Штучна кров може вирішити глобальну нестачу донорської крові

Запаси крові у світі катастрофічно скорочуються. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, служби донорства крові у багатьох країнах просто не можуть задовольнити потреби у зборі та зберіганні здорової крові. Німецький Червоний Хрест оцінює, що щорічно потрібно близько 112 мільйонів донацій для покриття потреб. Одна донація крові може допомогти до трьох поранених або тяжко хворих пацієнтів.

Донорство крові значно відрізняється залежно від національного багатства. Сорок відсотків з 118,5 мільйона щорічних донацій надходить з багатих країн, які становлять лише 16 відсотків світового населення. Навіть заможні країни постійно потребують поповнення своїх банків крові. Лише Німеччина використовує близько 15 тисяч одиниць крові щодня. Часто навіть обіцянки грошей, подарунків або ваучерів недостатньо для заохочення участі донорів.

Кров тварин поки що не є альтернативою. Хоча теоретично кров тварин можна було б використовувати для переливання людям після успішної зміни за допомогою технології редагування генів, перешкоди для досягнення цього надзвичайно складні. Клітини крові тварин значно відрізняються від клітин крові людини, особливо щодо поверхневої структури.

Імунна система людини негайно розпізнала б незмінені клітини крові тварин як чужорідні та відторгла б їх. Тому всі імунні антигени довелося б видалити або додати людські антигени — це надзвичайно складна процедура. Ці проблеми зробили потенційне використання крові тварин для переливання людям нереалістичним у найближчому майбутньому.

Пошук створення нового універсального типу крові зараз ведуть вчені по всьому світу різними підходами. Дослідники, наприклад, змінили стовбурові клітини крові, також відомі як гемопоетичні стовбурові клітини, таким чином, щоб вони могли транспортувати більше кисню. Вони розробили ферменти для нейтралізації групи крові, усуваючи проблему сумісності. Також розробляються штучні, довготривалі еритроцити.

Але обіцянка замінників крові також несе значний ризик. Така кров може викликати потенційно смертельні анафілактичні реакції, коли, наприклад, імунна система розпізнає чужорідні ферменти або елементи, що містяться у штучній крові. Будь-який такий замінник крові повинен відтворювати всі функції біологічної крові та бути універсально сумісним — подібно до природної крові типу О, яка вважається «universal donor».

Найперспективніші дослідницькі підходи на сьогодні включають п'ять основних напрямків. Кілька методів виробництва лабораторної крові майже готові до використання, інші потребують більше випробувань, включаючи тестування на людях, щоб забезпечити безпеку таких нових продуктів крові.

Перший підхід — генетична модифікація еритроцитів. Дослідники Стенфордського університету та Каліфорнійського університету в Сан-Франциско використали технологію редагування генів CRISPR для розробки нового методу зміни стовбурових клітин кісткового мозку таким чином, щоб збільшити їх виробництво гемоглобіну в еритроцитах, дозволяючи їм переносити більше кисню.

Поки що результати скромні порівняно з біологічною кров'ю — дослідники виробляють лише приблизно один відсоток гемоглобіну, який би дав донор. Проте коли випробування команди завершилося без ускладнень або побічних ефектів для учасників, це було відзначено як медичний прорив.

Другий метод — нейтралізація групи крові за допомогою ферментів кишкових бактерій. У Данії та Швеції вчені знайшли фермент у кишкових бактеріях, який може видаляти певні елементи з клітин крові, а саме антигени групи крові ABO, які визначають різні біологічні групи крові, серед них, А та В. Коли ці визначники видаляються, клітини крові стають типу О, що означає, що їх можна використовувати для майже кожного можливого пациєнта.

Проте до цих пір вчені не змогли повністю видалити визначники, залишаючи невеликі сліди, що створює ризик алергічної реакції у деяких людей. Ще одна серйозна перешкода — видалення так званого резус-фактора, поверхневого білка, ключового у визначенні сумісності крові.

Третій напрямок — нано-еритроцити, мікроскопічні штучні клітини крові. Дослідники Університету штату Пенсільванія зараз виробляють крихітні штучні еритроцити, які функціонують так само, як справжні. Хоча нано-еритроцити лише в десять разів менші за звичайні клітини крові, вони можуть транспортувати стільки ж кисню. Ці маленькі клітини надзвичайно гнучкі і можуть навіть рухатися через дрібні кровоносні судини. Вони також здаються ідеально підходящими для надзвичайних ситуацій та природних катастроф, оскільки їх можна зберігати при кімнатній температурі протягом тривалих періодів часу.

Четвертий підхід — військове застосування для підвищення продуктивності. Військові США підтримують дослідження, які навантажують еритроцити спеціальними наночастинками. Агентство передових оборонних дослідницьких проектів Пентагону, більш відоме як DARPA, створює те, що воно називає «Фабрикою еритроцитів», яка допоможе солдатам справлятися з нестачею кисню на висоті, в екстремальну спеку або холод, а також при впливі патогенів або ендемічних захворювань, таких як малярія. Повідомляється, що Китай проводить подібні дослідження.

П'ятий метод — використання банків крові для створення універсальної донорської крові. Дослідники Медичного університету Нара в Японії почали тестування штучного гемоглобіну на людях у березні 2025 року. Вчені збирають гемоглобін з невикористаних резервів банків крові. Вони ефективні у транспортуванні кисню і можуть використовуватися з будь-якою групою крові. Початкові дані були опубліковані у червневому випуску Journal of Artificial Organs. У звіті зазначалося, що у деяких випробовуваних розвинулася легка лихоманка, але результати були настільки обнадійливими, що дослідники сподіваються зробити метод доступним для використання до 2030 року.

Усі ці підходи розробляються великими темпами. Проте пройдуть ще роки, перш ніж безпечну штучну кров можна буде виробляти у великих масштабах. До того часу донорство людської крові залишається важливим для продовження переливань.