Hoje, a Rússia celebra o Dia Nacional do Doador, iniciado em homenagem ao evento que ocorreu em 20 de abril de 1832. Naquele dia, o obstetra de São Petersburgo, Andrei Wolf, realizou pela primeira vez com sucesso uma transfusão de sangue para uma mulher em trabalho de parto com sangramento.
Somente Moscou precisa de mais de 200 litros de sangue por dia. Em média, apenas na capital, são transfundidos até 50 mil litros de componentes do sangue de doadores por ano - o restante é “adicionado” de outras regiões da Rússia. Para não dizer que em algum lugar do país existe uma grande concentração de doadores - para garantir a demanda total, é necessário haver de 40 a 60 pessoas para cada mil pessoas, mas esse número é menor e não cresce ao longo dos anos.
Através do Welcome Mail.Ru , falamos regularmente sobre projetos de caridade nos quais todos podem participar - inclusive como doadores. Mas como não há sangue suficiente de uma fonte "natural", é preciso buscar alternativas. Vamos descobrir onde suas reservas ilimitadas devem estar ocultas.
Sangue mais seguro
Para começar, as pessoas usam assistência de doadores por falta de outro. O próprio sangue de um doador pode ser uma fonte de muitos perigos. Às vezes, as pessoas são portadoras de todos os tipos de infecções sem suspeitar disso. Um teste rápido verifica se há AIDS, hepatite, sífilis no sangue, mas outros vírus e infecções não podem ser detectados imediatamente se o próprio doador não souber sobre eles.
Apesar das medidas de proteção, vários vírus são frequentemente transmitidos junto com o sangue. Por exemplo, herpes, citomegalovírus, papilomavírus. Às vezes, a hepatite também é transmitida, uma vez que os testes podem determinar a presença de hepatite apenas alguns meses após a entrada na corrente sanguínea.
O sangue fresco pode ser armazenado apenas por 42 dias (aproximadamente) e apenas algumas horas sem resfriamento. As estatísticas dos EUA dizem que cerca de 46 pessoas morrem em um dia devido à perda de sangue - e essa é outra razão pela qual os cientistas (não apenas nos Estados Unidos) trabalham há décadas para encontrar um substituto adequado para o sangue.
O sangue artificial salvaria todos os problemas. O sangue artificial pode ser melhor que o real. Imagine que é adequado para pacientes de qualquer grupo, é armazenado por mais tempo que o sangue comum e em condições mais suaves, é feito rapidamente e em grandes quantidades. Além disso, o custo do sangue artificial pode ser menor do que o custo do sangue dos doadores.
Crise de hemoglobina
As tentativas de criar sangue artificial já acontecem há cerca de 60 anos. E se tomarmos como base as experiências do cirurgião soviético Vladimir Shamov sobre a transfusão de sangue cadavérica, realizada pela primeira vez em 1928, verifica-se que o caminho para a transfusão de sangue não de doadores comuns é de quase 90 anos.
O sangue cadavérico não coagula devido à falta de proteína fibrinogênio , não requer a adição de um estabilizador para armazenamento e pode ser transfundido para um paciente com qualquer grupo sanguíneo. Você pode obtê-lo bastante - um cadáver, em média, permite preparar 2,9 litros de sangue.
Em 1930, o cirurgião e cientista soviético Sergey Yudin usou pela primeira vez uma transfusão de sangue em uma clínica para pessoas mortas repentinamente. Posteriormente, a experiência adquirida foi aplicada com sucesso durante os anos da Segunda Guerra Mundial, quando o sangue recebido dos mortos freqüentemente se tornava a única chance de sobrevivência de soldados feridos.
Os primeiros experimentos relativamente bem-sucedidos com sangue sintético começaram nos anos 80 do século passado, quando os cientistas tentaram resolver o problema do fornecimento de oxigênio aos órgãos. As células artificiais foram feitas a partir de hemoglobina humana purificada que transporta oxigênio de proteína. No entanto, descobriu-se que a hemoglobina fora da célula interage mal com os órgãos, danifica os tecidos e leva à vasoconstrição. Durante os ensaios clínicos dos primeiros substitutos do sangue, alguns pacientes sofreram derrames. Os experimentos não terminaram aí, apenas no sangue as moléculas de hemoglobina receberam um revestimento de um polímero sintético especial.
