بازگشت به اخبار
MIT Technology Review

رقابت ارتش آمریکا برای تولید خون مصنوعی

چهارشنبه، ۲۲ مهر ۱۴۰۵۱۳:۰۴Andrew Rosenblum
The US military’s race to make fake blood

شناسهٔ پروازی‌اش Morphine 1-2 بود. در فوریهٔ ۲۰۰۷، این بالگرد سنگینِ دوملخه که برای تخلیهٔ مجروحان به کار می‌رفت، تازه سه سرباز زخمی را به بیمارستان صحرایی بالاد، در شمال بغداد، منتقل کرده بود که مأموریت دیگری به آن واگذار شد: پروازی اضطراری از منطقه‌ای تحت کنترل شورشیان، آن هم در روشنایی روز. بالگردها معمولاً در چنین موقعیتی...

نام رادیویی آن Morphine 1-2 بود.  

در فوریهٔ ۲۰۰۷، بالگرد سنگینِ تخلیهٔ مصدومان با دو ملخ، سه سرباز زخمی را به بیمارستان صحرایی بالاد، در شمال بغداد، رسانده بود که مأموریت دیگری به آن محول شد: پروازی اضطراری از منطقه‌ای تحت کنترل شورشیان، آن هم در روشنایی روز. در شرایطی از این دست، بالگردها معمولاً فقط شب‌ها پرواز می‌کردند و همهٔ چراغ‌هایشان خاموش بود. 

وقتی بالگرد از نزدیکی شهر کرمه، در بخش شرقی استان الانبار، می‌گذشت، یکی از شورشیان با یک موشک‌انداز قابل‌حمل به سوی آن شلیک کرد. تیربارچی دم بالگرد که احتمالاً موشک را در حال نزدیک‌شدن دیده بود، فریاد زد که خلبان مانور فرار انجام دهد. اما موشک از پیش روی بالگرد قفل کرده بود و انفجار پس از اصابت، آتش‌سوزی‌ای را در داخل آن به راه انداخت. خلبان ۵۸ ثانیهٔ طاقت‌فرسا برای کنترل دستگاهی که از کار می‌افتاد جنگید، اما سرانجام Morphine 1-2 به زمین سقوط کرد. هر هفت خدمهٔ آن کشته شدند.  

چرا بالگرد در روشنایی روز آنجا بود؟ رابرت موری، فرماندهٔ ناوگان و مدیر برنامه در DARPA، آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفتهٔ دفاعی، که در مقام افسر اطلاعاتی این حادثه را بررسی کرده بود، توضیح می‌دهد: «خون می‌برد و آن را برمی‌گرداند. مأموریتش چیزی بود که به آن «انتقال خون» می‌گوییم؛ این مأموریت پس از تخلیهٔ مصدومان، در بالاترین اولویت قرار دارد.»

امروزه، کمبود مزمن خون در هر دو عرصهٔ نظامی و غیرنظامی به رقابتی برای ساخت جایگزین‌های مصنوعی دامن زده است. حدود ۹۰ درصد از مرگ‌ومیرهای قابل‌پیشگیری در میدان نبرد بر اثر خون‌ریزی است؛ یعنی زمانی که رگ خونی پاره می‌شود. خون‌ریزی همچنین مهم‌ترین علت مرگ مادران در سراسر جهان است. مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۵ در نشریهٔ Transfusion منتشر شد، نشان داد از میان ۱٫۲ میلیون بیمار دچار تروما در ایالات متحده که احتمالاً پیش از رسیدن به بیمارستان به خون نیاز داشتند، تنها یک درصد خون دریافت کردند. به‌گفتهٔ کالج جراحان آمریکا، این کمبود هر سال به حدود ۱۰ هزار مرگ قابل‌پیشگیری در آمریکا می‌انجامد. در سطح جهان، این رقم احتمالاً به میلیون‌ها مورد می‌رسد. 

