血液代替物（人工血液）とは｜定義・種類・医療応用と輸血での役割
血液代替物（人工血液）の定義・種類・医療応用と輸血での役割をわかりやすく解説。緊急時の効果や安全性、最新研究まで詳述。
血液代替物（血液サロゲートとも呼ばれる）は、血液の一部の機能を果たすことができるいくつかの物質の名称である。血液代替物は、本物の血液が入手できない場合の輸血によく使用されることがある。大量の血液を失うと、特定の臓器や脳への酸素運搬を維持するのに十分な血液が残らないことがあり、この状態は臓器不全や死に至る可能性があるため、医療上の緊急事態とみなされる。こうした場面で代用となるのが血液代替物である。
血液代替物の主な目的
- 酸素運搬能の補助：酸素を組織に届ける能力を提供すること（または補強すること）。
- 循環血液量の維持（容量補充）：失血時に血圧や血行動態を保つための体積補填。
- 輸血補助までの時間稼ぎ：適合血の確保や手術準備が整うまでのブリッジ（橋渡し）としての利用。
主な種類
- ヘモグロビンベースの酸素担体（HBOC：hemoglobin-based oxygen carriers）：
- 精製または化学修飾したヘモグロビンをエマルジョン化・ポリマー化して血中で酸素運搬を行う。例：ヒト・動物由来のヘモグロビンを加工した製品。
- パーフルオロカーボン（PFC）エマルジョン：
- 化学的に安定なフッ素化炭化水素を液体エマルジョンとして用い、物理的に酸素を溶解して運搬する。
- 容量拡張剤（コロイド・晶質液）：
- 生理食塩液や血漿代替コロイド（ヒドロキシエチルデンプン、ゲルフォルマなど）。これらは酸素運搬能を持たず、主に循環量の回復に使われる。
- 再生医療・合成赤血球：
- 幹細胞由来の赤血球やナノテクノロジーを用いた人工赤血球（将来の研究開発分野）。
医療応用と輸血での役割
- 緊急時の酸素供給の維持：大量出血や遠隔地での救命処置において、一時的に組織の酸素化を保つために使用されることがある。
- 血液型不適合の問題回避：一部の製品は免疫学的な抗原を含まないため、血液型不適合による拒絶や溶血反応のリスクが低い。
- 感染リスクの低減：輸血由来の病原体（ウイルスや細菌）の伝播リスクを回避できる可能性がある。
- 獣医学・戦場医療での応用：許可された製品は動物医療や軍医療で実用化された例がある。
- 完全な代替ではない点に注意：血液代替物は免疫機能、凝固因子、血小板など血液の全機能を持たないため、止血や免疫サポートを必要とする患者には不十分であり、最終的には同種血輸血や血液製剤が必要となる場合が多い。
利点
- 長期保存や常温保管が可能なタイプもあり、輸送や備蓄に有利。
- 血液型適合の必要がない、または簡易であるため迅速に使用できる。
- 血液由来感染のリスクが低い（合成・精製製品の場合）。
- 特定の環境（戦場、離島、災害時、血液供給不足時）での即時対応に有用。
限界と安全性の懸念
- 凝固能や免疫機能の欠如：止血や免疫防御を代替できないため、完全な輸血代替にはならない。
- 副作用：一部のHBOCでは血管収縮（高血圧）、腎障害、酸化ストレス、心血管イベントの増加が報告され、臨床試験で安全性問題が指摘された例がある。
- 有効性の限界：酸素供給能力が自然な赤血球と同等でない場合がある。PFCは高い酸素分圧が必要など条件がある。
- 承認状況：多くの臨床試験で安全性や有効性の証明が課題となり、承認が限られている国や用途がある。
規制と実用例
これまでにいくつかの製品が臨床試験や限定的な承認を受けているが、ヒトでの広範な標準治療として普及している例は少ない。獣医向けや緊急使用での許可、あるいは特定国での条件付き承認がある製品も存在する。代表的な過去の製品としては、臨床試験で注目されたHBOC製品や、PFC製剤（研究名で出されたもの）があり、安全性の課題から市場撤退や使用制限になった例もある。
実務上の注意点
- 使用は状況に応じてリスクとベネフィットを慎重に評価する必要がある。
- 止血や凝固異常がある場合、血液代替物だけでは不十分であり、凝固因子製剤や血小板の補充が必要となることが多い。
- 既往歴や腎機能・心血管リスクの評価を行い、副作用のリスクを低減する配慮が必要。
今後の展望
