dapat segera terdeteksi jika donor sendiri tidak tahu tentang mereka.
Meskipun langkah-langkah perlindungan, berbagai virus sering ditularkan bersama dengan darah. Misalnya, herpes, cytomegalovirus, papillomavirus. Hepatitis juga terkadang ditularkan, karena tes dapat menentukan keberadaan hepatitis hanya beberapa bulan setelah memasuki aliran darah.
Darah segar hanya dapat disimpan selama 42 hari (kurang-lebih) dan hanya beberapa jam tanpa pendinginan. Statistik AS mengatakan bahwa sekitar 46 orang meninggal dalam satu hari karena kehilangan darah - dan ini adalah alasan lain mengapa para ilmuwan (tidak hanya di Amerika Serikat) telah bekerja selama beberapa dekade untuk menemukan pengganti darah yang cocok.
Darah tiruan akan menyelamatkan semua masalah. Darah tiruan mungkin lebih baik daripada yang asli. Bayangkan itu cocok untuk pasien dengan kelompok apa pun, disimpan lebih lama dari darah biasa dan dalam kondisi yang lebih lembut, dibuat dengan cepat dan dalam jumlah besar. Selain itu, biaya darah buatan dapat dibuat lebih rendah daripada biaya darah dari donor.
Krisis hemoglobin
Upaya untuk membuat darah buatan telah berlangsung selama sekitar 60 tahun. Dan jika kita mengambil sebagai dasar percobaan dari ahli bedah Soviet Vladimir Shamov pada transfusi darah mayat, pertama kali dilakukan pada tahun 1928, ternyata jalan menuju transfusi darah bukan dari donor biasa hampir 90 tahun.
Darah kadaver tidak menggumpal karena kurangnya protein fibrinogen di dalamnya, tidak memerlukan penambahan stabilisator untuk penyimpanan, dan dapat ditransfusikan kepada pasien dengan golongan darah apa pun. Anda bisa mendapatkannya cukup banyak - satu mayat rata-rata memungkinkan Anda untuk menyiapkan 2,9 liter darah.
Pada tahun 1930, ahli bedah dan ilmuwan Soviet Sergey Yudin untuk pertama kalinya menggunakan transfusi darah di sebuah klinik untuk orang yang tiba-tiba mati. Selanjutnya, pengalaman yang diperoleh berhasil diterapkan selama tahun-tahun Perang Dunia II, ketika darah yang diterima dari kematian sering menjadi satu-satunya kesempatan untuk bertahan hidup prajurit yang terluka.
Eksperimen pertama yang relatif sukses dengan darah sintetis dimulai pada tahun 80-an abad lalu, ketika para ilmuwan mencoba memecahkan masalah pengiriman oksigen ke organ. Sel buatan dibuat dari hemoglobin manusia murni yang membawa protein oksigen. Namun, ternyata hemoglobin di luar sel berinteraksi buruk dengan organ, merusak jaringan dan menyebabkan vasokonstriksi. Selama uji klinis pengganti darah pertama, beberapa pasien menderita stroke. Percobaan tidak berakhir di sana, hanya dalam pengganti darah molekul hemoglobin menerima lapisan polimer sintetik khusus.
Darah Cukup tambahkan air
Molekul yang dilindungi adalah bubuk yang dapat digunakan di mana saja dengan menuangkan air. Sel-sel sintetis dapat digunakan dengan semua jenis darah dan disimpan untuk waktu yang lama pada suhu kamar. Namun, mereka tidak akan membantu dengan kehilangan darah yang parah dan hanya mendukung pasien sampai transfusi darah asli dari donor dilakukan.
Dalam penelitian lain, perfluorokarbon digunakan sebagai pengganti hemoglobin. Ini adalah hidrokarbon di mana semua atom hidrogen digantikan oleh atom fluorin. Mereka mampu melarutkan sejumlah besar gas yang berbeda, termasuk oksigen.
Botol-botol ini mengandung Oxycyte, darah buatan putih yang terdiri dari beberapa perfluorocarbon
Pengganti hemoglobin perfluol-DA-20 dikembangkan di Jepang dan pertama kali diuji di Amerika Serikat pada November 1979. Yang pertama menerimanya adalah pasien yang menolak transfusi darah karena alasan agama. Dari 1989 hingga 1992, lebih dari 40.000 orang menggunakan Fluosol. Karena kesulitan dalam menyimpan obat dan biayanya yang tinggi, popularitasnya menurun dan produksinya ditutup. Pada tahun 2014, Oxycyte perfluorocarbon muncul, tetapi tes dibatasi karena alasan yang tidak diketahui.