یکی از دلایل کمبود خون، دشواری نگهداری آن است. خون کامل در یخچال فقط ۳۵ روز دوام می‌آورد؛ به همین دلیل بانک‌های خون اجزای آن را جدا می‌کنند تا مدت نگهداری افزایش یابد. اما این راه‌حل بی‌نقص نیست. پلاکت‌هایی که به لخته‌شدن زخم‌ها کمک می‌کنند، معمولاً در دمای اتاق نگهداری می‌شوند و حداکثر یک هفته دوام می‌آورند. بیمارستان‌ها و ارتش گلبول‌های قرمزِ حامل اکسیژن و همچنین پلاسمای سرشار از پروتئین را که حجم خون را بازمی‌گرداند و به انعقاد کمک می‌کند، منجمد می‌کنند. بااین‌حال، پس از ذوب‌شدن، هر دو ظرف چند روز فاسد می‌شوند. موری می‌گوید: «اگر ندانم قرار است چه زمانی به من حمله شود، چه اتفاقی می‌افتد؟ خب، آن را ذوب می‌کنم و می‌گذارم تاریخ مصرفش بگذرد، درست است؟» 

مطالعه‌ای در JAMA دربارهٔ جراحات جنگی در افغانستان نشان می‌دهد برای فردی که به تزریق خون نیاز دارد، یک عدد جادویی وجود دارد: باید ظرف ۳۶ دقیقه تزریق خون را آغاز کرد.

به همین دلیل موری که علاوه بر تجربهٔ نظامی، دکترای فیزیولوژی دارد، هدایت طرحی در DARPA را برای حل مشکلات خون‌رسانی در میدان نبرد بر عهده گرفته است. او مسئول برنامهٔ تازه‌ای به ارزش ۷۳ میلیون دلار با نام RAPIID است؛ این نام کوتاه‌شدهٔ عبارت «احیا و پیشگیری از اختلال ناشی از ایسکمی» است. هدف این برنامه ساخت نمونه‌هایی با ماندگاری بالا از سه جزء اصلی خونِ موردنیاز برای تزریق است: پلاسما، پلاکت و گلبول قرمز. RAPIID که اواخر امسال آغاز می‌شود، بر دهه‌ها پژوهش در زمینهٔ ساخت خون مصنوعی یا افزایش ماندگاری آن تکیه دارد. از جمله تازه‌ترین این تلاش‌ها، پروژهٔ پیشین DARPA به ارزش ۴۷٫۵ میلیون دلار با نام FSHARP است؛ نامی کوتاه‌شده برای «راهکارهای قابل‌استفاده در میدان نبرد برای خون‌ریزی، با فرآورده‌های احیای زیست‌مصنوعی». در این پروژه، پژوهشگران نتایج امیدوارکننده‌ای در آزمایش‌های حیوانی به دست آورده‌اند. 

a machine on a workbench with tubes and jars
کارشناسان KaloCyte برای پردازش هموگلوبینِ بدون کپسول، از دستگاهی به نام فیلتراسیون جریان مماسی استفاده می‌کنند.
MATT ROTH
gloved hand pouring clumps of red powder from a vial onto a petri dish
پس از پردازش، هموگلوبین تغلیظ و سپس خشک‌انجمادی می‌شود تا ماندگاری آن افزایش یابد.
MATT ROTH

با پیش‌رفتن هم‌زمان آزمایش‌های RAPIID برای اجزای مختلف، هدف این است که تا سال ۲۰۲۹ بسته‌های فرآورده‌های خونی خشک‌شده در میدان نبرد به کار گرفته شوند. این برنامه موری را در جایگاه رهبر ارکستری قرار می‌دهد که باید هم‌زمان آزمایش‌های بالینی را با همکاری FDA هماهنگ کند و تجهیزات جانبی موردنیاز برای تزریق خون را فراهم آورد؛ از کیسه‌های نگهداری مقاوم در برابر شرایط میدان نبرد گرفته تا آزمایش‌هایی برای سنجش میزان خون مصنوعیِ موجود در بدن بیمار. 

انجام همهٔ این کارها دشوار خواهد بود، اما ارتش برای رفع کمبود خون تحت فشار است. پس از وقوع حادثه‌ای با تلفات انبوه، ممکن است اهدای خون به‌موقع انجام نشود. همچنین مطالعه‌ای در JAMA دربارهٔ جراحات جنگی در افغانستان نشان می‌دهد اگر فرد مجروح به تزریق خون نیاز داشته باشد، عدد جادویی ۳۶ دقیقه است. موری می‌گوید: «اگر بتوان از جراحتی جان سالم به در برد ــ و ما عموماً بیشتر موارد خون‌ریزی را قابل‌نجات می‌دانیم ــ تقریباً حتمی است که اگر خون پیش از پایان دقیقهٔ ۳۶ به بیمار برسد، او زنده می‌ماند.» پس از آن، احتمال زنده‌ماندن «به‌سرعت کاهش می‌یابد.»  


