Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ ανέπτυξαν ένα καινοτόμο υποκατάστατο, το οποίο ευελπιστούν ότι θα μπορεί να σώσει στο μέλλον πολλές ζωές – Τι λέει o «πατέρας» του ErythroMer, το οποίο εντός της επόμενης διετίας θα δοκιμαστεί και σε ανθρώπους.
Σε «ερήμους αίματος» διαβιούν δισεκατομμύρια άνθρωποι παγκοσμίως – σε χώρες δηλαδή όπου αν τραυματιστούν ή χρειαστούν για άλλον λόγο μετάγγιση αίματος, το πιθανότερο είναι ότι θα χάσουν τη ζωή τους εξαιτίας της μη επάρκειας του πολυτιμότερου υγρού για την ανθρώπινη επιβίωση.
Σύμφωνα με τις στατιστικές, πέντε ως έξι στα 10 άτομα που υφίστανται τραύμα σε χώρες χαμηλού ως μεσαίου εισοδήματος πεθαίνουν λόγω έλλειψης αίματος. Αλλά και στον «προηγμένο» κόσμο η έλλειψη αίματος σκοτώνει: εκτιμάται ότι μόνο στις ΗΠΑ τουλάχιστον 20.000 άτομα που τραυματίζονται ετησίως δεν φθάνουν ποτέ στο νοσοκομείο αφού καταλήγουν στον δρόμο προς αυτό λόγω αιμορραγίας.
Στη χώρα μας, σύμφωνα με τα στοιχεία του Εθνικού Κέντρου Αιμοδοσίας, υπάρχει οριακή επάρκεια σε αίμα – μετά βίας συγκεντρώνουμε τις περίπου 550.000 μονάδες που χρειαζόμαστε ετησίως ενώ καταφεύγουμε και στον Ελβετικό Ερυθρό Σταυρό για επιπλέον 20.000 μονάδες που είναι απαραίτητες κατά τη διάρκεια του πιο «απαιτητικού», λόγω τουρισμού και όχι μόνο, καλοκαιριού.
Γενναία χρηματοδότηση
Τόσες ζωές χαμένες και η επιστήμη προσπαθεί να μη… χάσει άλλον χρόνο και να βρει τη λύση ώστε κάθε άνθρωπος που έχει ανάγκη από αίμα, οπουδήποτε στον κόσμο, να μπορεί να έχει πρόσβαση σε αυτό. Σε αυτόν τον μακρό ερευνητικό αγώνα μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ γεννά το τελευταίο διάστημα ελπίδες μέσω της ανάπτυξης ενός υποκαταστάτου αίματος, του ErythroMer, το οποίο υπόσχεται στο μέλλον, χάρη στη μορφή του που είναι σε σκόνη και καθιστά εύκολη τη μεταφορά του σε οποιεσδήποτε συνθήκες, να παρέχει το πολυπόθητο ζητούμενο: αίμα σε όποιον το έχει ανάγκη, όπου και αν βρίσκεται.
Οι ελπίδες αυτές δεν φαίνεται να είναι φρούδες αν αναλογιστούμε ότι το ErythroMer έχει ελκύσει το ενδιαφέρον της Υπηρεσίας Ερευνας Προηγμένων Αμυντικών Προγραμμάτων (DARPA) του υπουργείου Αμυνας των ΗΠΑ τόσο ώστε να προσφέρει χρηματοδότηση της τάξεως των 46 εκατομμυρίων δολαρίων στην ομάδα του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ.
Και τα αμερικανικά Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (ΝΙΗ) στηρίζουν το ερευνητικό αυτό πρόγραμμα με περίπου 20 εκατομμύρια δολάρια ενώ άλλα 10 εκατομμύρια δολάρια χρηματοδότησης προέρχονται από ιδιωτικές πηγές, όπως ανέφερε στο ΒΗΜΑ-Science o 61χρονος «πατέρας» του ΕrythroMer δρ Αλαν Ντόκτορ, καθηγητής Παιδιατρικής στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ και διευθυντής στο Κέντρο για τη Μεταφορά Οξυγόνου του Αίματος και την Αιμόσταση, ο οποίος μάλιστα συνίδρυσε και είναι επιστημονικός υπεύθυνος της εταιρείας KaloCyte (με τον άκρως… ελληνικό τίτλο αφού σημαίνει «Καλό Κύτταρο») με στόχο την εμπορική αξιοποίηση του «κόκκινου προϊόντος».