Sangue Basta adicionar água
Moléculas protegidas são pós que podem ser usados em qualquer lugar ao derramar água. As células sintéticas podem ser usadas com qualquer tipo de sangue e armazenadas por um longo período à temperatura ambiente. No entanto, eles não ajudarão com a perda sanguínea severa e apoiarão o paciente apenas até que a transfusão de sangue real do doador seja feita.
Em outro estudo, perfluorocarbonetos foram usados no lugar da hemoglobina. Estes são hidrocarbonetos nos quais todos os átomos de hidrogênio são substituídos por átomos de flúor. Eles são capazes de dissolver um grande número de gases diferentes, incluindo oxigênio.
Essas garrafas contêm Oxycyte, um sangue artificial branco composto por vários perfluorocarbonetos
O substituto da hemoglobina de perfluorocarbono Fluosol-DA-20 foi desenvolvido no Japão e foi testado nos Estados Unidos em novembro de 1979. Os primeiros a recebê-lo foram pacientes que recusaram uma transfusão de sangue por razões religiosas. De 1989 a 1992, mais de 40.000 pessoas usaram o Fluosol. Devido a dificuldades em armazenar o medicamento e seu alto custo, sua popularidade diminuiu e a produção foi fechada. Em 2014, o perfluorocarboneto Oxycyte apareceu, mas os testes foram interrompidos por razões desconhecidas.
Também foi feita uma tentativa de criar um substituto sanguíneo baseado na hemoglobina bovina. O transportador de oxigênio Hemopure permaneceu estável por 36 meses em temperatura ambiente e é compatível com todos os tipos sanguíneos. A Hemopure foi aprovada para vendas comerciais na África do Sul em abril de 2001. Em 2009, o fabricante Hemopure faliu sem nunca obter permissão para testar clinicamente o produto em humanos nos Estados Unidos.
O caminho espinhoso dos imitadores
A aplicação de um revestimento de polímero nas moléculas de hemoglobina é um processo minucioso que não reduz o custo do sangue artificial. Além disso, a hemoglobina é apenas parte do problema. Cada conjunto de células (glóbulos vermelhos, plaquetas e glóbulos brancos) tem seu próprio significado para o corpo. Os desenvolvimentos no campo dos substitutos do sangue visam principalmente reproduzir apenas uma função do sangue: fornecer oxigênio aos tecidos. Em outras palavras, a área fora dos glóbulos vermelhos do transporte de oxigênio é um emaranhado intransponível de perigos para os cientistas.
Como o biofísico Mikhail Panteleev contou em um artigo sobre os problemas do sangue artificial, nos últimos anos foi possível avançar significativamente no campo da imitação de plaquetas, responsáveis por reparar ferimentos com pequenas hemorragias. Os cientistas pegam um lipossoma ou nanocápsula com centenas de nanômetros de tamanho e inserem as proteínas necessárias nele. As plaquetas artificiais permitem que você ganhe um ponto de apoio para as poucas plaquetas que uma pessoa ainda tem com perda sangüínea grave. Mas quando o corpo não tem suas próprias plaquetas, as artificiais não ajudam.
Apesar de as plaquetas artificiais não terem todas as funções das células vivas reais, elas podem parar com êxito o sangramento em casos de emergência.
Parece sangue de minhocas do mar
Com as proteínas certas, você pode fazer muitas coisas interessantes. Cientistas romenos da Universidade de Babesh-Boyai criaram um substituto artificial do sangue baseado na proteína hemeritrina contendo ferro , usada por algumas espécies de vermes marinhos para transportar oxigênio. A equipe de bioquímicos da Rice University aprofundou-se e começou a usar proteínas dos músculos das baleias. As baleias têm mioglobina , que acumula oxigênio nos músculos, semelhante à hemoglobina do sangue humano. Animais de profundidade, com um grande suprimento de oxigênio nos músculos, podem não aparecer por muito tempo. Com base no estudo da proteína de baleia, será possível aumentar a eficiência da síntese de hemoglobina nos glóbulos vermelhos artificiais.
As coisas são muito piores com os glóbulos brancos, que são parte integrante do sistema imunológico do corpo. Os mesmos glóbulos vermelhos, portadores de oxigênio, podem ser substituídos por análogos artificiais - por exemplo, perfluorano criado na Rússia. Para os leucócitos, nada melhor que as células-tronco foi inventado, mas ao longo do caminho houve muitas dificuldades associadas às ações agressivas das células contra um novo hospedeiro.
