Современный мир истекает кровью: военные конфликты, террористические акты, техногенные катастрофы, стихийные бедствия, крупные дорожно-транспортные происшествия.
В подавляющем большинстве случаев пострадавшим требуется срочное переливание крови. Но донорская кровь даже в мирное время — дефицитный продукт с ограниченным сроком годности. К тому же это одно из самых опасных веществ, используемых в медицине. Она может быть источником серьезных инфекций, а в случае несовместимости — привести к тяжелым последствиям или даже к фатальному исходу.
Теоретически эту проблему можно решить очень просто, создав универсальную и безопасную искусственную кровь. Однако на практике «простое решение» обернулось для ученых сложнейшей задачей.
Кто изобрел искусственную кровь? Кому принадлежит приоритет открытия? Сможет ли теперь мир обойтись без доноров?
Яд или панацея
В древности, со времен Гиппократа, кровь считалась лечебным средством, но ее не переливали, а давали пить. Такое лечение практиковалось вплоть до Средних веков. Существует легенда, что в 1492 году папе Иннокентию VIII, страдавшему на старости лет целым букетом болезней, дали выпить кровь трех десятилетних мальчиков. Лечение не помогло, понтифик умер вслед за обескровленными детьми, принесенными ему в жертву.
Врачи Средневековья пересмотрели взгляды своих предшественников на кровь, обвинили ее в разносе по организму разных болезней и начали практиковать кровопускания. Кровопускание считалось панацеей и широко применялось вплоть до конца XVIII века. Например, королю Людовику XIII в последние десять месяцев его жизни пускали кровь 47 раз.
Но параллельно с кровопусканием медицина начала практиковать и гемотрансфузию — переливание донорской крови.
«От сердца к сердцу»
Первую успешную гемотрансфузию провел британский анатом Ричард Лоуэр. В 1666 году он выпустил из яремной вены собаки почти всю кровь, довел ее до судорог, а потом ввел ей кровь другой особи. Через несколько часов хвостатая пациентка пришла в себя.
В том же году французский исследователь Жан-Батист Дени повторил опыт Лоуэра. А потом рискнул испробовать этот метод и на людях. 15 июня 1667 года он ввел больному, страдавшему лихорадкой, девять унций крови ягненка. Лечение было успешным, и Дени продолжил эксперименты. Но четвертая гемотрансфузия закончилась смертью пациента. Переливания крови человеку во Франции были прекращены более чем на двести лет.
Первое переливание крови от человека человеку провел в 1818 году английский физиолог и акушер Джеймс Бланделл. Он же придумал специальный аппарат для гемотрансфузий.
Русские врачи впервые рискнули применить гемотрансфузию в 1832 году. Доктор Андрей Мартынович Вольф перелил кровь женщине, умиравшей от кровотечения после родов. Женщина выжила и полностью выздоровела.
Казалось бы, теперь у врачей в руках есть действенный способ лечения и кровопотеря больше не является смертельной угрозой. На деле переливание крови помогало не всем. У некоторых пациентов возникали тяжелые осложнения, иногда вплоть до летального исхода, словно донорская кровь их не лечила, а убивала.
В чем была причина, никто не знал, пока в начале ХХ века австрийский ученый Карл Ландштейнер не обнаружил, что человеческая кровь делится на разные группы. С этого момента начался новый этап в науке гемотрансфузий — переливание совместимой крови.
Но вскоре врачи опять столкнулись с загадочной проблемой — переливание крови, полностью совместимой по группе, у некоторых пациентов все равно заканчивалось тяжелыми осложнениями. Разгадка была найдена только в 1940 году, и тем же Карлом Ландштейнером. Оказалось, что кровь человека различается еще и по резус-фактору [i].
Сегодня известно уже о 44 системах групп крови. Среди них есть такие редкие, как, например, Бомбейский феномен, которые встречаются только у одного человека из 250 000. В банках крови такую редкость найти практически невозможно.
