Koncentrát červených krviniek, pripravený pre podanie pacientovi. Kredit: Pixabay.

Ľudská krv je nesmierne zložitá tekutina (alebo skôr tekutý telesný orgán), ktorá okrem transportu kyslíka plní veľa ďalších funkcii. Názov umelá krv, ktorý sa používa pre tekutiny, schopné transportovať kyslík (artificial oxygen carrier – AOC) v ľudskom tele, je teda hodne nadnesený. Ale chýbanie krvi ako dopravcu kyslíka do tkanív následkom vykrvácania alebo ťažkej málokrvnosti je podľa odhadov príčinou vyše milióna úmrtí ročne, zatiaľ čo ostatné funkcie krvi môžu byť vážne oslabené veľa hodín alebo až dní aj bez vážnej újmy na zdraví.

Potrebu nahradiť krv vykrvácanému pacientovi pociťujú lekári oddávna a skúšali to aj tekutinami, ktoré dnes budia údiv - napríklad mliekom alebo močom. Prvým významným pokrokom bolo podávanie 0,9% roztoku kuchynskej soli – tzv. fyziologického roztoku - a iných infúznych roztokov, ktoré síce pacientovi krv zriedili, ale doplnili jej objem a odvrátili bezprostredne hroziacu smrť následkom závažného poklesu tlaku krvi. Pokles počtu červených krviniek aj na menej, ako polovicu normálneho celkovo zdravý organizmus zvládne. Výhodou infúznych roztokov je ich všeobecná dostupnosť a nenáročnosť na skladovanie a prepravu. Dnes sú k dispozícii aj pokročilejšie roztoky, obsahujúce hydroxyetylškrob alebo želatínu, ktoré spomaľujú únik podanej tekutiny z ciev (v ľudskej krvi túto úlohu plní bielkovina albumín). Po odvrátení bezprostredného ohrozenia života je možné pacientovi neskôr podať krv, alebo koncentrát červených krviniek. Krvi a jej prípravkov ale môže byť obzvlášť v krízových situáciach nedostatok, nemusí byť k dispozícii potrebné množstvo, krvná skupina a musí sa skladovať v chlade. Aj tieto obmedzenia by do určitej miery pomohla vyriešiť umelá krv.

Takto prezentuje svoj produkt ErythroMer startup KaloCyte. Štruktúra kapsúl je dosť zložitá. Kredit: KaloCyte

Transport kyslíka nie je jedinou podmienkou, ktorú musí splňovať umelá krv. Musí byť biokompatibilná, nesmie byť jedovatá, nesmie spôsobovať zrážanie krvi v cievnom riečisku ani naopak znižovať zrážanlivosť krvi, musí zotrvať v krvnom obehu dosť dlho a nežiadúce účinky nesmú spôsobovať ani jej rozpadajúce sa častice. A tiež, jej výroba nesmie byť nadmerne drahá a musí vychádzať z dostupných surovín. To stavia pred vedcov naozaj ťažkú úlohu.

Výskum umelej krvi sa po vylúčení neperspektívnych smerov zameral na dve skupiny látok. Z nich časom ustúpili do pozadia perfluorokarbóny (PFC). Sú schopné prenášať asi 50 - násobne viac kyslíka, ako sa dokáže rozpustiť v krvnej plazme, musia však byť emulzifikované a sú u nich isté obavy z toxicity. Preparát Flusol-DA-20 bol síce uvedený do klinického používania, bol však po rokoch stiahnutý pre nedostatočnú účinnosť a nežiadúce účinky. Druhou skupinou sú hemoglobíny. To sú látky, ktoré na prenos kyslíka používa aj ľudské telo (a ostatné cicavce). Dajú sa získavať zo zvieracej krvi, ale aj z ľudskej krvi, ktorej uplynula doba použiteľnosti pre transfúziu. Nie je to však také jednoduché, voľný hemoglobín v krvnom obehu je toxický a vo vyššej koncentrácii nebezpečný (napríklad spôsobuje zlyhanie obličiek). Preto je v krvnom obehu schovaný za bunkovou membránou v červených krvinkách, ktoré tiež obsahujú 2,3-difosfoglycerát potrebný pre jeho správne fungovanie (naviazanie a uvoľnenie kyslíka). Takže aj hemoglobíny vo vyrábaných prípravkoch umelej krvi musia byť upravené, alebo ukryté za nejakou membránou. Jedna skupina preparátov používa pyridoxilované hemoglobín-polyoxyethylénové konjugáty. Z nich je v obmedzenom rozsahu používaný preparát Hemopure, určený len pre liečbu ináč neriešiteľnej život ohrozujúcej málokrvnosti - cieľovou a testovacou skupinou sú najmä príslušníci sekty Svedkov Jehovových, ktorí odmietajú krvné transfúzie z náboženského presvedčenia aj za cenu smrti. Iným riešením je zapuzdrenie molekuly hemoglobínu (spolu s ďalšími menšími molekulami) do kapsúl z nanočasticovej mebrány, priepustnej pre kyslík. Takéto preparáty ešte nie sú k dispozícii pre ľudí, no napríklad ErythroMer, vyvíjaný startupom KaloCyte v USA, sa javí veľmi nádejný. Tvoria ho kapsule s hemoglobínom,o niečo menšie, ako červené krvinky a je k dispozícii ako dobre skladovateľný prášok, ktorý sa pred použitím rozpustí vo fyziologickom roztoku. Je použiteľný pre všetky krvné skupiny. Snáď ešte bližšie k cieľu je skupina z Univerzity Nara v Japonsku, ktorá vyvinula preparát s hemoglobínom, ktorý je uzatvorený vo fosfolipidových vezikulách. Bol už v malom množstve úspešne aplikovaný dobrovoľníkom a vstupuje do klinického skúšania, ktoré však ešte nejaký rok potrvá.

Dosiahnutie cieľa - vytvorenie umelej krvi už bolo ohlásené niekoľkokrát, vždy sa však vyskytlo nejaké "ale". Aj preto sú už odborníci vo svojich očakávaniach opatrní. Zdá sa však, že úspech je tentoraz naozaj blízko.

Zdroje

Banking on Artificial Blood. ASH Clinical News, March 2025.

Artificial Blood: Sci-Fi Breakthrough or False Hope? Medscape, June 10, 2025.

There will be blood. Is mimicking the cells that carry hemoglobin the key to a blood substitute? Science, 3 Jul 2024.