بديل الدم

لا تذوب المواد الكيميائية المشبعة بالفلور في الماء ، وبالتالي لا تمتزج بالدم، لذا يجب تحضير مستحلبات منها عن طريق تشتيت قطرات صغيرة منها في الماء . يُخلط هذا السائل بعد ذلك مع المضادات الحيوية والفيتامينات والمغذيات والأملاح ، لينتج مزيجًا يحتوي على حوالي 80 مكونًا مختلفًا، ويؤدي العديد من الوظائف الحيوية للدم الطبيعي. يبلغ حجم جزيئات المواد الكيميائية المشبعة بالفلور حوالي 1/40 من قطر خلية الدم الحمراء . هذا الحجم الصغير يمكّنها من عبور الشعيرات الدموية التي لا تمر بها خلايا الدم الحمراء. نظريًا، قد يفيد هذا الأنسجة التالفة التي تعاني من نقص الدم ، والتي لا تستطيع خلايا الدم الحمراء التقليدية الوصول إليها. تتميز محاليل المواد الكيميائية المشبعة بالفلور بقدرتها العالية على نقل الأكسجين، لدرجة أن الثدييات، بما فيها الإنسان ، تستطيع البقاء على قيد الحياة وهي تتنفس محلولًا سائلًا منها، فيما يُعرف بالتنفس السائل .

بدائل الدم القائمة على مركبات البيرفلوروكربون هي منتجات مصنعة بالكامل. وهذا يوفر مزايا عديدة مقارنةً ببدائل الدم التي تعتمد على الهيموجلوبين المعدل، مثل إمكانية التصنيع غير المحدودة، وإمكانية التعقيم الحراري، وكفاءة مركبات البيرفلوروكربون في توصيل الأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون. تعمل مركبات البيرفلوروكربون في المحلول كناقل للأكسجين داخل الأوعية الدموية لزيادة توصيل الأكسجين إلى الأنسجة مؤقتًا. وتُزال هذه المركبات من مجرى الدم خلال 48 ساعة عن طريق عملية التخلص الطبيعية من الجزيئات الموجودة في الدم - الزفير. تستطيع جزيئات البيرفلوروكربون في المحلول حمل كمية من الأكسجين تفوق عدة أضعاف ما يحمله الدم لكل سنتيمتر مكعب، على الرغم من أنها أصغر من الهيموجلوبين بمقدار 40 إلى 50 مرة.

كان فلووسول يُصنع في الغالب من بيرفلوروديكالين أو بيرفلوروتري بوتيل أمين معلقين في مستحلب ألبومين . طُوّر في اليابان ، وجُرّب لأول مرة في الولايات المتحدة في نوفمبر 1979. ^{[ 15 ]} ولتزويده بكميات كافية من الأكسجين، كان على المرضى الذين يتناولونه استنشاق الأكسجين النقي عبر قناع أو في غرفة ضغط عالٍ . ^{[ 16 ]} حصل على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية عام 1989، ^{[ 17 ]} كما حظي بموافقة ثماني دول أخرى. ارتبط استخدامه بانخفاض في مضاعفات نقص التروية، وزيادة في الوذمة الرئوية وفشل القلب الاحتقاني. ^{[ 18 ]} ونظرًا لصعوبة تخزين مستحلب فلووسول (التخزين بالتجميد وإعادة التسخين)، تراجع استخدامه، وتوقف إنتاجه عام 1994. ^{[ 12 ]}

كان أوكسجينت مستحلبًا من الجيل الثاني من مركبات البيرفلوروكربون، مثبتًا بالليسيثين، وكان قيد التطوير من قبل شركة ألاينس للأدوية. ^{[ 23 ] [ 3 ] [ 24 ]} في عام 2002، توقفت دراسة المرحلة الثالثة مبكرًا بسبب زيادة حالات السكتة الدماغية في المجموعة المدروسة. ^{[ 25 ]}

