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在美國(guó)，每年大約有 4500 萬(wàn)人需要輸血。因外傷失血導(dǎo)致的死亡案例可達(dá)上萬(wàn)，即使傷者幸存，也往往會(huì)因氧耗竭造成組織*損傷。人造血液一旦研究成功，可以滿足日益增長(zhǎng)的臨床用血需求，在外傷救治和手術(shù)中發(fā)揮重要作用。另外，人造血液可以降低用血難度。目前全血不易獲取和保存，新鮮的血液只能冷藏 42 天，未冷藏的情況下只能保存幾個(gè)小時(shí)。因此，在不具備輸血條件時(shí)，比如戰(zhàn)場(chǎng)、農(nóng)村地區(qū)和車禍現(xiàn)場(chǎng)，人造血液可以作為救急手段，減少患者送往醫(yī)院前的死亡率，成為挽救生命的重要選擇。
人造血液還可以改善醫(yī)療服務(wù)水平。對(duì)于長(zhǎng)期需要輸血的人群，比如骨髓增生異常綜合癥和再生障礙性貧血患者，使用人造血液可以提高他們的生活質(zhì)量。在器官移植中，人造血液能用來(lái)維持捐獻(xiàn)器官存活，防止或降低再灌注損傷。因?yàn)樽诮毯头N族信仰而對(duì)輸血產(chǎn)生排斥的人群，將來(lái)也會(huì)從人造血液中獲益。
輸血帶來(lái)的zui主要副作用是免疫抗原性和傳染性。因此，一款的人造血液產(chǎn)品首先要不受血型限制，不會(huì)發(fā)生交叉感染。在具備正常的人類血紅細(xì)胞輸送氧氣的生物學(xué)功能的同時(shí)，還要有產(chǎn)品現(xiàn)成、半衰期長(zhǎng)以及常溫保存的優(yōu)點(diǎn)。
事實(shí)上，研究人員試圖發(fā)明的人造血液并不是真的血液物質(zhì)，也不會(huì)發(fā)揮血液的所有功能，而是一種能夠模擬血液將氧氣輸送到身體各個(gè)部位的方法。因此，人造血液也被稱為血液替代品。
血液替代品的研發(fā)已有近 70 年的歷史，但至今仍是困擾學(xué)術(shù)界、軍方和工業(yè)界的科學(xué)難題。過(guò)去的研究主要集中在模擬紅細(xì)胞的攜氧功能，進(jìn)入臨床試驗(yàn)的血液替代品均為血紅蛋白類似物，也稱作血紅蛋白攜氧載體（HBOCs，hemoglobin-based oxygen carriers）。Baxter、Borthfield 和 Biopure 這三家美國(guó)公司研發(fā)的血液替代品都曾進(jìn)入 2 期或 3 期臨床研究。結(jié)果表明，血液替代品雖然能夠發(fā)揮輸送氧氣的功效，但是都存在較大副作用，包括高血壓和不可預(yù)期的帶來(lái)心排血量減少。總體而言，HBOCs 對(duì)手術(shù)和術(shù)后減少輸血量的作用微乎其微，并未降低死亡率，同時(shí)還增加了副作用的發(fā)生率。基于目前的臨床試驗(yàn)結(jié)果，F(xiàn)DA 尚未批準(zhǔn)血液替代品上市。目前僅有一款血液替代品 Hemopure 被南非政府批準(zhǔn)用于臨床，這主要?dú)w因于南非是艾滋病發(fā)病率zui高地區(qū)之一，獻(xiàn)血存在較高的風(fēng)險(xiǎn)。
Doctor 博士的實(shí)驗(yàn)室為血液替代品找到了一些創(chuàng)新思路。他和伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）的 Dipanjan Pan 教授合作，將血紅蛋白包裹到人工合成的納米材料當(dāng)中，這樣能夠避免血管收縮，從而降低心臟病和中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)。該血液替代品名為 ErythroMer，前期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)它除了具備輸送氧氣的功能，還能對(duì)體內(nèi) pH 環(huán)境做出反應(yīng)，將氧氣從肺部輸送到身體zui需氧的器官。一旦研究成功，ErythroMer 可以制成凍干粉末保存數(shù)年，與滅菌水混合后即可使用。此外，該產(chǎn)品還具有免疫沉默的特性，進(jìn)入人體內(nèi)不會(huì)引發(fā)免疫系統(tǒng)的攻擊，因此可以輸給任何血型。
雖然聽(tīng)起來(lái)令人興奮，其他業(yè)內(nèi)科學(xué)家對(duì) Doctor 博士研發(fā)的人造血液還存有保守意見(jiàn)。科羅拉多大學(xué)外傷和急救研究中心副主席 Ernest Moore 博士提到 “（血液替代品）并不像聽(tīng)起來(lái)這么容易”，他本人也在從事其他血液替代物的臨床試驗(yàn)。加拿大血液中心的科學(xué)家 Mark Scott 則表示 “（血液替代品研究）有很多方面都要充分考慮到，比如血液替代物顆粒大小是否會(huì)導(dǎo)致血管滲漏？外殼內(nèi)包裹的血紅蛋白是否穩(wěn)定而不會(huì)導(dǎo)致急性或慢性中毒？”
除了要克服諸多生物學(xué)問(wèn)題，Doctor 博士zui終還要說(shuō)服審批機(jī)構(gòu)，他們的產(chǎn)品用于人體是足夠安全的（通常根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)）。基于以往血液替代品的安全性問(wèn)題，F(xiàn)DA 批準(zhǔn)新的血液替代品臨床試驗(yàn)存在風(fēng)險(xiǎn)。而且，外傷相關(guān)的臨床試驗(yàn)常會(huì)引發(fā)知情同意的倫理問(wèn)題。
可以預(yù)見(jiàn)的是，人造血液的臨床試驗(yàn)仍有很長(zhǎng)的路要走。Doctor 博士的研究項(xiàng)目已經(jīng)獲得國(guó)防部資助，關(guān)于小動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和結(jié)果也已經(jīng)在美國(guó)血液學(xué)會(huì)（American Society of Hematology, ASH）第 58 屆年會(huì)上公布。接下來(lái)他們需要在大動(dòng)物試驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證人造血液品的安全性和有效性，研究 “是否會(huì)破壞血液中的其他細(xì)胞”，“是否干擾凝血” 等若干問(wèn)題。如果一切順利的話，走進(jìn)臨床也至少還要 8-10 年時(shí)間。