در تلاش برای ساخت اجزای خونیِ قابل‌حمل و بادوام در قفسه، پلاسما ساده‌ترین گزینه است. پژوهشگران از اواخر دههٔ ۱۹۳۰ می‌دانند چگونه پلاسما، مایع زردرنگی که ۵۵ درصد خون کامل انسان را تشکیل می‌دهد، جدا و خشک‌انجمادی کنند. در میدان‌های نبرد جنگ جهانی دوم، ترکیبی از آب، نمک‌ها و هزاران نوع پروتئین موجود در پلاسما به بازگرداندن حجم خون سربازان زخمی کمک می‌کرد و تا حدی خون‌ریزی را کنترل می‌کرد. آمریکا در دههٔ ۱۹۶۰ استفاده از پلاسمای خشک‌انجمادی را کنار گذاشت، چون این محصول خطر انتقال هپاتیت از اهداکنندگان آلوده به دریافت‌کنندگان را به همراه داشت. اما روش‌های غربالگری، آزمایش و خشک‌کردن بهبود یافتند و ارتش آمریکا از سال ۲۰۱۰ تلاش چندساله‌ای را برای بازسازی ظرفیت تولید این محصولات آغاز کرد. طی دو سال گذشته، FDA اجازه داده است دو نوع پلاسمای خشک‌انجمادی در شرایط اضطراری در ارتش آمریکا استفاده شوند؛ یکی از آن‌ها را غیرنظامیان نیز می‌توانند به کار ببرند. 

در مورد پلاکت‌ها، تلاش‌ها برای افزایش مدت نگهداری آن‌ها به دههٔ ۱۹۵۰ برمی‌گردد، اما موفقیت چندانی به همراه نداشته است. برای مثال، زیست‌مهندسان تلاش کرده‌اند غشای پلاکت‌ها را به ذرات مصنوعی متصل کنند. موفق‌ترین پروژه متعلق به شرکتی به نام Cellphire است که پلاکت‌های واقعی انسان را خشک‌انجمادی می‌کند. این محصول در آزمایش‌های بالینی ایمنی و اثربخشی خود را در انسان نشان داده است، اما از آنجا که تولیدش به اهداکنندگان وابسته است، مشخص نیست بتوان این روش را در مقیاس گسترده به کار گرفت.

نگهداری یا شبیه‌سازی گلبول‌های قرمز نیز به همین اندازه دشوار بوده است. مهم‌ترین جزء آن‌ها هموگلوبین است که اکسیژن را حمل می‌کند و درون غشای سلولی قرار دارد. بیش از یک قرن است که پژوهشگران به دنبال راه‌هایی برای انتقال هموگلوبین بدون چالش‌های ایمنی‌شناختی ناشی از این پوشش هستند؛ از جمله این چالش که گروه‌های خونی اهداکننده و دریافت‌کننده باید با هم سازگار باشند. بااین‌حال، فشار تکاملی به دلیلی موجه این پوشش را به وجود آورده است: هموگلوبینِ «برهنه» در جریان خون به‌سرعت تجزیه می‌شود و این امر می‌تواند به اندام‌ها آسیب برساند. هموگلوبین همچنین اکسید نیتریک را جذب می‌کند؛ اکسید نیتریک سازوکار طبیعی بدن برای گشادکردن رگ‌های خونی است و جذب آن باعث تنگ‌شدن این مجراها می‌شود.

این مشکل در دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰، زمانی که نگرانی از انتقال HIV از راه تزریق خون توجه‌ها را به گروهی از سازوکارهای انتقال بدون غشا به نام حامل‌های اکسیژن مبتنی بر هموگلوبین (HBOCs) جلب کرد، کاملاً آشکار شد. یکی از این محصولات به نام HemAssist از زیرواحدهای هموگلوبین تشکیل شده بود که برای جلوگیری از تجزیهٔ سریع به یکدیگر پیوند خورده بودند. این محصول مزیت دیگری هم داشت: در نگهداری سرد حدود یک سال دوام می‌آورد، در حالی که گلبول‌های قرمز حدود ۴۰ روز ماندگاری دارند. اما مشکل اکسید نیتریک را حل نکرد و باعث تنگ‌شدن رگ‌های خونی شد. در یک آزمایش بالینی، از میان ۵۲ نفری که HemAssist دریافت کردند، ۲۴ نفر جان باختند؛ در گروه کنترل، این رقم از ۴۶ نفر، هشت نفر بود. شرکت مادر در سال ۱۹۹۸ آزمایش‌ها را متوقف کرد. مروری بر مطالعات بالینی که در سال ۲۰۰۸ در JAMA منتشر شد، سرنوشت HBOCها را بیش از پیش رقم زد و نشان داد این محصولات عموماً احتمال حملهٔ قلبی بیماران را سه برابر و خطر مرگ را ۳۰ درصد افزایش می‌دهند.