يُعدّ الهيموجلوبين المكوّن الرئيسي لخلايا الدم الحمراء، حيث يشكّل حوالي 33% من كتلة الخلية. وتُسمى المنتجات القائمة على الهيموجلوبين بناقلات الأكسجين القائمة على الهيموجلوبين (HBOCs). ^{[ 3 ]}

لا يُعدّ الهيموغلوبين الحرّ غير المُعدّل بديلاً مناسباً للدم، وذلك لأنّ ألفته للأكسجين عالية جدًا بحيث لا تسمح بتأكسج الأنسجة بكفاءة، كما أنّ نصف عمره في الحيز الوعائي قصير جدًا بحيث لا يُمكن استخدامه سريريًا، بالإضافة إلى ميله للتفكك إلى ثنائيات، مما يُؤدي إلى تلف الكلى والتسمم، ولأنّ الهيموغلوبين الحرّ يميل إلى امتصاص أكسيد النيتريك، مُسببًا تضيّق الأوعية الدموية. ^{[ 10 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}

وشملت الجهود المبذولة للتغلب على هذه السمية صنع نسخ معدلة وراثيًا ، والربط المتشابك ، والبلمرة ، والتغليف. ^{[ 12 ]}

طُوِّرَ هيم أسيست، وهو هيموجلوبين مُرتبط بالدياسبيرين (DCLHb)، من قِبَل شركة باكستر هيلثكير ؛ وكان الأكثر دراسةً بين بدائل الدم القائمة على الهيموجلوبين، حيث استُخدم في أكثر من اثنتي عشرة دراسة حيوانية وسريرية. ^{[ 29 ]} وصل إلى المرحلة الثالثة من التجارب السريرية، حيث فشل بسبب ارتفاع معدل الوفيات في المجموعة التجريبية، ويعود ذلك في الغالب إلى مضاعفات تضيق الأوعية الدموية الحادة. ^{[ 12 ] [ 29 ]} نُشرت النتائج في عام 1999. ^{[ 30 ]}

كان هيمولينك (شركة هيموسول، ميسيسوجا، كندا) محلولًا للهيموجلوبين يحتوي على هيموجلوبين بشري مُبلمر بروابط متقاطعة من نوع أو-رافينوز. ^{[ 12 ]} واجهت شركة هيموسول صعوبات بعد توقف تجارب المرحلة الثانية في عام 2003 بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة ^{[ 31 ]} وأعلنت إفلاسها في عام 2005. ^{[ 32 ]}

طُوِّرَ منتج هيموبيور من قِبَل شركة بيوبور، وهو عبارة عن هيموجلوبين بقري مُثبَّت كيميائيًا ومُتشابك في محلول ملحي مُخصَّص للاستخدام البشري. طوّرت الشركة المنتج نفسه تحت الاسم التجاري أوكسيغلوبين للاستخدام البيطري في الكلاب. حاز أوكسيغلوبين على الموافقة في الولايات المتحدة وأوروبا، وطُرِحَ في العيادات والمستشفيات البيطرية في مارس 1998. كما حاز هيموبيور على الموافقة في جنوب إفريقيا وروسيا. تقدّمت شركة بيوبور بطلب للحماية من الإفلاس في عام 2009. ^{[ 33 ]} واستحوذت شركة إتش بي أو 2 ثيرابيوتكس على أصولها لاحقًا في عام 2014.

طُوِّرَ بولي هيم على مدى عشرين عامًا من قِبَل مختبرات نورثفيلد ، وبدأ كمشروع عسكري عقب حرب فيتنام. وهو عبارة عن هيموجلوبين بشري مُستخلص من خلايا الدم الحمراء، ثم يُبلمر، ثم يُدمج في محلول إلكتروليتي. في أبريل 2009، رفضت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية طلب ترخيص المنتج البيولوجي المقدم من نورثفيلد ^{[ 34 ]} ، وفي يونيو 2009، أعلنت نورثفيلد إفلاسها. ^{[ 35 ]}

تم تطوير ديكستران-هيموجلوبين بواسطة شركة ديكسترو-سانغ كمنتج بيطري، وكان عبارة عن مركب من بوليمر ديكستران مع هيموجلوبين بشري.