Υποκατάστατα με διάρκεια
Υποκατάστατα αίματος σαν το ErythroMer είναι απολύτως απαραίτητα καθώς οι μεταγγίσεις «πραγματικού» αίματος δοτών συνδέονται με σοβαρούς περιορισμούς, σύμφωνα με τον καθηγητή Ντόκτορ: «Σήμερα, μετάγγιση αίματος μπορεί να γίνει μόνο εντός νοσοκομείου επειδή το αίμα είναι ένας ζωντανός ιστός που χρειάζεται να συντηρείται σε συγκεκριμένες συνθήκες.
Το γεγονός αυτό από μόνο του στερεί από πολλούς ανθρώπους που αιμορραγούν εκτός νοσοκομείου τη δυνατότητα να λάβουν γρήγορα αίμα το οποίο έχουν απόλυτη ανάγκη. Ετσι, κύριος στόχος είναι να υπάρξει ένα υποκατάστατο αίματος το οποίο θα μπορεί να έχει μεγάλη διάρκεια ζωής και να μεταφέρεται εύκολα οπουδήποτε».
Το ΕrythroMer έχει διάρκεια ζωής δύο ετών, όταν η διάρκεια ζωής του «αληθινού» αίματος για μετάγγιση είναι 42 ημέρες. Το υποκατάστατο αίματος του δρος Ντόκτορ περιέχει «ανακυκλωμένη» αιμοσφαιρίνη η οποία απομονώνεται από μονάδες ερυθρών αιμοσφαιρίων που έχουν λήξει και «πακετάρεται» μέσα σε μια ειδικά σχεδιασμένη μεμβράνη.
Στη συνέχεια το προϊόν μετατρέπεται σε σκόνη, η οποία μπορεί εύκολα να μεταφέρεται και να διαλύεται με αλατούχο διάλυμα ώστε να λάβει υγρή μορφή όταν υπάρχει ανάγκη. Ενα άλλο βασικότατο πλεονέκτημά του ΕrythroMer είναι ότι είναι κατάλληλο για μετάγγιση σε ασθενείς με οποιαδήποτε ομάδα αίματος – είναι μάλιστα κατάλληλο για μετάγγιση όχι μόνο στον άνθρωπο αλλά και σε όλα τα ζώα – και αυτό διότι στη μεμβράνη που… φιλοξενεί εντός της την αιμοσφαιρίνη δεν υπάρχουν οι πρωτεΐνες επιφανείας που εντοπίζονται στα ερυθρά αιμοσφαίρια και δημιουργούν ασυμβατότητες. «Ολα αυτά το καθιστούν ένα πολύ υποσχόμενο υποκατάστατο αίματος, όπως τουλάχιστον έχουμε δει μέχρι στιγμής από τα πειράματά μας σε ζώα» είπε ο ερευνητής.
Το ζωτικό «περιτύλιγμα»
Η επιστήμη «κυνηγά» ένα αποτελεσματικό υποκατάστατο αίματος εδώ και σχεδόν έναν αιώνα, επεσήμανε ο καθηγητής Ντόκτορ. «Η πρώτη γενιά υποκαταστάτων αίματος αφορούσε σταθερά μεν υποκατάστατα, τα οποία όμως δεν ήταν ασφαλή για χρήση – προκαλούσαν καρδιακές προσβολές και εγκεφαλικά επεισόδια.
Τα υποκατάστατα εκείνα βασίζονταν στη χρήση αιμοσφαιρίνης όπως και το ErythroMer. Υπάρχει όμως μια ειδοποιός διαφορά: στα υποκατάστατα αίματος προηγούμενης γενιάς οι επιστήμονες απομόνωναν την αιμοσφαιρίνη – τη ζωτικής σημασίας πρωτεΐνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων που μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες στο υπόλοιπο σώμα – και την εισήγαν σε ελεύθερη μορφή στην κυκλοφορία του αίματος.