در سال‌های اخیر، پژوهشگران تلاش کرده‌اند با استفاده از فناوری‌ای به نام «پرورش خون»، گلبول‌های قرمز را در آزمایشگاه تولید کنند. در این روش، گلبول‌ها از سلول‌های پیش‌ساز موسوم به سلول‌های بنیادی پرتوان القایی ساخته می‌شوند. موانع اصلی چیست؟ هزینه و بازده تولید. DARPA در سال ۲۰۰۸ طرح پرورش خون را با استفاده از سلول‌های بنیادیِ خون بندناف دورریخته‌شده آغاز کرد، اما نتوانست هزینهٔ تولید هر واحد گلبول قرمز را به کمتر از ده‌ها هزار دلار برساند. این سازمان طرح را متوقف کرد و پژوهش را به دانشگاه خدمات یکنواخت واگذار کرد. بااین‌حال، حتی اگر هزینه کمتر بود، خون پرورش‌یافته را نمی‌شد در کوله‌پشتی نگهداری کرد. موری می‌گوید: «این‌ها همچنان سلول‌اند؛ هنوز به یخچال و مراقبت ویژه نیاز دارند.» 

حل هم‌زمان همهٔ این چالش‌ها آسان نخواهد بود. جان هولکامب، استاد جراحی در دانشگاه آلاباما در بیرمنگام، می‌گوید: «هرکدام از این پروژه‌ها به‌تنهایی کاری عظیم است.» او در جریان نبردی در موگادیشو، سومالی، که الهام‌بخش Black Hawk Down بود، جراح نظامی بود. «فکر می‌کنم احتمالاً هرکدام به‌تنهایی موفق خواهند شد. اما اینکه چگونه از این محصولات جداگانه استفاده کنیم یا آن‌ها را با هم ترکیب کنیم، هنوز مشخص نیست.»


چند سال پس از آنکه DARPA از تولید خون در آزمایشگاه دست کشید، موری در پایگاهی در اوکیناوا مستقر شد؛ جزیره‌ای در ۴۰۰ مایلی جنوب‌غربی سرزمین اصلی ژاپن. او در آنجا از نزدیک شاهد آسیب‌پذیری ذخایر خون بود. این پایگاه یک بانک خون دارد که به حدود ۲۷ هزار تفنگدار دریاییِ تحت فرماندهی جزیره و هزاران نیروی نظامی دیگر در پایگاه و نقاطی در گستره‌ای صد میلیون مایل مربعی در اقیانوس آرام خدمات می‌دهد. این منطقه که USPACOM نام دارد، از غرب هند تا هاوایی و از قطب جنوب تا قطب شمال امتداد می‌یابد. موری به من گفت: «مرکز خون درست کنار بیمارستان است و بیمارستان هم حدود ۲۰۰ متر با همهٔ تجهیزات ارتباطات ماهواره‌ای آن جزیره فاصله دارد.» یک حملهٔ موشکی می‌تواند هر سه را از بین ببرد.

موری با خود فکر کرد: آیا راهی برای تولید خون مصنوعی با ماندگاری بیشتر وجود دارد؟ او در سال ۲۰۱۸ دکترای فیزیولوژی خود را به پایان رساند؛ در همان زمان، ارتش نیز به آسیب‌پذیری تأسیسات اوکیناوا پی برده بود. راهبرد دفاع ملی ۲۰۱۸ که تمرکز نظامی را از تروریسم به جنگ زمینی احتمالی با چین یا روسیه تغییر داد، خطر اتکا به یک مرکز واحد برای مأموریت‌های انتقال خون در سراسر USPACOM را به برنامه‌ریزان جنگ نشان داد. سپس DARPA بار دیگر ساخت خون مصنوعی را جدی گرفت و در سال ۲۰۲۳ برنامهٔ FSHARP را آغاز کرد. موری در سال ۲۰۲۴ به این سازمان پیوست و معاون مدیر برنامه در دفتر فناوری‌های زیستی DARPA شد. در سال ۲۰۲۶، چند ماه پیش از آنکه RAPIID در ماه مه فراخوان پیشنهادهای خود را منتشر کند، او را به‌عنوان مدیر برنامه منصوب کردند. 

