无基质血红蛋白

无基质血红蛋白（stroma-free hemoglobin，SFH）包括化学修饰血红蛋白（Hb）、基因重组Hb和转基因动物人Hb等。其中，采用交联、聚合、耦合等化学修饰方法，稳定血红蛋白结构，延长循环半衰期，减轻肾脏毒性是研究无基质血红蛋白的主要内容。

（一）化学修饰Hb

1.交联Hb 交联Hb是在α或β链之间进行化学连接，目的是稳定Hb的四聚体结构，同时降低Hb氧亲和力，增加向组织释放氧的能力。已经报道的交联剂有吡哆醛衍生物和二溴水杨酸酯衍生物。

美国Baxter公司生产的Hem AssistTM（diaspirin cross-linked hemoglobin，DCLHb）是用3，5-二溴水杨基双延胡索酸酯对人脱氧Hb进行分子内修饰生成的α链间交联产物，α1链99位赖氨酸残基与α2链99位赖氨酸残基，由延胡索酰基连接在一起，而原有的多氨基酸立体构象未发生改变。Hem AssistTM与游离Hb相比，氧亲和力明显下降，释氧能力增强。冷藏半年到1年，不改变运氧能力。在欧洲和美国进行的临床试验证实，Hem AssistTM作为氧载体，对创伤或围术期出血患者有近似于输注天然红细胞的效果，但出现严重不良反应，如全身炎症反应综合征、成人呼吸窘迫综合征和多器官功能衰竭等。在将Hem Assist用于创伤失血性休克的临床试验中，出现了病死率过高的现象。Baxter公司因此停止了对它的试验并转向了新一代重组Hb的研制。

2.聚合体Hb 聚合Hb是在交联的基础上进行分子间的连接，以交联剂连接相邻分子表面的氨基，产生一系列分子量不均一的聚合物。聚合Hb可有效防止Hb四聚体在体内解聚，延长循环半衰期，减轻肾脏毒性，减弱血管收缩反应。

加拿大Hemosol公司用O-棉籽糖交联和聚合人Hb，首先在2，3-二磷酸甘油酸的空隙处进行交联，形成Hb四聚体，然后通过表面的赖氨酸使交联的Hb四聚体聚合，终产物为含有35%交联的四聚体和65%聚合体的混合物，但超过500 k D的大分子少于2%，由此制成血红蛋白溶液HemolinkTM。Ⅰ期临床试验表明，健康受试者对其有耐受性，无血管收缩、血压升高及其他不良反应。Ⅱ期临床试验已完成了整形外科手术、心血管手术和贫血症治疗，初步证明其具有安全性和有效性。但在1例心脏手术中输入HemolinkTM曾发生严重的不良反应，其原因不明，Hemosol公司因此推迟了进一步的临床试验。近期进行的Ⅲ期临床试验表明，输入HemolinkTM的患者在手术中接受的异体输血比输入储存红细胞和PEHTASTARCH的对照组明显减少，这一结果提示，HemolinkTM可以很好地应用于围术期自体输血，减少异体输血。

美国Horthfield药厂生产的Poly Heme（poly SFH-P）是一种吡哆醛和戊二醛多聚人Hb。Poly-Heme主要为2～4个四聚体Hb，游离四聚体Hb少于1%，溶液浓度为100 g/L，血液循环中半衰期约为1d，室温有效保存期超过1年。在Ⅰ期健康人安全试验中，给健康受试者输注500 ml（1 U）的Poly-Heme后，未发现有血管收缩、血压升高和胃肠道不适等不良反应。在Ⅱ、Ⅲ期临床试验中，主要研究对象是创伤和外科失血患者，手术中最大使用剂量为3 000 ml（6 U），不论是纯制品还是自体血液稀释，所得结果均与输注天然红细胞相似，效果和安全性无差异。Poly Heme是至今在美国临床试验阶段惟一用于严重创伤的产品，可提高严重失血患者的生存率。给镰刀细胞贫血症患者输注Poly Heme，可防治急性胸腔综合征，还能减轻输血引起的疼痛。

