MÁU là gì?
Máu là một chất lỏng đặc biệt trong cơ thể, nó có bốn thành phần chính: plasma, hồng cầu, bạch cầu, và tiểu cầu. Máu có nhiều chức năng khác nhau, bao gồm:
Vận chuyển oxy và chất dinh dưỡng đến phổi và các mô
Hình thành cục máu đông để ngăn ngừa mất máu
Mang tế bào và kháng thể chống nhiễm trùng
Mang chất thải vào thận và gan, nơi lọc và làm sạch máu
Điều hòa nhiệt độ cơ thể (1).
NHƯNG….
Thế kỷ 21 đã và đang có nhiều thách thức cho con người. Gia tăng dân số, già hóa dân số, tác nhân lây nhiễm mới, và thảm họa thiên nhiên là những yếu tố đe dọa cho tình trạng truyền máu(2) . Chỉ riêng ở Mỹ, ước tính khoảng 17.000 ca tử vong do shock mất máu có thể ngăn chặn được mỗi năm (3) . Chính điều này đã thúc đẩy giới khoa học nghiên cứu tìm ra giải pháp để giải quyết lượng máu đang thiếu hụt như hiện nay. Họ tin rằng máu nhân tạo sẽ là một trong những giải pháp tương lai.
MÁU NHÂN TẠO LÀ GÌ ?
Hồng cầu (RBCs) được phân lập từ máu hiến tặng là một thành phần quan trọng được sử dụng rộng rãi để cứu sống bệnh nhân thông qua khả năng vận chuyển oxy nhờ hemoglobin (Hb). Tuy nhiên, có những biến chứng liên quan đến việc truyền RBCs cho bệnh nhân. Những biến chứng này có thể được chia thành không nhiễm trùng và truyền nhiễm, và là những mối quan tâm quan trọng nhất đối với việc áp dụng RBC.Ngoài ra, kiểm tra phản ứng chéo và nhóm máu là cần thiết trước khi truyền, đây là thách thức trong trường hợp khẩn cấp và khi cần nhóm máu hiếm. Máu nhân tạo là sản phẩm được tạo ra để thay thế hồng cầu. Trong khi máu thật có nhiều vai trò khác nhau, máu nhân tạo được thiết kế chỉ nhằm mục đích vận chuyển oxy và carbon dioxide khắp cơ thể. Các đặc điểm quan trọng nhất của sản phẩm thay thế RBC bao gồm khả năng vận chuyển oxy và carbon dioxide, chi phí thấp, không cần quan tâm đến phản ứng chéo và nhóm máu, không mang bệnh và tác nhân lây nhiễm, dễ dàng thao tác, dễ bảo quản, thời gian bán hủy kéo dài khi tuân hoàn, bài tiết đầy đủ từ cơ thể và không tích lũy trong các mô khác nhau, không độc, không tự đào thải, không sinh kháng nguyên, và không sinh ung (4).
Dựa trên các loại máu nhân tạo khác nhau, chúng có thể được tạo ra bằng những cách khác nhau như cô lập hóa học, công nghệ hóa sinh tái tổ hợp…(4) .
Có 2 dạng chất thay thế máu đang được phát triển: chất thay thế hồng cầu dựa trên perfourocarbon và chất thay thế hồng cầu dựa trên hemoglobin (Hb). Chúng khác nhau cơ bản ở con đường vận chuyển oxy.(2)
Chất thay thế hồng cầu dựa trên Perfourocarbon(PFC):
PFC là vật liệu trơ sinh học (vật liệu trơ sinh học là vật liệu khi đưa vào cơ thể con người chúng không có bất cứ một tương tác hóa học nào) có khả năng hòa tan oxy gấp 50 lần so với huyết tương, giúp hạn chế lây truyền các bệnh truyền nhiễm.Tuy nhiên, PFC không hòa tan vào nước nên để chúng hoạt động được ta phải gắn PFC với chất nhũ hóa – đó là những hợp chất béo hay còn gọi là lipids, chất nhũ hóa sẽ mang những phân tử PFC lơ lửng trong dòng máu, mặt khác chúng có khả năng mang oxy ít hơn nhiều so với các sản phẩm dựa trên hemoglobin. Điều này có nghĩa là phải sử dụng một lượng lớn PFC. Đã có một sản phẩm được FDA chấp thuận cho sử dụng, tuy nhiên để có được hiệu quả sử dụng thì phải cần một lượng rất lớn PFC nên hiện tại vẫn chưa được đưa ra thị trường thành công(4) .