Η αιμοσφαιρίνη όμως, αν δεν είναι «κλεισμένη» στο «κουκούλι» της, όπως συμβαίνει στα ερυθρά αιμοσφαίρια, καθίσταται επιβλαβής για τα εσωτερικά τοιχώματα των αγγείων και για την κυκλοφορία του αίματος λόγω χημικών αλληλεπιδράσεων. Για αυτό και εμείς «κλείσαμε» την αιμοσφαιρίνη σε μια ειδική μεμβράνη στο ΕrythroMer, σαν να βρίσκεται μέσα σε ένα μικροσκοπικό ερυθρό αιμοσφαίριο.
Η μεμβράνη αυτή είναι φτιαγμένη από πέντε διαφορετικά λιπίδια, τα οποία εντοπίζονται και στις ανθρώπινες κυτταρικές μεμβράνες, όπως π.χ. η χοληστερόλη, και καλύπτεται από ένα πλήρως βιοσυμβατό πολυμερές που ονομάζεται πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG). Το PEG περιέχεται για παράδειγμα στα εμβόλια για τον κορωνοϊό αλλά και σε πολλά φάρμακα».
Ο ερευνητής μάς πληροφόρησε ότι «ένα πολύ παρόμοιο προϊόν έχει αναπτυχθεί στην Ιαπωνία από ερευνητές του Ιατρικού Πανεπιστημίου Νάρα με επικεφαλής τον δρα Χιρόμι Σακάι. Μάλιστα το συγκεκριμένο υποκατάστατο αίματος που ονομάζεται «hemoglobin vesicles» βρίσκεται σε πιο προχωρημένη φάση από το δικό μας – συγκεκριμένα σε φάση 1 κλινικών δοκιμών σε ανθρώπους».
Τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα των κλινικών δοκιμών ήταν ενθαρρυντικά. Ωστόσο το ιαπωνικό υποκατάστατο αίματος είναι σε υγρή μορφή, «γεγονός που δεν του επιτρέπει να έχει την «ευελιξία» του δικού μας υποκαταστάτου» υπογράμμισε ο δρ Ντόκτορ και συμπλήρωσε ότι «το ΕrythroMer, λόγω του ότι περνά από διαδικασία ξηρής ψύξης με αποτέλεσμα να μετατρέπεται σε σκόνη, θα μπορεί να βρίσκεται μέσα σε οποιοδήποτε ασθενοφόρο ή στα πεδία μάχης».
Από τα ζώα στον άνθρωπο
Ενα επιπλέον συγκριτικό πλεονέκτημα, κατά τον καθηγητή, είναι ότι το ErythroMer «συμπεριφέρεται» περισσότερο όπως ένα αληθινό ερυθρό αιμοσφαίριο. «Μιμείται καλύτερα το έργο των αληθινών ερυθρών αιμοσφαιρίων. Αυτό το επιτυγχάνει χάρη σε ειδικά μόρια που φέρει το κάθε «τεχνητό» ερυθρό αιμοσφαίριο στη μεμβράνη του και τα οποία δρουν ως «χημικοί διακόπτες» αλλάζοντας τη λειτουργία τους ώστε να δεσμεύεται το οξυγόνο στους πνεύμονες και στη συνέχεια να αποδεσμεύεται στους υπόλοιπους ιστούς».
Ολα αυτά τα πλεονεκτήματα έχει μέχρι στιγμής βέβαια φανεί να… ξεδιπλώνονται αποκλειστικά μέσα από πειράματα σε ζώα. «Εχουμε δοκιμάσει το ErythroMer σε ποντίκια και σε κουνέλια με πολύ καλά αποτελέσματα.
Μετά τη μετάγγιση του ΕrythroMer ο καρδιακός παλμός αλλά και η αρτηριακή πίεση των πειραματοζώων ήταν απολύτως φυσιολογικά ενώ δεν εμφανίστηκαν παρενέργειες» περιέγραψε ο ερευνητής. Τα ενθαρρυντικά αυτά ευρήματα ωθούν την ομάδα του Μέριλαντ προς το επόμενο βήμα, που είναι οι πολυπόθητες κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους. «Εκτιμούμε ότι θα ξεκινήσουν σε 18 με 24 μήνες και, αν όλα πάνε καλά, σε περίπου μια οκταετία θα κυκλοφορήσει στην αγορά το προϊόν μας».
Για να πάνε βέβαια όλα καλά πρέπει να πληρούνται και δύο βασικές «τεχνοκρατικές» αλλά ζωτικής σημασίας παράμετροι: το προϊόν να έχει λογικό κόστος και να μπορεί να παραχθεί σε μεγάλες ποσότητες.