Upaya juga dilakukan untuk membuat pengganti darah berdasarkan bovine hemoglobin. Pembawa oksigen Hemopure stabil selama 36 bulan pada suhu kamar dan kompatibel dengan semua jenis darah. Hemopure disetujui untuk penjualan komersial di Afrika Selatan pada April 2001. Pada 2009, produsen Hemopure bangkrut tanpa pernah mendapatkan izin untuk menguji produk secara klinis pada manusia di Amerika Serikat.
Jalan para peniru yang sulit
Menerapkan lapisan polimer untuk molekul hemoglobin adalah proses yang melelahkan yang tidak mengurangi biaya darah buatan. Selain itu, hemoglobin hanyalah sebagian dari masalah. Setiap set sel (sel darah merah, trombosit dan sel darah putih) memiliki arti tersendiri bagi tubuh. Perkembangan di bidang pengganti darah terutama ditujukan untuk mereproduksi hanya satu fungsi darah: memasok oksigen ke jaringan. Dengan kata lain, area di luar oksigen mengangkut sel darah merah adalah tumpukan bahaya yang tidak dapat dilewati bagi para ilmuwan.
Seperti yang dikatakan ahli biofisika Mikhail Panteleev dalam sebuah artikel tentang masalah darah buatan, dalam beberapa tahun terakhir, mereka telah mampu secara signifikan maju dalam bidang peniruan trombosit, yang bertanggung jawab untuk memperbaiki cedera dengan pendarahan kecil. Ilmuwan mengambil liposom atau nanocapsule ratusan nanometer dalam ukuran dan memasukkan protein yang diperlukan ke dalamnya. Trombosit tiruan memungkinkan Anda mendapatkan pijakan untuk beberapa trombosit yang masih dimiliki seseorang dengan kehilangan banyak darah. Tetapi ketika tubuh tidak memiliki trombositnya sendiri, trombosit buatan tidak akan membantu.
Terlepas dari kenyataan bahwa trombosit buatan tidak memiliki semua fungsi sel hidup yang nyata, mereka dapat berhasil menghentikan pendarahan dalam kasus darurat.
Sepertinya darah dari cacing laut
Dengan protein yang tepat Anda dapat melakukan banyak hal menarik. Ilmuwan Rumania dari Universitas Babesh-Boyai menciptakan pengganti darah buatan berdasarkan protein hemerythrin yang mengandung zat besi, yang digunakan beberapa spesies cacing laut untuk mengangkut oksigen. Tim ahli biokimia di Rice University masuk lebih dalam dan mulai menggunakan protein dari otot paus. Ternyata paus memiliki mioglobin , yang mengakumulasi oksigen dalam otot, mirip dengan hemoglobin dari darah manusia. Hewan laut dalam, yang memiliki banyak pasokan oksigen di otot, mungkin tidak muncul dalam waktu lama. Berdasarkan studi tentang protein paus, dimungkinkan untuk meningkatkan efisiensi sintesis hemoglobin dalam sel darah merah buatan.
Hal-hal yang jauh lebih buruk dengan sel darah putih, yang merupakan bagian integral dari sistem kekebalan tubuh. Sel darah merah yang sama, pembawa oksigen, dapat diganti dengan analog buatan - misalnya, perfluorane dibuat di Rusia. Untuk leukosit, tidak ada yang lebih baik daripada sel punca yang ditemukan, tetapi di sepanjang jalan ada terlalu banyak kesulitan yang terkait dengan aksi agresif sel terhadap inang baru.
Nanoblood
Robert Freitas, penulis studi teknis pertama tentang potensi penggunaan medis nanoteknologi molekuler hipotetis dan nanoroboteknologi hipotetis medis, mengembangkan proyek terperinci untuk membuat sel darah merah buatan, yang disebutnya "respirocyte".
Pada tahun 2002, Freitas dalam bukunya Roboblood (darah robot) mengusulkan konsep darah buatan, di mana alih-alih sel biologis akan ada 500 triliun nanorobot. Freitas mewakili darah masa depan dalam bentuk sistem robotik medis nanoteknologi multi-segmen yang kompleks yang mampu menukar gas, glukosa, hormon, menghilangkan komponen sel limbah, melaksanakan proses pembagian sitoplasma, dll.
