الاستشراب في معالجة الدم

الكروماتوغرافيا هي طريقة فصل فيزيائية توزع المكونات المراد فصلها بين طورين، أحدهما ثابت (الطور الثابت) والآخر متحرك (الطور المتحرك) في اتجاه محدد. تعتمد تقنية الترسيب بالإيثانول البارد، التي طورها كوهن عام ١٩٤٦، على التحكم في درجة الحموضة والقوة الأيونية وتركيز الإيثانول ودرجة الحرارة لترسيب أجزاء البروتين المختلفة من البلازما. تستخدم تقنيات الكروماتوغرافيا التبادل الأيوني والترشيح الهلامي وراتنجات التقارب لفصل البروتينات. ومنذ ثمانينيات القرن الماضي، برزت الكروماتوغرافيا كطريقة فعالة لتنقية مكونات الدم للاستخدامات العلاجية.

بلازما الدم هي المكون السائل للدم، وتحتوي على بروتينات مذابة، ومغذيات، وأيونات، ومكونات أخرى قابلة للذوبان. في الدم الكامل، تتواجد خلايا الدم الحمراء ، وخلايا الدم البيضاء ، والصفائح الدموية معلقة داخل البلازما. يهدف تنقية البلازما ومعالجتها إلى استخلاص مواد محددة موجودة في الدم، واستخدامها في عمليات الترميم والإصلاح. تتكون بلازما الدم من عدة مكونات، أحدها بروتين الألبومين . الألبومين بروتين شديد الذوبان في الماء، يتميز بثبات بنيوي كبير. يعمل كناقل لمواد مثل الهرمونات، والإنزيمات، والأحماض الدهنية، وأيونات المعادن، والأدوية. كما يُستخدم لأغراض علاجية، فهو ضروري لاستعادة حجم الدم المتداول والحفاظ عليه في حالات حرجة كالإصابات البليغة أو العمليات الجراحية. ونظرًا لضيق هامش الخطأ، يجب توفير عينات نقية للغاية وخالية من الشوائب بكميات كافية. تُعد بلازما الدم البشري مهمة للجسم لتخزين المغذيات وغيرها من المواد.

تقليديًا، استُخدمت عملية كوهن، التي تتضمن تجزئة الإيثانول البارد، لتنقية الألبومين. مع ذلك، بدأ اعتماد طرق الفصل الكروماتوغرافي في أوائل ثمانينيات القرن العشرين. وشهدت الفترة بين بدء استخدام تجزئة كوهن عام ١٩٤٦ وبدء استخدام الكروماتوغرافيا عام ١٩٨٣ تطورات متواصلة. في عام ١٩٦٢، طُوّرت عملية كيستلر ونيتشمان، وهي مشتقة من عملية كوهن. وبدأت عمليات الكروماتوغرافيا بالتبلور عام ١٩٨٣. وفي تسعينيات القرن العشرين، طُوّرت عمليتا زينالب وسي إس إل ألبومكس، اللتان تضمنتا الكروماتوغرافيا مع بعض التعديلات.

النهج العام لاستخدام الكروماتوغرافيا لتجزئة البلازما للألبومين هو: استعادة المادة الطافية الأولى، وإزالة الدهون، وكروماتوغرافيا التبادل الأنيوني ، وكروماتوغرافيا التبادل الكاتيوني، وكروماتوغرافيا الترشيح الهلامي.

يتم تحضير المادة المنقاة المستعادة بمزيج من أوكتانوات الصوديوم و N-أسيتيل تريبتوفانات الصوديوم، ثم تخضع لإجراءات تعطيل الفيروسات، بما في ذلك البسترة عند 60  درجة مئوية.

هذا بديل أكثر كفاءة من عملية كوهن لأربعة أسباب رئيسية: 1) الحاجة إلى أتمتة سلسة ومصنع غير مكلف نسبيًا، 2) سهولة تعقيم المعدات والحفاظ على بيئة تصنيع جيدة، 3) عمليات الاستشراب أقل ضررًا لبروتين الألبومين، و 4) إمكانية الحصول على نتيجة نهائية أكثر نجاحًا للألبومين.

