【醫學進展】幹細胞為人造血液帶來一線生機?

■ 這種原始細胞的再生本領或許能為這個領域帶來新希望。

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Image: CDC

作者|Dina Fine Maron
編譯|汪芃

我們為什麼需要血液的替代品呢?想想看,假如有人造血液,就能讓戰爭傷兵和車禍生還者立即輸血,不須配對血型,也不須冷藏保存,且沒有一般紅血球的42天保存期限,還能避免血液傳染疾病的風險,這當然會是醫界的夢幻逸品。

尋找血液替代品的漫漫長路
科學家早在幾百年前就展開了尋找人類血液替代品的漫長旅程。1667年時有人試過輸動物血液,但不久即告失敗,接著直到1818年才出現第一次人對人輸血,而當時我們甚至還沒有「血型」的概念,不明白為何有時輸血會失敗。到19世紀晚期,血液產品的研究甚至出現以新鮮牛奶取代血液的做法,當時的理論是奶跟血一樣含有能在液體中乳化的脂肪,而且還不像血液會凝結,因此理應更安全。而不用說,輸牛奶和輸動物血液都失敗了。

雖然血球在體內能發揮多重功能,但多數人造血液產品都只鎖定基本功能,也就是將氧氣從肺輸送到各大器官,以及將二氧化碳運回肺部呼出。最常見的做法便是製造以血紅素為主的氧氣載體,也就是取出紅血球中負責運送氧氣的血紅素,然後以化學方式調整,增加血紅素的攜氧量。然而在2008年,已有學者整理相關研究指出,當時頂尖的人造血液產品全都具有風險,且缺乏臨床效益。

人造血液 東山再起
儘管如此,2011年起,這個垂死的領域又出現一線生機,這回由一個法國研究團隊主導,他們不再抱著人定勝天的心態,自行複製幾百萬年的演化成果,而是試著把這個任務交回給自然,讓幹細胞自己製造血液替代品。

這支團隊由巴黎第六大學醫學院血液學教授呂克.杜威(Luc Douay)率領,研究已頗有成果。團隊從患者體內的血液抽出幹細胞樣細胞,然後調整成幾乎具備與紅血球相同的功能,能在體內運送氧氣。團隊將2毫升這種幹細胞衍生的血液細胞注回病患體內,經觀察發現,這種人造紅血球可在冷藏狀態下妥善保存,進入人體循環後的存活時間也與一般紅血球平分秋色。

傳統輸血:有風險
像鐮狀細胞性貧血這類的患者需要不斷輸血,但每次輸血都得承受感染和排斥的風險,此外更重大的威脅是造成體內鐵過量;因為紅血球帶有鐵質,但人體無法輕易排出多餘的鐵,而是會儲存在心藏、肝臟和胰臟等器官中,長期下來可能損害器官,甚至可能致死。

人造紅血球:撐得更久、可客製化
雖然來自捐血人的紅血球一般保存期限達42天,但其實新舊混雜,因此部分紅血球進入輸血者體內後其實無法存活很久。相較之下,幹細胞製成的血液產品則完全新鮮,因此理論上輸血的效果比傳統輸血強,即能延長兩次輸血的間隔時間。國際血型諮詢實驗室的主任大衛.安斯提(David Anstee)解釋:「如此或許能改善病患的生活品質,這不是完美的解決方案,因為每次輸血所延長的時間也只有幾個月而非好幾年,但至少是個開始。」杜威表示,這種人造紅血球可望讓患者每年少輸3到5次血。而一旦輸血次數減少,鐵質累積的速度便能減緩。

此外,研究團隊還能選擇每批幹細胞要培養出何種血型的血液細胞,因此可望造福罕見血型患者。儘管如此,這只是理論上的說法,因為實際上目前的血液產品都還無法通過美國和歐洲的政府規範。

滴滴珍貴
人造血液細胞的成本也是一大障礙。目前一般醫院製作1單位紅血球(約為1品脫,即將近500毫升)的費用大約是225美元,而替特殊血液需求患者製作的較高價紅血球則是每單位700到1200美元,相較之下,若要以杜威的技術製造出相同份量的紅血球,要價將達8330美元,若過程出了差錯,成本甚至可能高達1萬5000美元。

此外,杜威表示以目前製程而言,想大量生產是「痴人說夢」,因為光製造1單位這樣的人工血液就得使用約400個30*20公分的培養瓶,此外也無法大規模控制製程所需的酸鹼值和溫度,他表示,研究團隊希望未來打造出自動化的大規模攪拌生物反應器來解決這個問題。

研究出處:Could Stem Cells Breathe New Life into the Field of Blood Substitution?

譯者:汪芃 科教中心特約寫手,從事科普文章編譯。
責任編輯:Kerina Huang

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