TEM image of platelets
SynthoPlate که در این تصویر زیر میکروسکوپ دیده می‌شود، پلاکتی مصنوعی است که پپتیدهایی در خود دارد تا عملکرد پلاکت‌های طبیعی را تقلید کند؛ از جمله چسبیدن به رگ‌های خونیِ آسیب‌دیده و به یکدیگر.
COURTESY OF SEN GUPTA

پیش از آنکه موری سکان هدایت را در دست بگیرد، پژوهش‌های مرتبط سال‌ها در جریان بود. پژوهشگران شرکت KaloCyte با کمک بودجهٔ FSHARP به آزمایش روشی ادامه دادند که نخستین‌بار پزشکانی در دانشگاه مریلند، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و دانشگاه پیتسبرگ ابداع کرده بودند. این روش هموگلوبین خون اهداییِ رو به انقضا را «بازیافتِ ارزش‌افزا» می‌کند. الین هاینز، مدیرعامل شرکت، توضیح می‌دهد: «هموگلوبین را می‌گیریم و در یک نانوذرهٔ لیپیدی بسته‌بندی می‌کنیم که مانند غشای سلولی مصنوعی عمل می‌کند.» 

این محصول که ErythroMer نام دارد، اساساً نوع تازه‌ای از HBOC است. غشای آن از تجزیهٔ هموگلوبین جلوگیری می‌کند، جذب خطرناک اکسید نیتریک را محدود می‌سازد و به هموگلوبین کمک می‌کند اکسیژن را جذب و آزاد کند. هر سلول ErythroMer حاوی لیپیدی به نام KC-1003 است که مانند نگهبان عمل می‌کند: این لیپید در پاسخ به pH بالای ریه‌ها، به مولکول کوچک دیگری درون ErythroMer پیام می‌دهد که کنار برود و راه ورود اکسیژن را باز کند. سپس در بافت‌های خسته، جایی که pH پایین‌تر است، KC-1003 آن مولکول کوچک را به جای خود بازمی‌گرداند و اکسیژن آزاد می‌شود.  

این گروه با استفاده از فرایندی شناخته‌شده به نام لیوفیلیزاسیون، مشابه روشی که دانشمندان دوران جنگ جهانی دوم برای پلاسما به کار می‌بردند، محصول خود را خشک‌انجمادی می‌کند تا در دمای اتاق نگهداری شود؛ در این شرایط، محصول تا دو سال پایدار می‌ماند. در مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۶ روی موش‌ها و رت‌هایی که تا ۷۰ درصد خونشان تخلیه شده بود، ErythroMer فشار خون و اکسیژن‌رسانی را تثبیت کرد، بی‌آنکه رگ‌های خونی را به‌شدت منقبض کند؛ مشکلی که باعث شکست HemAssist شده بود. FSHARP این پژوهش را پیش برد و به تأمین مالی مطالعاتی کمک کرد که چگونگی تعامل HBOC با پلاسما و پلاکت‌ها را بررسی می‌کردند.

پلاکت مصنوعی، درست مانند دستهٔ یک چاقوی سوئیسی، ضمیمه‌های تخصصی دارد؛ پپتیدهایی که معادل زیستیِ ابزارهایی مانند چوب‌پنبه‌بازکن یا سوهان ناخن هستند.

بااین‌حال، KaloCyte هنوز مسائل زیادی برای حل‌کردن دارد. هاینز می‌گوید این شرکت فقط می‌تواند ماهانه حدود هزار تا دو هزار واحد هموگلوبینِ رو به انقضا تهیه کند. به همین دلیل، سویه‌ای از مخمر را مجوز گرفته است تا با استفاده از آن هموگلوبین موردنیازش را در آزمایشگاه تولید کند.

هاینز در تماس تصویری از پشت میزش، نمونه‌ای از ErythroMer آمادهٔ استفاده را به من نشان داد. این محصول در کیسه‌ای مقاوم با دو محفظه قرار داشت. یکی از محفظه‌ها پر از پودر قرمزِ پررنگ ــ محصول هموگلوبین ــ بود و محفظهٔ دیگر حاوی آب استریل بود تا بتوان آن را در میدان نبرد به‌سرعت دوباره به مایع تبدیل کرد. او توضیح داد که در نهایت، طبق برنامهٔ جامع موری، «یک محفظهٔ دیگر حاوی پلاکت مصنوعی و محفظهٔ سومی هم حاوی پلاسما خواهید داشت.» 