Универсальная искусственная кровь решила бы все эти проблемы. Не нужно думать о совместимости, не нужно проводить пробы, не нужно делать запасы донорской крови. Бери искусственную, подключай и лей.
Да вот только где ее взять...
Впервые о необходимости создания искусственной крови ученые задумались еще в годы Второй мировой войны. Но вплотную к решению этой проблемы подошли только в конце 1960-х–начале 1970-х годов. За разработку безопасных кровезаменителей взялись более 40 разных фирм и институтов по всему миру.
«Кровь — совсем особый сок»
«Кровь — совсем особый сок!» — говорил Мефистофель в «Фаусте» Гёте.
Действительно, особый. Но не сок, конечно же. Кровь — это соединительная ткань, которая по своим химическим свойствам похожа на суспензию, то есть взвесь твердых частиц в жидкости. Жидкая часть крови — это плазма, которая состоит из воды и растворенных в ней белков, солей, кислот, гормонов, медиаторов, витаминов, микроэлементов, а также кислорода, азота и много чего другого, что делает нашу кровь очень насыщенным и питательным бульоном. Нерастворимая часть крови — это разные кровяные тельца, которые отличаются по форме, размеру, свойствам и предназначению.
Три главные функции крови: защитная, регуляторная и транспортно-энергетическая. Защитная — это заживление ран, а также система «свой-чужой», которая распознает чужеродный белок. Регуляторная — это терморегуляция и сохранение гормонального баланса организма.
Транспортно-энергетическая — самая важная — это перенос питательных веществ и кислорода внутрь организма и вынос отходов к фильтрующим органам. Именно это свойство крови и стало настоящим камнем преткновения для ученых, пытавшихся создать искусственную кровь.
С одной стороны, кровезаменитель должен эффективно переносить кислород, значит, его нужно создавать на основе гемоглобина. Потому что именно гемоглобин, который содержится в эритроцитах, является переносчиком кислорода. Но искусственный эритроцит создать невозможно[ii]. А гемоглобин без оболочки работает плохо и дает массу побочных эффектов. Охранная система тут же распознает чужеродное вещество и начинает его уничтожать. Где выход? Как выполнить два условия, противоречащих друг другу?
Но еще сложнее оказалось подобрать основу для создания синтетической крови, то есть найти такую жидкость, в которой бы легко растворялись газы. Помогла, как это часто бывает в науке, случайность.
Мыши как рыбы
Голландский исследователь Йоханнес Килстра был далек от проблем гематологов и трансфузиологов. Он занимался жидкостным дыханием, то есть пытался доказать, что наземные животные могут дышать в воде. В качестве подопытных водолазов Килстра использовал мышей. Мыши в физрастворе жили, но не очень долго. Вытянуть из физраствора количество кислорода, необходимое для поддержания жизни, было для них непосильной задачей.
Говорят, что Килстра уже был готов свернуть работы, но тут одна из его подопытных мышей случайно упала в сосуд с перфторуглеродной эмульсией[iii], продышалась и... осталась жива. Более того, быстро освоилась и даже начала бегать.
Статья Килстра «Мыши как рыбы» (Of mice as fish) была опубликована в журнале Nature в 1962 году. Эта работа, по сути, зажгла включила зеленый свет ученым, занимающимся созданием искусственной крови. Заветная жидкость, способная прекрасно растворять и переносить газы, найдена!
Кровь цвета молока
Самую первую в мире искусственную кровь синтезировали японские ученые под руководством доктора Наито. В 1965 году они представили научному сообществу кровезаменитель на основе эмульсии, содержавшей два разных перфторуглеродных компонента. Это была суспензия молочного цвета. Сначала ее испытывали на обезьянах, в 1972 году перешли на людей. Первыми добровольцами стали члены секты «Свидетели Иеговы», которым религия запрещает переливание донорской крови. Эксперименты прошли удачно. В 1982 году японская искусственная кровь под названием Fluosol-DA поступила в широкую продажу.