«Σήμερα το συνολικό κόστος μιας μονάδας αίματος το οποίο περιλαμβάνει τα έξοδα συντήρησης, την τεχνική υποστήριξη, τους επαγγελματίες υγείας κ.λπ. ανέρχεται σε 1.200-1.500 δολάρια. Εκτιμούμε ότι το κόστος του ErythroMer θα είναι αντίστοιχο. Η παραγωγή του θα είναι πιο κοστοβόρα αλλά θα εξοικονομούνται πολλά χρήματα από το ότι δεν θα χρειάζεται ψύξη ενώ δεν θα χρειάζεται και διασταύρωση της ομάδας αίματος».
Πολύπλοκη παραγωγή
Σε ό,τι αφορά τη διαδικασία παραγωγής, αυτή τη στιγμή είναι άκρως πολύπλοκη, παραδέχθηκε ο καθηγητής. «Σήμερα μπορούμε να παράγουμε μόλις 10 μονάδες ErythroMer την εβδομάδα, ωστόσο με τη χρηματοδότηση που διαθέτουμε πλέον, μπορούμε να αυξήσουμε άμεσα την παραγωγή και τρέχουμε ήδη ένα πρόγραμμα για αυτόν τον σκοπό.
Στο μέλλον πιστεύω ότι η πρόκληση δεν θα είναι τόσο το πόσο ErythroMer θα μπορούμε εμείς να παράγουμε, αλλά πόσο εύκολα θα βρίσκουμε τόσο μεγάλες ποσότητες αιμοσφαιρίνης για την παραγωγή του.
Δεν υπάρχει επάρκεια μονάδων ληγμένου αίματος για να απομονώνουμε τόσο πολλή αιμοσφαιρίνη. Ετσι έχουμε ξεκινήσει ένα πρόγραμμα στο οποίο χρησιμοποιούμε ανασυνδυασμένους ζυμομύκητες οι οποίοι θα παράγουν αιμοσφαιρίνη και ελπίζουμε ότι θα μας παρέχουν στο μέλλον ανεξάντλητες ποσότητες της πρωτεΐνης».
Μακάρι το ErythroMer να εκπληρώσει κάποια ημέρα τις «κόκκινες υποσχέσεις» του. «Θα είναι τόσο απλό να φτιάχνουν οι επαγγελματίες υγείας «τεχνητό» αίμα επί τόπου όσο απλό είναι σήμερα για κάποιον να φτιάξει τον στιγμιαίο καφέ του προσθέτοντας στη σκόνη νερό. Μόνο που η δική μας σκόνη θα μπορεί να σώσει τη ζωή ανθρώπων» κατέληξε ο καθηγητής Ντόκτορ.
Η ερευνητική παραγωγή και ο ρόλος της Ελλάδας
Ο δρ Ντόκτορ παρουσίασε τον περασμένο Ιούνιο την καινοτόμο έρευνά του σχετικά με το ErythroMer στο Νέο Μεξικό, στο συνέδριο της Διεθνούς Εταιρείας για τη Μεταφορά Οξυγόνου στους Ιστούς (ISOTT). Πρόεδρος της Εταιρείας είναι ο έλληνας καθηγητής Βιοϊατρικής Μηχανικής στο University College του Λονδίνου δρ Ηλίας Ταχτσίδης.
Οπως ανέφερε ο καθηγητής Ταχτσίδης στο ΒΗΜΑ-Science, «η ΙSOTT, από την ίδρυσή της το 1973, αποτελεί ένα φόρουμ όπου παρουσιάζονται και συζητούνται οι εξελίξεις στα υποκατάστατα αίματος και εφέτος η ερευνητική εργασία του δρος Ντόκτορ έτυχε θερμής υποδοχής. Τα μέλη της Εταιρείας και οι συμμετέχοντες αναγνώρισαν ότι το ErythroMer αποτελεί ένα καινοτόμο βήμα προς την ανάπτυξη ενός πιθανού αξιόπιστου και ασφαλούς τεχνητού μεταφορέα οξυγόνου στους ιστούς».