研究は現在も活発で、ナノカプセル化したヘモグロビン、人工赤血球、幹細胞から作る赤血球の量産化技術、より安全な化学修飾法などが開発段階にある。将来的には救命率向上や血液不足対策の重要なツールになる可能性があるが、広範囲な臨床データと安全性の確立が不可欠である。
まとめ：血液代替物は一時的に酸素運搬や血行動態を補助できる重要な選択肢だが、凝固機能や免疫機能を持たないため完全な置き換えにはならない。用途・製品ごとの特性とリスクを理解した上で、適切に使うことが求められる。
タイプ
代用血漿には、基本的に2つのタイプがあります。
- 血液をサラサラにする作用があるが、生理的な機能を持たない液体
- 血液の一部の機能を代替することができる狭義の血液代替物
酸素運搬用血液代替物（人工ヘモグロビン）とは、天然のヘモグロビンと同様に酸素を運搬することを主な機能とする人工的に作られた赤色の代替物のことである。
酸素運搬用血液の代用品の第一の目標は、まさに血液の酸素運搬能力を模倣することである。残念ながら、本物の血液と他の「体積膨張剤」を区別する機能の1つである酸素運搬を再現することは非常に困難であった。
使用理由
世の中が代用血液を必要としているのには、それなりの理由がある。
- 米国では献血が毎年2〜3％程度増加しているが、需要は6〜8％上昇している。高齢化社会では、より多くの手術が必要となります。これらは輸血を使うことが多い。
- 多くの国の血液供給は非常に安全ですが、世界のすべての地域がそうであるとは限りません。ナイジェリアでは、輸血が新規HIV感染源の第2位となっています。アフリカ南部のある地域では、人口の40%もの人々がHIV/AIDSに感染していると考えられていますが、検査は経済的に不可能です。このような地域では、病気のない代用血液の供給源は非常に有益であると考えられます。
- 戦場では、迅速な輸血が不可能な場合が多い。軍隊での医療には、安全で簡単な血液供給の管理方法が必要です。
- 外傷を負った患者を迅速に治療することができる。血液の代用品は、免疫反応を起こさずに使用できる。
- 血液代替物は、輸血用血液よりもはるかに長期間の保存が可能で、室温での保管が可能である。現在試験的に使用されているヘモグロビンベースの酸素キャリアの多くは、1年から3年の保存が可能である。
- 輸血された血液が酸素運搬能力を完全に発揮するまでに約24時間かかるのとは対照的に、代用血液はすぐに酸素運搬能力を発揮することができる。また、失われた赤血球の自然補充には通常数ヶ月かかるため、血液が自然に補充されるまでの間、酸素運搬用の代用血液がこの機能を果たすことができる。
- また、エホバの証人のように宗教的・文化的な理由で輸血を拒否する患者には、酸素運搬用の代用血液が選択肢となるだろう。
- 合成酸素キャリアは、サイズが小さいため、血管の通りにくい腫瘍組織でも効果的に拡散し、光線力学療法や化学療法などの治療効果を高めることができるため、がん治療にも応用できると考えられています。
酸素療法はまだ普及していないので、米軍は血漿よりも場所をとらず、重量も軽く、使用期間も長い乾燥血液の品種を実験している。使用前に生理食塩水を加える必要がある。戦闘時の応急処置には、全血や赤血球よりも乾燥血液の方が適している。
質問と回答
Q:代用血とは何ですか?
A: 代用血液とは、血液の機能を果たす物質のことです。
Q:代用血はなぜ輸血に使用されるのですか?
A:代用血は、本物の血液が入手できない場合に輸血に使用されます。
Q:血液を大量に失うとどうなりますか?
A:大量の血液を失うと、特定の臓器や脳への酸素供給を維持するのに十分な血液が不足することがあります。これは臓器不全や死につながる可能性があります。
Q: なぜ大量出血が緊急医療なのですか?
A: 大量の血液を失うことは、臓器不全や死につながる可能性があるため、医療上の緊急事態です。
Q:代用血液は何に役立ちますか?
A: 代用血液は、特定の臓器や脳への酸素供給を維持するのに十分な血液がない場合に役立ちます。
Q:代用血の別の名前は何ですか?
A:代用血は代用血液とも呼ばれます。
Q:代用血にはどのようなものがありますか?
A:ヘモグロビン系酸素運搬体、パーフルオロカーボン系酸素運搬体、合成酸素運搬体などがあります。
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