日本成功研發人造狗血 5年後上市

特約編譯 小陸/譯寫

日本中央大學理工部小松晃之教授的研究團隊在宇宙航空研究開發機構(JAXA)的協助下,成功完成犬用人造血的合成與結構解析,該結果發表於2016年11月10日的《科學報告》。這款犬用人造血的製作僅需3種原料及2道步驟,使用上無須進行血型配對,不必擔心傳染病,又能長期保存,預計於5年後商品化。

手持人造血的小松晃之教授。人造血亦能以粉末狀態保存,右瓶為粉末。 取自《THE PAGE》

血液裡除了有將氧氣運送至全身的「紅血球」、攻擊病原體的「白血球」、凝固止血的「血小板」等血球外,還有「水分」及「白蛋白」等液體成分之血漿。人造血並不具備白血球和血小板的功能,而是代替紅血球的「攜氧載體」。

致力研發紅血球替代物的科學家們過去一直苦於副作用的問題。紅血球內負責運送氧氣的是稱為「血紅素」的蛋白質,因為血紅素有易於跟一氧化氮結合的特性,當製劑通過血管,血紅素就跑進血管壁內與一氧化氮結合,導致一氧化氮無法正常發揮放鬆血管的功能。血管一收縮,高血壓的風險就上升。

2013年5月,小松教授想出由3個人類血清白蛋白分子包覆血紅素的結構,成功研發出人用人造血——HemoAct。白蛋白表面帶負電荷,血管壁膜亦帶負電荷,負負相斥的結果,人造血被鎖在血管中,就不會影響到血管壁內的一氧化氮了。

HemoAct概念圖,綠色外層是人類血清白蛋白,內部包覆的紅色物是血紅素。 取自《THE PAGE》

HemoAct發表後,他們接獲動物醫療相關公司的洽詢,展開犬用人造血的研發。雖然過去曾有採用「牛隻血紅素」的犬隻貧血治療藥物,但副作用也多。動物用製劑必須以該動物的血清白蛋白包覆核心的血紅素,才能讓體內組織判定為「安全物質」,避免副作用的發生。

問題在於動物不像我們人類有完整的血庫制度,每次進行手術,飼主與醫院還得絞盡腦汁確保血源,現實上不可能找到穩定的犬隻白蛋白提供源。

小松教授並未就此放棄。2015年10月,他們利用基因轉殖技術,由酵母菌生成犬隻的人造血清白蛋白,成功合成出跟人類結構相同的犬用人造血——HemoAct-C;接著又以相同手法合成貓用人造血——HemoAct-F。

犬用人造血原料只有牛隻血紅素、基因轉殖犬隻血清白蛋白、市售交聯劑。製程僅兩道步驟,且無需任何特殊設備。 取自中央大學

這次在宇宙航空研究開發機構的協助下,他們更成功解析基因轉殖犬隻血清白蛋白的三維結構。運用X光和結晶研究分子結構時,結晶的品質極為重要,結晶品質越好,分子結構就越清晰;然而,地球上的對流會加速結晶成長速度,導致結晶排列混亂。

國際太空站的日本希望號實驗艙則一舉解決了對流問題。無重力狀態的宇宙空間,不像在地球上會因密度和溫差而產生對流,蛋白質分子得以依自己的速度井然排列。取得高品質的結晶,也才能解析出過去無從得知的蛋白質結構,加速HemoAct-C的商品化。

基因轉殖犬隻血清白蛋白的三維結構。 取自JAXA

未來若能順利上市,飼主將不必再為尋找捐血犬急得焦頭爛額,還能省下血液配對的成本,不但大幅簡化輸血程序,更降低了傳染病與副作用的風險。HemoAct-C可望解決動物醫療現場的血源及儲血困境,為動物輸血治療帶來莫大貢獻。

 

資訊類別: 

回應