اما تحقق این چشم‌انداز به یافتن پلاکتی مصنوعیِ کارآمد بستگی دارد.

برای این منظور، DARPA به آنیربان سن گوپتا، استاد مهندسی زیستی در دانشگاه کیس وسترن رزرو، روی آورده است. او توضیح می‌دهد: «به‌طور سنتی پلاکت‌ها را مثل سیمانِ خون می‌دیدند، اما موضوع به این سادگی نیست. از نظر من، آن‌ها مثل پهپادهایی هستند که پیوسته دیوارهٔ رگ‌های خونی را زیر نظر دارند و به دنبال نشانه‌های آسیب می‌گردند.» گروه سن گوپتا که همکارانی از دانشگاه پیتسبرگ نیز در آن حضور دارند، با استفاده از بودجهٔ FSHARP پژوهش روی محصولی به نام SynthoPlate را ادامه دادند. این محصول از نانوذره‌ای لیپیدی ساخته شده که او آن را به دستهٔ یک چاقوی سوئیسی تشبیه می‌کند و پپتیدهای تخصصی به آن متصل شده‌اند؛ پپتیدهایی که معادل زیستی ابزارهایی مانند چوب‌پنبه‌بازکن یا سوهان ناخن هستند. نسخهٔ نخست این محصول سه نوع پپتید دارد: یکی به ماده‌ای شیمیایی به نام فاکتور فون‌ویلبراند متصل می‌شود که به چسبیدن پلاکت‌ها به دیوارهٔ رگ‌های خونی آسیب‌دیده کمک می‌کند؛ دیگری به کلاژن می‌چسبد که داربستی برای بازسازی سلول‌هاست؛ و سومی پروتئین خونی‌ای به نام فیبرینوژن را تقلید می‌کند که مانند اتصال‌دهنده‌ای لگویی، پلاکت‌های مصنوعی را به پلاکت‌های واقعیِ نزدیک زخم می‌چسباند. این محصول نیز مانند ErythroMer خشک‌انجمادی می‌شود و می‌توان آن را با آب استریل دوباره به مایع تبدیل کرد. در دمای اتاق بیش از یک سال و در دمای ۱۲۲ درجهٔ فارنهایت، مشابه دمای مناطق بیابانی، دست‌کم سه ماه ماندگاری دارد.

پژوهشگران در مقاله‌ای در سال ۲۰۲۶ در نشریهٔ Advanced Science نشان دادند که SynthoPlate در موش‌های دارای شمار پایین پلاکت، مدت خون‌ریزی و میزان از دست‌دادن خون را بیش از نصف کاهش داد. در مطالعه‌ای جداگانه نیز آن‌ها پلاکت‌های مصنوعی را با ایمنی به مغز استخوان رت‌ها تزریق کردند؛ این محل برای تزریق مناسب‌تر است، چون ممکن است در دسترس بیمار دچار خون‌ریزی رگی برای تزریق وجود نداشته باشد. سن گوپتا و یکی از همکارانش این پژوهش را به شرکتی به نام Haima Therapeutics تبدیل کرده‌اند. 

به‌گفتهٔ او، خبر خوب این است که صنعت داروسازی در تولید انبوه هزاران میلیارد نانوذرهٔ لیپیدی مهارت دارد؛ همان‌طور که در عملیات Warp Speed دیده شد، جایی که این ذرات چربی قطعات ظریف mRNA را در واکسن‌های کووید حمل می‌کردند. او می‌گوید: «ویژگی جادویی پلاکت مصنوعی در همهٔ آن پپتیدهایی است که سطح ذره را می‌پوشانند، اما مقیاس‌پذیری این فناوری کاملاً اثبات شده است.»


در سراسر جهان، جایگزین‌های بالقوهٔ خون کم نیستند. پژوهشگران دانشگاه کمبریج در بریتانیا می‌کوشند برای افراد دارای گروه‌های خونی نادر یا اختلالات خونی مانند کم‌خونی داسی‌شکل، گلبول‌های قرمز را پرورش دهند. پژوهشگران دیگر نیز پلاکت‌ها و گلبول‌های قرمز را در محیط کشت پرورش داده‌اند. دانشمندان ژاپنی نیز در حال آزمایش نسخهٔ خود از هموگلوبین انسانیِ کپسوله‌شده روی داوطلبان انسانی هستند.