Хотя, по большому счету, использовать японский кровезаменитель в экстренных случаях, когда счет идет на минуты, было очень проблематично, потому что Fluosol-DA хранился в виде трех отдельных компонентов, перед применением их нужно было разморозить, смешать и насытить кислородом.
Тем не менее Fluosol-DA вышел на международный рынок. И вот тут разгорелся чудовищный скандал. Во время клинических испытаний японского препарата в США выяснилось, что в трети случаев наблюдается реактогенность, то есть ответ иммунной системы пациента на введение препарата. Японских ученых обвинили в фальсификации данных, так как они заявляли, что реактогенность препарата возможна не более чем в 2–5% случаев.
Пройдет очень много лет, прежде чем ученые обнаружат, что чувствительность людей монголоидной расы к перфторуглеродным препаратам гораздо ниже, чем у европейцев и белых жителей США. Но к тому времени Fluosol-DA уже был запрещен, японская фирма-производитель разорилась, а владелец умер.
Голубая кровь
Советский Союз начал свои собственные разработки искусственной крови в начале 1970-х годов. Практически параллельно с японцами и по их следам. В итоге совместными усилиями Ленинградского НИИ гематологии и переливания крови и Центрального ордена Ленина института переливания крови был создан препарат «Перфукол». По своей сути он был неким подобием японского Fluosol-DA, но работал хуже и клинические испытания не прошел.
И вот тут в работу включился Институт теоретической и экспериментальной биофизики АН СССР в Пущино. Точнее, один из сотрудников института — молодой и очень энергичный профессор Феликс Федорович Белоярцев. Вместе с директором института Генрихом Романовичем Иваницким они взялись за разработку нового препарата.
В 1982 году, когда в США кипели страсти вокруг японского Fluosol-DA, по двору института в Пущино уже бегала собака, у которой 70% крови было заменено на синтетическую эмульсию. Более того, собака не просто бегала, она вовсю радовалась жизни и даже принесла щенков.
Новый препарат, разработанный Белоярцевым и Иваницким, получил официальное название «Перфторан», но неофициально его называли «голубая кровь» — за специфический синий цвет.
Перфторан, как и Fluosol-DA, содержал два разных перфторуглеродных компонента, но не таких, как у японцев. Кроме того, был существенно уменьшен размер перфторуглеродных частичек, которые по сути своей были крохотными контейнерами для газов. Изменения дали фантастический результат: токсичность препарата снизилась, а эффективность кислородного транспорта возросла.
После 2000 опытов на животных Белоярцев и Иваницкий получили разрешение испытать перфторан на людях. Первая фаза клинических испытаний началась 26 февраля 1984 года и показала замечательные результаты. Японский Fluosol-DA к тому моменту уже был снят с производства. А исследования американских ученых по разработке аналогичных препаратов зашли в тупик. Американцы не смогли подобрать нужную композицию составляющих материалов и найти оптимальный размер частиц.
Трагический финал
Клинические испытания перфторана должны были закономерно закончиться регистрацией уникального препарата в Фармкомитете СССР. А еще, конечно же, славой, почетом и Государственной премией.
И тут вдруг Пущинской лабораторией биофизики заинтересовались местные органы КГБ, получившие анонимный донос. Прокуратура возбудила против Белоярцева уголовное дело. Его обвинили в краже казенного спирта на 10 000 рублей, в том, что он отбирал зарплаты у сотрудников и испытывал на людях препарат, официально не зарегистрированный Минздравом.
Про спирт доносчик наврал. А вот незаконные испытания были.
8 марта 1982 года пятилетнюю Аню Гришину сбил троллейбус, скорая помощь приехала быстро, но в ближайшей больнице, куда девочку доставили со множественными переломами и разрывами органов, не оказалось крови ее группы. Девочку перевезли в реанимационное отделение Филатовской больницы. Но время уже было упущено, девочка умирала. И тут вдруг главный детский реаниматолог клиники Минздрава Виктор Михельсон вспомнил, что у его друга Феликса Белоярцева есть какой-то чудодейственный препарат. Феликс Федорович сам примчался в Москву с двумя ампулами перфторана. Девочка выжила.