Nanoblood
Robert Freitas, o autor do primeiro estudo técnico sobre o potencial uso médico de nanotecnologia molecular hipotética e nanorobotecnologia médica hipotética, desenvolveu um projeto detalhado para criar um glóbulo vermelho artificial, que ele chamou de "respirócito".
Em 2002, Freitas em seu livro Roboblood (sangue robótico) propôs o conceito de sangue artificial, no qual, em vez de células biológicas, haverá 500 trilhões de nanorrobôs. Freitas representa o sangue do futuro na forma de um complexo sistema robótico médico nanotecnológico de múltiplos segmentos, capaz de trocar gases, glicose, hormônios, remover resíduos de componentes celulares, realizar o processo de divisão do citoplasma, etc.
Na época em que o conceito foi criado, o trabalho parecia fantástico, mas depois de 15 anos, ou seja, agora, em 2017, os cientistas japoneses anunciaram a criação de um micro-robô biomolecular controlado pelo DNA. Pesquisadores japoneses resolveram uma das tarefas mais complexas da nanotecnologia - eles forneceram um mecanismo para mover o dispositivo através do uso de DNA sintético de fita simples.
Em 2016, cientistas suíços publicaram um estudo na revista Nature Communication sobre a criação de um protótipo de um nanorrobô capaz de realizar operações dentro de uma pessoa. Não há motores ou juntas rígidas no design, e o próprio corpo é feito de um hidrogel compatível com os tecidos vivos. O movimento neste caso é devido a nanopartículas magnéticas e um campo eletromagnético.
Freitas, guiado por esses estudos, continua otimista: está confiante de que em 20 a 30 anos será possível substituir o sangue humano por nanorrobôs, movidos a glicose e oxigênio. Cientistas japoneses já aprenderam a produzir eletricidade a partir da glicose do corpo.
Sangue de células-tronco
As células-tronco hematopoiéticas derivadas da medula óssea dão origem a todos os tipos de células sanguíneas
Em 2008, foi possível estabelecer a produção de células sanguíneas a partir de células-tronco pluripotentes (capazes de adquirir diferentes funções) obtidas de órgãos humanos. As células-tronco provaram ser as melhores fontes de glóbulos vermelhos.
Em 2011, pesquisadores da Universidade de Pierre e Marie Curie (França) realizaram a primeira pequena transfusão para voluntários de glóbulos vermelhos cultivados em laboratório. Essas células se comportaram como os glóbulos vermelhos normais, com cerca de 50% deles ainda circulando no sangue 26 dias após a transfusão. No experimento, 10 bilhões de células artificiais foram despejadas nos voluntários, o que equivale a 2 mililitros de sangue.
O experimento foi bem-sucedido, mas surgiu outro problema - uma célula-tronco hematopoiética foi capaz de produzir apenas até 50 mil glóbulos vermelhos e depois morreu. A obtenção de novas células-tronco não é um processo barato, portanto o custo de um litro de sangue artificial se tornou muito alto.
Em 2017, cientistas do NHS Blood and Transplant, juntamente com colegas da Universidade de Bristol, realizaram experimentos com células-tronco hematopoiéticas . Aconteceu que quanto mais cedo a célula, maior a sua capacidade de se regenerar - assim, com apenas uma célula hematopoiética, todo o tecido formador de sangue em um mouse pode ser restaurado. Os cientistas conseguiram usar células-tronco para a produção de sangue artificial nos estágios iniciais do desenvolvimento, o que finalmente tornou possível produzi-lo em quantidades quase ilimitadas.
Os glóbulos vermelhos criados dessa maneira serão testados em seres humanos no final de 2017. A geração contínua de glóbulos vermelhos a partir de células adequadas reduz o custo do sangue artificial, mas seu futuro depende da aprovação no estágio de ensaios clínicos.
E mesmo após testes clínicos bem-sucedidos, ninguém pode substituir doadores comuns. O sangue artificial nos primeiros anos de sua aparência ajudará pessoas com um tipo sanguíneo raro, em pontos quentes e nos países mais pobres do mundo.
Fontes:
Pesquisadores do Missouri se juntam à Hunt para uma das pedreiras ilusórias da medicina: sangue artificial
O sangue artificial produzido em massa é agora uma possibilidade real
A longa busca para criar sangue artificial pode acabar em breve
O que é sangue artificial e por que o Reino Unido vai testá-lo?
A busca por um dos santos grails da ciência: sangue artificial