طی سه سال آینده، RAPIID تلاش‌های DARPA را به کاربرد عملی نزدیک‌تر خواهد کرد. این سازمان علاوه بر ErythroMer و SynthoPlate، اوایل اکتبر اعلام کرد که به پنج شرکت دیگر نیز برای تولید اجزای خون بودجه می‌دهد. یکی از آن‌ها شرکتی به نام Abioremedi است که به‌جای هموگلوبین، سراغ نسخه‌های مصنوعی پروتئین‌های دیگری رفته است که اکسیژن حمل می‌کنند؛ از جمله سیتوگلوبین، نورگلوبین و میوگلوبین که در آلبومین، فراوان‌ترین پروتئین پلاسمای انسان، محصور شده‌اند. Octapharma USA تنها قرارداد تأمین پلاسما برای RAPIID را برنده شد و با مجموعه‌ای از دو پروتئینِ انعقاددهندهٔ مورد تأیید FDA که به یک نانوذرهٔ دیسکی‌شکل متصل کرده است، در بخش پلاکت‌ها نیز رقابت خواهد کرد.

پس از انتخاب این شرکت‌ها، سازمان سال آینده را صرف پیش‌برد فناوری‌ها از مراحل مطالعات گستردهٔ حیوانیِ تحت نظارت FDA خواهد کرد. موری نوعی وضعیت شبیه بازی‌های گرسنگی به وجود آورده است: هر شرکتِ دریافت‌کنندهٔ قرارداد که روی اجزای خون کار می‌کند، فقط یک سال بودجهٔ تضمین‌شده دارد. او می‌گوید ضمن بهره‌گیری از پیشرفت‌های این حوزه از زمان آغاز FSHARP، خود را در برابر موانع احتمالی تولید یا مقرراتی پیش از ضرب‌الاجل سال ۲۰۲۹ نیز بیمه می‌کند. حذف‌شدن از برنامه به این معنا نیست که محصول نامناسب است؛ فقط مهلت تعیین‌شده بیش از حد فشرده بوده است. 

سال‌های دوم و سوم برنامه به آزمایش‌های انسانی اختصاص خواهند داشت که پردیس پزشکی آنشوتز دانشگاه کلرادو بر آن‌ها نظارت می‌کند. این مرحله شامل استفاده از محصولات در موقعیت‌هایی خواهد بود که خطر عوارض جانبی در برابر خطرِ انجام‌ندادن هیچ کاری ناچیز است؛ برای مثال، درمان مجروحان به‌شدت آسیب‌دیده در آمبولانس‌ها.

احتمال مرگ‌ومیر باعث شده است انتخاب‌های DARPA زیر سؤال بروند. شیبانی پاتی، مدیر مرکز پژوهش در پزشکی انتقال خون و درمان‌های سلولی دانشگاه کالیفرنیا در سان‌فرانسیسکو، معتقد است موری ممکن است با پشتیبانی از محصولاتی مانند SynthoPlate و ErythroMer ــ که پیش‌تر روی انسان آزمایش نشده‌اند ــ کار را بیش از حد «به سبک DARPA دشوار» کرده باشد. او می‌گوید: «آن‌ها باید با عزم جدی، محصولاتی را که از قبل توسعه داده‌اند تا مرحلهٔ تأیید FDA پیش ببرند. نباید سراغ پروژه‌های بلندپروازانه‌ای بروند که پیش‌بردنشان تا مرحلهٔ تأیید زمان زیادی می‌برد.» پاتی معتقد است برنامهٔ RAPIID در بخش پلاکت‌ها بهتر بود از Cellphire کمک بگیرد، چون محصولات این شرکت پیش‌تر میلیون‌ها دلار از پنتاگون دریافت کرده و ایمنی و اثربخشی خود را در انسان نشان داده‌اند. (موری خاطرنشان می‌کند فقط می‌تواند شرکت‌هایی را انتخاب کند که درخواست می‌دهند و Cellphire درخواست نداده بود.)

او دربارهٔ ErythroMer نیز نگرانی‌های مشابهی دارد. پاتی اشاره می‌کند که نوع دیگری از HBOC به نام Hemopure که هموگلوبین آن از گاو تهیه می‌شود، از سال ۲۰۰۱ در آفریقای جنوبی مجوز استفاده دارد. هرچند FDA آن را تأیید نکرده است ــ و این محصول در مطالعهٔ سرنوشت‌ساز JAMA در سال ۲۰۰۸ حضور داشت ــ پزشکان آمریکایی اجازه دارند آن را برای بیمارانی به کار ببرند که واکنش ایمنی شدیدی دارند یا به دلایل مذهبی با تزریق خون معمولی مخالف‌اند. 