А еще нелицензированный перфторан использовали в Афганистане. Военный врач полковник Виктор Мороз привез несколько ампул на свой страх и риск и спас несколько жизней.
Белоярцев предоставил следствию все материалы по «незаконным испытаниям». И отчитался за «отобранные зарплаты», которые на самом деле были премиями, отданными самими сотрудники на развитие проекта.
Все это лишь подлило масла в огонь. Всю осень в институте шли массовые проверки. Сотрудников лаборатории Белоярцева таскали на многочасовые допросы. У Феликса Федоровича устроили несколько обысков.
В октябре 1985 года Минздрав официально прекратил испытания перфторана и закрыл проект. Белоярцева отстранили от научной деятельности, но продолжали вызывать на допросы и устраивать обыски в поисках якобы украденного спирта. После одного из таких обысков Белоярцев не выдержал и покончил с собой.
Следствие по делу Белоярцева было прекращено только в 1991 году. А в 1999 году профессор Белоярцев стал лауреатом премии Правительства Российской Федерации. Посмертно.
В 1996 году перфторан был наконец-то разрешен для медицинского применения. Но буквально год спустя права на патент выкупила одна косметическая фирма, не имеющая никакого отношения к медицине, и свернула всю научно-исследовательскую работу. А когда действие патента закончилось, перепродала права в США.
Кто был первым
Сегодня учеными разных стран мира создано уже примерно полтора десятка кровезаменителей. Синтетическую кровь выращивают из стволовых клеток эмбрионов, создают на основе гемоглобина и альбумина, а британская пластиковая кровь, которую окрестили «жидким медом», сделана на основе полимера полиэтиленгликоля. Южноафриканский препарат Hemopure, американский Oxycyte, есть даже ветеринарная искусственная кровь — оксиглобин. Кровезаменителей на медицинском рынке достаточно. Но ни один из них по отдельности и все они вместе не смогут полностью заменить донорскую кровь.
Главная задача кровезаменителей — оказать неотложную помощь пострадавшему. Сохранить жизнь человека до того момента, пока он будет доставлен в клинику, где ему перельют настоящую донорскую кровь или ее компоненты.
А главное достоинство искусственной крови — универсальность и безопасность. Ее не нужно проверять на совместимость, то есть тратить время на определение группы и резус-фактора. И можно не опасаться, что вместе с кровью больному достанутся какие-нибудь вирусы, бактерии, паразитические простейшие и прочая инфекционная нечисть.
Кроме того, синтетическую кровь можно производить в любых количествах. А донорская всегда в дефиците.
Именно поэтому изобретение искусственной крови было открытием мирового значения. Но кто же был первым?
Приоритет по дате создания, без сомнения, принадлежит японским ученым. Но их препарат был забракован и снят с производства. Так что первым синтетическим кровезаменителем, реально действующим и отвечающим всем требованиям, был наш российский перфторан. Точнее, мог бы быть, если бы наука, как это часто бывало в истории, не пала бы жертвой завистников и не попала бы в беспощадные жернова государственной машины.
Интересно, понимали ли доносчики, затеявшие травлю ученого, что они уничтожают не только открытие мирового масштаба, но и лишают множество людей надежды на спасение? В том числе и самих себя.
Автор: Марина СОБЕ-ПАНЕК
[i] Резус-фактор, или D-антиген, — это белок, который находится на поверхности эритроцитов. Если белок есть — кровь называют резус-положительной, если нет — резус-отрицательной.
[ii] В настоящее время идут клинические испытания двух разных методик создания искусственных эритроцитов: биогибридных, созданных на основе кремниевой формы, и выращенных из стволовых клеток.
[iii] Перфторуглероды были побочным продуктом исследований Манхэттенского проекта и изначально проходили под кодовым названием «вещества Джо». Много позже выяснилось, что сфера их применения в мирной жизни гораздо шире, чем в области военных технологий.