Διότι, όπως επεσήμανε ο δρ Ταχτσίδης, οι προκλήσεις είναι πολλές στον δρόμο της ανάπτυξης υποκαταστάτων αίματος. «Οι κυριότερες αφορούν την αποτελεσματικότητα και την ασφάλεια. Είναι απαραίτητο το εκάστοτε προϊόν να μπορεί να μεταγγίζεται με ασφάλεια χωρίς να προκαλεί παρενέργειες, ενώ πρέπει επίσης να επιτελεί με επιτυχία το έργο μεταφοράς οξυγόνου στους ιστούς ώστε να εξασφαλίζεται η υγιής μεταβολική λειτουργία τους. Η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα είναι ακόμη πιο σημαντικές όταν έχουμε να αντιμετωπίσουμε τις περιπτώσεις ασθενών που έχουν υποστεί κάποιο τραύμα και η ζωή τους κινδυνεύει».
Η εμπειρία από τις πολύχρονες προσπάθειες πολλών και διαφορετικών ομάδων δείχνει ότι το συγκεκριμένο ερευνητικό πεδίο δεν είναι σίγουρα στρωμένο με ροδοπέταλα. Οπως ωστόσο υπογράμμισε ο δρ Ταχτσίδης, καθώς και ο επίσης ειδικός του πεδίου και συνεργάτης του έλληνα καθηγητή, ομότιμος καθηγητής Βιοχημείας του Πανεπιστημίου του Εσεξ δρ Κρις Κούπερ, αυτή τη στιγμή υπάρχει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον για την ανάπτυξη υποκαταστάτων αίματος.
Για παράδειγμα η εταιρεία Prolong Pharmaceuticals τρέχει αυτή τη στιγμή κλινική δοκιμή φάσης 1 ενός προϊόντος αιμοσφαιρίνης το οποίο προορίζεται για ασθενείς με οξύ ισχαιμικό εγκεφαλικό. «Το προϊόν αυτό βασίζεται σε βόειο αίμα στο οποίο προστίθεται PEG ώστε να παραμένει για μεγαλύτερο διάστημα στην κυκλοφορία του αίματος».
Υπάρχουν και πολλές εταιρείες καθώς και ακαδημαϊκά ιδρύματα που διεξάγουν έρευνες ανάπτυξης τέτοιων προϊόντων οι οποίες βρίσκονται σε προκλινικό στάδιο, όπως και η έρευνα του δρος Ντόκτορ – μια τέτοια λαμβάνει χώρα στο Πανεπιστήμιο του Εσεξ.
Η εταιρεία Hemarina αναπτύσσει ένα προϊόν που χρησιμοποιεί τεράστια μόρια αιμοσφαιρίνης θαλάσσιων σκωλήκων. Η εταιρεία NuvOx Pharma έχει αναπτύξει ένα προϊόν μεταφοράς οξυγόνου από τους πνεύμονες στο αίμα και στη συνέχεια στους ιστούς, το οποίο βασίζεται σε μικρές «φούσκες» που περιέχουν υπερφθοράνθρακες (PFCs). To προϊόν αυτό έχει δοκιμαστεί στο πλαίσιο περισσότερων από 30 πειραμάτων σε ζώα και τώρα βρίσκεται σε φάση 1 κλινικών δοκιμών σε ανθρώπους ενάντια στο οξύ ισχαιμικό εγκεφαλικό και το γλοιοβλάστωμα.
Στη Βρετανία ειδικοί του NHS σε συνεργασία με πολλά ακαδημαϊκά ιδρύματα, ακολουθώντας μια διαφορετική προσέγγιση, μεταμόσχευσαν το 2022 για πρώτη φορά σε άνθρωπο ερυθρά αιμοσφαίρια που είχαν παραχθεί από βλαστικά κύτταρα δοτών και είχαν καλλιεργηθεί στο εργαστήριο.
«Εξαιτίας του μεγάλου κόστους της διαδικασίας αυτής, πιθανότατα δεν θα αποτελέσει ποτέ υποκατάστατο του αίματος σε ευρεία κλίμακα αλλά θα στοχεύει ασθενείς που έχουν αναπτύξει υπερευαισθησία στις μεταγγίσεις αίματος και πάσχουν από νόσους που απαιτούν συχνές μεταγγίσεις» μας είπαν οι δύο καθηγητές. Το πεδίο ανθίζει λοιπόν και αναμένουμε τους… ερυθρούς καρπούς που θα δρέψει.