بالمقارنة مع طريقة كوهن، ارتفعت نقاوة الألبومين من حوالي 95% إلى 98% باستخدام تقنية الاستشراب، وزاد المردود من حوالي 65% إلى 85%. تُحدث الزيادات الطفيفة في النسبة المئوية فرقًا ملحوظًا في القياسات الحساسة كالنقاوة. إلا أن هناك عيبًا رئيسيًا في استخدام الاستشراب، يتعلق بالجدوى الاقتصادية للعملية. فعلى الرغم من كفاءة هذه الطريقة من ناحية المعالجة، إلا أن الحصول على المعدات اللازمة يُعدّ مهمة شاقة. إذ تتطلب آلات ضخمة، ولفترة طويلة، حال نقص توفر هذه المعدات دون انتشار استخدامها على نطاق واسع. أصبحت المكونات متوفرة بسهولة أكبر الآن، لكن العمل لا يزال جاريًا، ومن المحتمل أن تُصبح هذه التقنية جاهزة في المستقبل لخدمة العالم.

يُعد دمج الأساليب التقليدية والحديثة طريقة مفيدة لمعالجة الألبومين.

تتضمن عملية دمج تجزئة كوهن مع الكروماتوغرافيا ثلاث خطوات رئيسية: 1) إزالة العوامل الأول والثاني والثالث باستخدام تجزئة الإيثانول البارد، 2) إجراء عمليات التبادل الأيوني السريع على سيفاروز والكروماتوغرافيا السريعة على سيفاروز، 3) إجراء الترشيح الهلامي. والنتيجة هي ألبومين بمستويات ألومنيوم أقل بنسبة 9%، مع زمن معالجة أسرع بمرتين تقريبًا.

على الرغم من صعوبة تعميم أساليب المعالجة الكروماتوغرافية، إلا أن التوسع العالمي لا يزال قيد التنفيذ. يجب أن تكون مكونات الدم المختلفة متوفرة بسهولة في مختلف المراكز الطبية حول العالم. يُعد معهد طب نقل الدم في سكوبيه ، شمال مقدونيا ، مركزًا لتجزئة البلازما في منطقة البلقان. تتكون عملية تنقية الألبومين المُحدثة لديهم من خمس خطوات:

1. المادة الأولية هي البلازما التي تمت معالجتها مسبقًا بالطرد المركزي .
2. يتم إجراء دورة ترشيح هلامي،
3. يتم إجراء عملية التبادل الأيوني على DEAE Sepharose لربط الألبومين بالعمود،
4. يتم استخلاص الألبومين باستخدام محلول منظم من أسيتات الصوديوم ، و
5. التلميع النهائي باستخدام الترشيح الجلّي.

والنتيجة النهائية هي دفعة من الألبومين عالية النقاء والأمان، خالية تمامًا من المواد المسببة للحمى ، ومعقمة، وخالية من فيروس نقص المناعة البشرية النشط . تزيد نقاوة المنتج عن 98%، ويبلغ محتوى البروتين فيه حوالي 50 غ/لتر.

توجد طرق أخرى لمعالجة البلازما، لكنها عمومًا لا توفر دقة أو نقاء الطرق الكروماتوغرافية. يمكن إجراء استخلاص السائل ثنائي الطور باستخدام أنظمة مائية ثنائية الطور من بولي إيثيلين جلايكول (PEG) وفوسفات ، بطبقة علوية غنية بـ PEG وطبقة سفلية غنية بالفوسفات. على الرغم من أن هذه الطريقة مفيدة إلى حد ما لاستخلاص البروتين، إلا أنها ليست فعالة بنفس القدر لاستخلاص مكونات الدم الأخرى. يتميز تجزئة الأغشية بميزة الحد الأدنى من فقدان البروتين مع إزالة عالية لمكونات البلازما المرضية. تتضمن هذه الطريقة عمليات مثل الترشيح الحراري وتطبيق التدفق النبضي. يستخدم أحدث نظام غشائي ثنائي المراحل دائرة إعادة تدوير عالية التدفق فعالة في إزالة كوليسترول البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL ). قد يكون مفيدًا للمرضى الذين يعانون من انسداد الشرايين ومشاكل القلب والأوعية الدموية الأخرى المتعلقة بالكوليسترول. يُعد الامتزاز الدفعي، على سبيل المثال على وسائط التبادل الأيوني، مفيدًا فقط عند التعامل مع عينات صغيرة من البلازما، عادةً 200 مل أو أقل. يسترجع الامتزاز الدفعي المنتج في حجم أكبر من محلول الإذابة مقارنة بالكروماتوغرافيا العمودية أو الكروماتوغرافيا الأمامية، ويتطلب المنتج المخفف الناتج تركيزًا، عادةً على نظام غشائي، مما قد يؤدي إلى فقدان المنتج عن طريق الامتزاز غير القابل للعكس على الغشاء.