美国Biopure公司研制的HemopureTM是一种戊二醛聚合牛Hb产品，已被美国FDA批准用于兽医，并于2001年在南非批准应用于临床。HemopureTM不需要冷藏，在室温下可保存2年以上。临床前试验表明，HemopureTM对氧的亲和力低，有很好的向组织输氧的能力。在临床试验期间，输入HemopureTM后，约1/4的受试者不再需要输入储存血液，说明有较好的替代红细胞输注的效果。HemopureTM已成功地用于择期心脏、主动脉、腹腔大动脉和肝脏手术中，以减少异体输血，未发现明显的毒性和免疫性问题。在肝脏切除手术中，虽然Hb的浓度已达到最大[（10±2）g/L]，但在尿液中未检测到Hb，说明其在体内未发生解聚。Ⅲ期临床试验显示，将HemopureTM应用于整形外科手术是安全而有效的。2002年Biopure公司向FDA提出申请，将HemopureTM上市销售，用于整形外科手术，2003年FDA要求Biopure公司应为此提供该产品更多的信息。

3.耦合Hb Hb可与惰性大分子耦联形成共轭产物，从而增大其分子量，延长在血管内的存留时间。可用于Hb修饰的惰性大分子有聚氧乙烯、聚乙二醇、葡聚糖和菊粉等。

日本Ajinomoto公司生产的VTR-PHP是将磷酸吡哆醛化的人Hb以聚氧乙烯表面修饰而成。在Ⅰ期临床试验中，未发现任何明显的毒性反应。一个由1 000例患者参加的多国试验已经获得初步结果，各种病因的病死率有所下降，或病情减轻。VTR-PHP可作为一氧化氮清除剂用于治疗卒中患者全身炎症反应综合征。德国Vitaresc生物技术公司和它的美国全资子公司Apex生物科学公司正在进行Ⅲ期临床试验，用VTR-PHP治疗早期脓毒性休克，这类患者体内一氧化氮产生过多，导致低血压和组织灌注不足，VTR-PHP可结合一氧化氮而使病情得到缓解。

（二）基因重组Hb

利用基因重组技术方法，已经在大肠杆菌和酵母中成功表达出人天然Hb，用定点诱变手段修饰人α、β珠蛋白基因，可表达出修饰人Hb。

美国Somatogen公司采用基因工程技术以大肠杆菌（E.Coli）表达出重组人Hb（Recombinant human cross-linked hemoglobin 1.1，r Hb1.1），这种r Hb1.1有一小部分氨基酸序列发生改变，从而阻止了四聚体降解为二聚体，并保持合适的氧亲和力。Ⅰ期临床试验显示，r Hb1.1对健康受试者无升高血压的作用，也无肾脏毒性。Ⅱ、Ⅲ期临床试验表明，r Hb1.1可以替代正常人红细胞输注，用于治疗肾功能衰竭和难治性贫血。r Hb1.1与EPO有协同刺激骨髓产生红细胞的作用。目前r Hb1.1制品正被用于外科手术失血患者，剂量为25～100 g。

（三）转基因动物人Hb

基因工程可以通过转基因方法使动物产生人Hb。美国DHX公司在1991年成功地培育出了表达人Hb的转基因猪，人Hb量占猪总Hb量的10%～15%，其产品结构与天然人Hb一致，不会引起免疫反应，而且DHX已找到分离猪和人Hb的方法。在转基因小鼠，其体内人Hb的表达可高达70%～80%，而对小鼠无不良影响。在动物体内产生人Hb，可提供丰富的人Hb来源。不足之处是有可能发生动物病毒污染及细胞碎片遗漏等安全问题，表达水平也亟待提高，生产的人Hb须经过修饰后方可使用。