تم تطوير هيموتك بواسطة شركة هيموبايوتك وكان عبارة عن هيموجلوبين معدل كيميائياً.

طورت شركة سوماتوجين رباعيًا متشابكًا معدلًا وراثيًا أطلقت عليه اسم أوبترو. وقد فشل في المرحلة الثانية من التجارب السريرية، فتوقف تطويره. ^{[ 12 ]}

ابتكر علماء في شركة أجينوموتو هيموجلوبينًا مُرتبطًا بالبيريدوكسيل مع بولي أوكسي إيثيلين ، ثم طورته لاحقًا شركة أبيكس بيوساينسز، وهي شركة تابعة لشركة كيوراسيت إيه جي. أُطلق عليه اسم "PHP"، وقد فشل في المرحلة الثالثة من التجارب السريرية التي نُشرت عام 2014، بسبب ارتفاع معدل الوفيات في المجموعة الضابطة، ^{[ 12 ] [ 36 ]} مما أدى إلى إغلاق شركة كيوراسيت. ^{[ 37 ]}

وبالمثل، طُوِّرَ دواء هيموسبان من قِبَل شركة سانغارت، وكان عبارة عن هيموجلوبين مُبَغْلَغ يُقدَّم على شكل مسحوق. ورغم أن التجارب الأولية كانت واعدة، إلا أن شركة سانغارت نفد تمويلها وأغلقت أبوابها. ^{[ 12 ]}

تُتيح الخلايا الجذعية وسيلةً محتملةً لإنتاج دم قابل للنقل. وقد وصفت دراسة أجراها جياراتانا وآخرون ^{[ 38 ]} إنتاجًا واسع النطاق لخلايا دم بشرية ناضجة خارج الجسم الحي باستخدام الخلايا الجذعية المكونة للدم . وقد امتلكت الخلايا المُستزرعة نفس محتوى الهيموجلوبين وشكل خلايا الدم الحمراء الطبيعية. ويؤكد الباحثون أن عمر هذه الخلايا كان قريبًا من العمر الطبيعي لخلايا الدم الحمراء الطبيعية.

بدأ علماء من الذراع التجريبية لوزارة الدفاع الأمريكية في عام 2010 بإنتاج دم اصطناعي لاستخدامه في المناطق النائية وتسريع نقل الدم للجنود الجرحى. ^{[ 39 ]} يُصنع هذا الدم من الخلايا الجذعية المكونة للدم المستخرجة من الحبل السري بين الأم والطفل حديث الولادة باستخدام تقنية تُعرف باسم " زراعة الدم ". وقد استُخدمت هذه التقنية سابقًا على الحيوانات والنباتات لإنتاج مواد طبية بكميات كبيرة. يمكن لكل حبل سري إنتاج ما يقارب 20 وحدة دم. تُنتج شركة "أرتريوسايت" هذا الدم لصالح وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA). وقد فحصت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) سلامة هذا الدم، المُستخلص من فصيلة الدم O-negative التي سبق تقديمها، وأقرتها. سيؤدي استخدام هذا الدم الاصطناعي تحديدًا إلى خفض تكلفة الوحدة الواحدة من 5000 دولار إلى 1000 دولار أو أقل. ^{[ 39 ]} كما سيُستخدم هذا الدم كمتبرع لجميع فصائل الدم الشائعة . ^{[ 40 ]}

بخلاف أنظمة المذيبات البيولوجية والمشبعة بالفلور المذكورة أعلاه، تم تقييم عدد من المركبات الاصطناعية لقدرتها على الارتباط العكسي بالأكسجين _. وبعيدًا عن التطبيقات الطبية، يمكن استخدام هذه العوامل الرابطة _{للأكسجين} لتوفير الأكسجين في اللحام واستخدامات أخرى. وقد حظيت نظائر الكوبالت للميوغلوبين باهتمام خاص، ولكن لم تُسفر عن نتائج عملية. ^{[ 41 ]}