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液態的賢者之石-人工血液

牛奶?尿液?紅酒?今晚醫生你想選那個?

早在16世紀,人們開始嘗試替失血的傷者補充血液,當時被打入傷患血管內的液體千奇百怪,凡舉尿液、牛奶、唾液、酒或動物的血,都曾被當時的醫生和患者英勇地嘗試過 [1]。

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從綿羊輸血給患者。Source from wikimedia

當時也嘗試用人血補充,但總有許多傷患反而在輸血死亡,數百年來醫界不得其解。1900年時,奧地利大學的Karl Landsteiner教授向世界宣告了血型的存在,血液只要區分血型,輸血就不再會造成死亡,這猶如開啟了血液學的真理之門,輸血的成功率巨幅地提升,更將外科手術提攜了另一個新世代 [2]。

既然輸血已經不成問題,那還需要人工血液嗎?

在國內外,皆有人因為信仰而拒絕輸血 [3],而戰火下的軍人、大海上的船員等,伙伴裡不見得剛好有專門負責補血的伙伴;即便是在醫院血庫裡,每袋血液最多也只有42天的保存期,極度仰賴定期捐血;而愛滋病襲捲全球後,也令人開始擔心那一袋袋的血液裡,是否就藏有未爆彈?

捐血的缺點開啟了人工血液的需求,而大規模戰爭加速了科學前進的動力。歷經二戰、越戰等大量的血液需求,科學界逐漸全力研發人工血液。一方人馬尋找可用的血紅素(hemoglobin),而另一派則轉向研究能高度溶氧的氟碳化合物-perfluorocarbon

氟碳化合物無毒且安定,更重要的是氧氣的溶解度,比水高出約10-20倍 [4]。其實早在1966年,科學家便將小鼠置入浸滿氟碳化合物的容器,發現小鼠仍能存活數小時[5]。1989年,FDA首次許可氟碳化合物類型的人工血液產品-Fluosol-DA-20上市 [6]。而血紅素類型的人工血液,雖然因越戰的需求而蓬勃發展 [5],但因為強烈的腎、心毒性限制了發展;僅有一款商品-Hemopure在南非獲准使用 [5]。

而本世紀初,幹細胞技術正式加入競逐人工血液的行列,2005年法國的Marie-Catherine Giarratana學者以及2010年Hélène Lapillonne學者,利用誘導幹細胞的方式,成功地人工生成了紅血球 [7, 8]。

台灣,捐血已是習慣,還需要人工血液嗎?

台灣每年都有超過250萬袋捐贈的血液 [9],但在愛滋病的陰影下,每袋血液都仍須接受繁複且昂貴的檢測(據估計,約0.002%的捐贈血有愛滋病毒 [10]),而許多居住在特殊的地區(如:高山、離島等)或從事特別職業(如:遠洋船員)的台灣人,因為無法快速抵達醫院,引進人工血液能舒緩他們的困境。據筆者了解,目前我國衛福部並未引進人工血液,近期的數次重大公安意外也許恰好是個機會,讓我們省思,讓我們好好的想一想,灣的醫界、學界是否需要加強研究人工血液呢?

本文感謝衛生福利部台東醫院檢驗科張昱維(Yu-Wei Chang)協助

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Blood Bag. Source from wikimedia

參考資料

  1. Keyhanian Sh, Ebrahimifard M, Zandi M. (2014) Investigation on artificial blood or substitute blood replace the natural blood. Iranian journal of Pediatric Hematology Oncology. 4(2):72-77.
  2. K Landsteiner (1900) Zur Kenntnis der antifermentativen, lytischen und agglutinierenden Wirkungen des Blutserums und der Lymphe. Zentbl. Bakt. Orig. 27:357-362
  3. 耶和華見證人官方網站
  4. Elibol M, Mavituna F. (1995) Effect of perfluorodecalin as an oxygen carrier on actinorhodin production by Streptomyces coelicolor A3(2). Applied Microbiology and Biotechnology. 43:206-210
  5. W. H. Choe, E. J. Baek. (2015) RBC substitutes: from the past to the future. ISBT Science Series. 10(S1):150-153
  6. Jerry E. Squires (2002) ArtiÞcial Blood. Science. 295:1002-1005
  7. Giarratana MC, Kobari L, Lapillonne H, Chalmers D, Kiger L, Cynober T, Marden MC, Wajcman H, Douay L. (2005) Ex vivo generation of fully mature human red blood cells from hematopoietic stem cells. Nature Biotechnology. 23:69-74
  8. Lapillonne H, Kobari L, Mazurier C, Tropel P, Giarratana MC, Zanella-Cleon I, Kiger L, Wattenhofer-Donzé M, Puccio H, Hebert N, Francina A, Andreu G, Viville S, Douay L. (2010) Red blood cell generation from human induced pluripotent stem cells: perspectives for transfusion medicine. Haematologica 95(10):1651-1659
  9. 台灣血液基金會
  10. 世界衛生組織官網

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關於作者

Chiang Wei-Lun

Wei-Lun

蔣維倫。喜歡虎斑、橘子、白底虎斑、三花貓。曾意外地先後收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學PanSci專欄作家、上下游新聞市集公民寫手、故事專欄作家。 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9 https://www.newsmarket.com.tw/blog/author/miss9ch/