Chất thay thế hồng cầu dựa trên Hemoglobin:
Hemoglobin (Hb) người được chiết xuất từ hồng cầu hết hạn sử dụng là nguồn Hb chính cho việc sản xuất. Những nguồn khác có thể là tế bào gốc hồng cầu và động vật (bò), Hb tái tổ hợp.(2)
Hemoglobin mang oxy từ phổi đến các mô khác của cơ thể.Máu nhân tạo dựa trên lợi thế tự nhiên này của hemoglobin. Nếu sản phẩm dựa trên PFC dựa trên cơ chế chính là sự hòa tan, ở đây oxy sẽ liên kết cộng hóa trị với Hemoglobin. Những sản phẩm dựa trên Hemoglobin này khác với máu toàn phần ở chỗ vấn đề về nhóm máu được giải quyết. Tuy nhiên, hồng cầu thô không thể được sử dụng vì ở trong cơ thể chúng sẽ bị phá hủy thành hợp chất nhỏ độc hại. Và sự ổn định của hemoglobin trong dung dịch cũng là một vấn đề cần được giải quyết. Để giải quyết được những vấn đề này, các chiến lược khác nhau được sử dụng để tạo Hemoglobin ổn định như tạo phân tử liên kết chéo hóa học, dùng công nghệ ADN tái tổ hợp để sản xuất protein biến tính(4)
Hồng cầu biệt hóa từ tế bào gốc:
Tế bào gốc có thể dùng như một sản phẩm lý tưởng để tiêm truyền cho bệnh nhân cần truyền máu mạn tính cũng như những bệnh nhân có nhóm máu hiếm hoặc tự miễn. Sản xuất hàng loạt và chi phí cao cho các ứng dụng lâm sàng là những vấn đề quan trọng trong lĩnh vực này. Trong tương lai gần chúng ta có thể vượt qua những trở ngại này để tạo ra nguồn không giới hạn với sự tương đồng tối đa và biến chứng tối thiểu để thay thế hồng cầu có nguồn gốc từ máu hiến tặng(2)
KẾT LUẬN
Do nhu cầu truyền máu và lo ngại về các tác nhân gây bệnh do máu gia tăng, sự phát triển của các chất thay thế máu nhân tạo, đang được tập trung chuyên sâu.Tuy nhiên, mặc dù nhiều bước quan trọng đã được thực hiện,cho đến nay không có chất thay thế máu mang oxy nào được FDA cho phép sử dụng. Điều đó cho thấy nhiều tiềm năng trong lĩnh vực này cũng như trong tương lai gần các sản phẩm máu thay thế sẽ làm giảm đáng kể tình trạng thiếu máu truyền trên toàn cầu.
Nguyễn Thị Hương- SV Y4- Khoa Y-ĐHQG HCM
Chỉnh sửa: DS Phạm Trần Đan Thi
Infographic: Mai Thị Duyên – Anh ngữ Popodoo Lai Châu
Tài liệu tham khảo: (1) Blood Basics, Amerrican Society of Hematology,
http://www.hematology.org/Patients/Basics/ (2)Artificial Blood Substitutes: First Steps on the Long Route to Clinical Utility, National Center for Biotechnology Information,
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5084831/
(3)Katharine Gammon, 2017,The Long Quest To Create Artificial Blood May Soon Be Over, NBC news, https://www.nbcnews.com/mach/science/long-quest-create-artificial-blood-may-soon-be-over-n708576 (4)Artificial blood, National Center for Biotechnology Information,