Pada saat konsep itu dibuat, karya itu tampak fantastis, tetapi setelah 15 tahun, yaitu, sekarang, pada tahun 2017, para ilmuwan Jepang mengumumkan pembuatan mikrorobot biomolekuler yang dikendalikan oleh DNA. Peneliti Jepang telah menyelesaikan salah satu tugas nanoteknologi yang paling kompleks - mereka menyediakan mekanisme untuk memindahkan perangkat melalui penggunaan DNA untai tunggal sintetis.
Pada tahun 2016, para ilmuwan Swiss menerbitkan sebuah studi di jurnal Nature Communication tentang penciptaan prototipe nanorobot yang mampu melakukan operasi di dalam seseorang. Tidak ada mesin atau sambungan kaku dalam desain, dan tubuh itu sendiri terbuat dari hidrogel yang kompatibel dengan jaringan hidup. Pergerakan dalam hal ini adalah karena partikel nano magnetik dan medan elektromagnetik.
Freitas, dipandu oleh studi-studi ini, tetap optimis: ia yakin bahwa dalam 20-30 tahun akan mungkin untuk mengganti darah manusia dengan nanorobot, ditenagai oleh glukosa dan oksigen. Ilmuwan Jepang telah belajar bagaimana menghasilkan listrik dari glukosa tubuh.
Darah sel induk
Sel punca hematopoietik yang berasal dari sumsum tulang memunculkan semua jenis sel darah
Pada tahun 2008, dimungkinkan untuk membuat produksi sel darah dari sel induk berpotensi majemuk (yang mampu memperoleh fungsi berbeda) yang diperoleh dari organ manusia. Sel induk telah terbukti menjadi sumber terbaik sel darah merah.
Pada tahun 2011, para peneliti dari Universitas Pierre dan Marie Curie (Prancis) melakukan transfusi kecil pertama untuk sukarelawan sel darah merah yang ditumbuhkan di laboratorium. Sel-sel ini berperilaku seperti sel darah merah normal, dengan sekitar 50% dari mereka masih beredar dalam darah 26 hari setelah transfusi. Dalam percobaan, 10 miliar sel buatan dituangkan ke dalam sukarelawan, yang setara dengan 2 mililiter darah.
Percobaan itu berhasil, tetapi masalah lain muncul - satu sel induk hematopoietik hanya mampu memproduksi hingga 50 ribu sel darah merah, dan kemudian mati. Mendapatkan sel induk baru bukanlah proses yang murah, sehingga biaya satu liter darah buatan menjadi terlalu tinggi.
Pada tahun 2017, para ilmuwan dari NHS Blood and Transplant, bersama dengan rekan-rekan dari University of Bristol, melakukan percobaan dengan sel induk hematopoietik . Ternyata semakin awal sel, semakin tinggi kemampuannya untuk regenerasi - dengan demikian, hanya dengan satu sel hematopoietik, semua jaringan pembentuk darah pada tikus dapat dipulihkan. Para ilmuwan berhasil menggunakan sel induk untuk produksi darah buatan pada tahap awal pengembangan, yang akhirnya memungkinkan untuk memproduksinya dalam jumlah yang hampir tak terbatas.
Sel darah merah yang dibuat dengan cara ini akan diuji pada manusia pada akhir 2017. Generasi sel darah merah terus menerus dari sel yang cocok mengurangi biaya darah buatan, tetapi masa depannya tergantung pada melewati tahap uji klinis.
Dan bahkan setelah uji klinis yang berhasil, tidak ada yang bisa menggantikan donor biasa. Darah tiruan pada tahun-tahun pertama kemunculannya akan membantu orang dengan golongan darah langka, di titik panas, dan di negara-negara termiskin di dunia.
Sumber:
Peneliti Missouri Bergabung Perburuan Untuk Salah Satu Tambang Obat Sulit dipahami: Darah Buatan
Darah buatan yang diproduksi secara massal sekarang menjadi kemungkinan nyata
Pencarian Panjang Untuk Membuat Darah Buatan Mungkin Segera Berakhir
Apa itu darah buatan dan mengapa Inggris akan mengadilinya?
Pencarian untuk salah satu grails suci sains: darah buatan