هولکامب، استاد جراحی، نگران است که این تلاش‌ها با مشکلات ناشی از تعامل میان محصولات روبه‌رو شوند. او خاطرنشان می‌کند هرکدام از اجزای خون بیش از یک نقش دارند: گلبول‌های قرمز به انعقاد خون نیز کمک می‌کنند، پلاکت‌ها خاصیت ضدالتهابی هم دارند و پلاسما به تنظیم انعقاد کمک می‌کند. هیچ تضمینی وجود ندارد که نسخه‌هایی که برنامهٔ RAPIID به توسعهٔ آن‌ها کمک می‌کند، همین کارکردها را به همان شکل انجام دهند.  

موری می‌گوید در مطالعات حیوانی FSHARP همهٔ محصولات در کنار هم و در مقایسه با خون کامل به‌عنوان معیار پایه آزمایش شدند؛ دقیقاً به دلیل احتمال چنین تعامل‌هایی. این ترکیب همهٔ معیارهای برنامه را به‌جز یک مورد برآورده کرد: انعقاد خون به‌اندازهٔ کافی خوب نبود؛ شاید چون بارهای منفی برخی مولکول‌ها یکدیگر را دفع می‌کنند. 

هولکامب می‌گوید: «فکر نمی‌کنم این محصولات همهٔ کارکردهایی را که خون کامل در بدن ما انجام می‌دهد، تکرار کنند.» اما او می‌پذیرد: «شاید هم لازم نباشد، درست است؟ وقتی به‌شدت مجروح می‌شوید و ۵۰ درصد از حجم خون داخل عروقی‌تان را از دست می‌دهید، می‌میرید، درست است؟ پس اگر ۳۰ درصد خونتان را از دست بدهید و به‌سختی به زندگی ادامه دهید، شاید با دریافت همهٔ این محصولات مختلف، به‌اندازه‌ای خون کامل در بدنتان باقی مانده باشد که این کارکردهای دیگر را انجام دهد.» 

موری مصمم است آزمایش‌ها را به پایان برساند تا خونِ بادوام در قفسه‌ها در سال ۲۰۲۹ قابل‌انتقال باشد. او علاوه بر کیسه‌های نگهداری، تهیهٔ لانست برای آزمایش خون در میدان نبرد و دستگاهی باتری‌خور برای گرم‌کردن اجزای خون را نیز آغاز کرده است.

خطر مأموریت‌های انتقال خون و در پی آن، آسیب‌پذیری میلیون‌ها نفر در مناطق جنگی، بخش‌های زایمان و آمبولانس‌ها، محرک جسارت علمی اوست. او با آگاهی از اهمیت موضوع، در سال ۲۰۲۴ به رئیسش گفت حتی اگر FSHARP شکست بخورد، «باید ۵۰ میلیون دلار دیگر روی آن سرمایه‌گذاری کنیم و دوباره انجامش دهیم.»

اندرو روزنبلوم روزنامه‌نگار حوزهٔ فناوری و نویسندهٔ رمان دلهره‌آور فناورانهٔ Stretch Goals است.

اخبار مرتبط از MIT Technology Review AI

Evolving metal extraction processes

تحول در فرایندهای استخراج فلز

صنعت فلزات پیش‌تر نیز نقاط عطف دگرگون‌کننده‌ای را تجربه کرده است: فرایند بسمر، ذوب فلش، کوره‌های قوس الکتریکی و ریخته‌گری مداوم مدرن، همگی دامنهٔ امکانات را تغییر دادند. بااین‌حال، بیش از یک قرن است که بیشتر فرایندهای استخراج بر فنون و مسیرهایی متکی‌اند که برای متالورژیست‌های نسل‌های پیشین آشنا بودند. فرایندها بزرگ‌تر شده‌اند و سامانه‌های کنترل...

MIT Technology Review۱۹ آبان۱۷:۲۴
The backlash about data centers might really just be about electricity

شاید مخالفت‌ها با مراکز داده در واقع فقط به برق مربوط باشد

شرکت‌های بزرگ فناوری، مناقشه بر سر پیشرفت را جنگی فرهنگی می‌بینند؛ اما شکاف اصلی بر سر برق است: تأمین آن از شبکه و تولید در محل، هرکدام واکنش‌های منفی متفاوتی برمی‌انگیزند که هیچ‌یک را نمی‌توان به‌آسانی با روابط عمومی برطرف کرد.

MIT Technology Review۱۹ آبان۰۱:۱۰