Nature：華人團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)“點(diǎn)擊凝血”技術(shù)，讓紅細(xì)胞秒級(jí)凝結(jié)，實(shí)現(xiàn)快速止血和組織再生

撰文丨王聰

編輯丨王多魚(yú)

排版丨水成文

人體血管系統(tǒng)中的血液維持著生命，但一旦受傷導(dǎo)致流血，就必須迅速形成一個(gè)堅(jiān)固的保護(hù)屏障——血凝塊，以防止致命后果。然而，由于天然血凝塊形成速度極慢，因此事故、戰(zhàn)場(chǎng)創(chuàng)傷以及手術(shù)并發(fā)癥導(dǎo)致的嚴(yán)重出血造成了許多本可避免的死亡。

2026 年 4 月 29 日，麥吉爾大學(xué)李劍宇團(tuán)隊(duì)（Jiang Shuaibing為論文第一作者），在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表了題為：Engineering tough blood clots for rapid haemostasis and enhanced regeneration 的研究論文。

該研究利用諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果點(diǎn)擊化學(xué)（Click Chemistry），提出了一種新策略——點(diǎn)擊凝血（Click Clotting），能夠迅速將紅細(xì)胞交聯(lián)成堅(jiān)韌的細(xì)胞凝膠，并將其整合到血凝塊中，由此產(chǎn)生的工程化血凝塊（Engineered Blood Clot，EBC）在數(shù)秒內(nèi)形成，其機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)超天然血凝塊及用于止血的商業(yè)化產(chǎn)品，除了迅速止血，還能促進(jìn)組織再生，減輕炎癥和異物反應(yīng)，并預(yù)防術(shù)后粘連。這項(xiàng)工作可能會(huì)推動(dòng)用于止血、傷口處理、組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)的高度細(xì)胞化材料的開(kāi)發(fā)和轉(zhuǎn)化，從而幫助控制嚴(yán)重出血，并造福有凝血障礙的人群。

論文第一作者Jiang Shuaibing（左），論文通訊作者李劍宇（右）

在天然凝血過(guò)程中，紅細(xì)胞并非主要的啟動(dòng)因素，而是血液中的一種名為血小板的特殊細(xì)胞與凝血因子協(xié)同作用，通過(guò)附著在血管壁上形成血栓來(lái)啟動(dòng)凝血過(guò)程。因此，許多開(kāi)發(fā)人造凝血產(chǎn)品的努力都集中在模擬血小板上。

而在這項(xiàng)最新研究中，李劍宇用機(jī)械工程師的眼光重新審視了天然血凝塊，發(fā)現(xiàn)它們存在天然缺陷——機(jī)械強(qiáng)度很低，容易破裂和脫落，從而導(dǎo)致再次出血。此外，它們的形成速度也很慢，通常需要數(shù)分鐘時(shí)間，而在手術(shù)臺(tái)或急診室，這短短的幾分鐘可能意味著生死之別。

因此，研究團(tuán)隊(duì)著眼于血凝塊環(huán)境，并決定將重點(diǎn)放在一種豐富的血小板替代品上——紅細(xì)胞。他們推測(cè)，如果能將紅細(xì)胞相互交聯(lián)，就能利用這些細(xì)胞的彈性和耐久性。紅細(xì)胞在體內(nèi)可以循環(huán)數(shù)月之久。

為了對(duì)細(xì)胞進(jìn)行改造，研究團(tuán)隊(duì)使用了一項(xiàng)諾獎(jiǎng)技術(shù)——點(diǎn)擊化學(xué)（Click Chemistry），這是一類(lèi)高效、高選擇性的化學(xué)反應(yīng)，其特點(diǎn)是反應(yīng)快速、條件溫和、產(chǎn)物單一且易于進(jìn)行，如同將兩個(gè)分子“咔嗒”一下扣在一起（類(lèi)似安全帶扣合）。該概念由化學(xué)家K. Barry Sharpless于 2001 年提出，他也因此于 2022 年第二次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。而在生物系統(tǒng)中應(yīng)用的點(diǎn)擊化學(xué)通常被稱為生物正交化學(xué)（Bioorthogonal Chemistry），因?yàn)槠洳粫?huì)與天然生物分子發(fā)生干擾反應(yīng)，從而不會(huì)干擾細(xì)胞正常功能，該領(lǐng)域由Carolyn Bertozzi開(kāi)創(chuàng)，她也因此獲得了 2022 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

研究團(tuán)隊(duì)將一種名為反式環(huán)辛烯（trans-cyclooctene）的化合物附著在從大鼠身上采集的紅細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)上。這種化合物能夠與另一種名為四嗪（tetrazine）的分子發(fā)生反應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)將四嗪接枝到了長(zhǎng)聚合物上。當(dāng)這兩種試劑在試管中混合時(shí)，反應(yīng)立竿見(jiàn)影——讓血液瞬間形成了一種相當(dāng)有彈性的紅色果凍狀凝膠。這種紅色凝膠的抗斷裂能力比天然血凝塊高出 13 倍，黏附能力提高了 4 倍。當(dāng)應(yīng)用于肝臟有切口的實(shí)驗(yàn)鼠時(shí)，這種工程化血凝塊止血速度更快，且比外科手術(shù)中使用的凝血?jiǎng)?Floseal 能減少更多的失血量。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這種工程化血凝塊還能促進(jìn)傷口愈合和組織再生，且引發(fā)的炎癥比 Floseal 少。這一結(jié)果尤其令人鼓舞，因?yàn)橐恍┠獎(jiǎng)?huì)阻礙傷口愈合，會(huì)引發(fā)炎癥和疤痕組織，還會(huì)阻止其他有益細(xì)胞進(jìn)入傷口部位。

在這篇論文中，研究團(tuán)隊(duì)已在大鼠身上測(cè)試了這項(xiàng)技術(shù)，并正準(zhǔn)備在更大的動(dòng)物模型上進(jìn)行類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，為最終在人類(lèi)中開(kāi)展臨床研究做準(zhǔn)備。值得一提的，該研究還證明，該技術(shù)可以安全地使用受體自身的紅細(xì)胞或血型匹配的供體紅細(xì)胞。

此外，該研究中用于制造工程血凝塊的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)已在其他療法的臨床試驗(yàn)中得到研究，表明這種點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)可能很安全。2022 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主Carolyn Bertozzi教授表示，這是在活體材料上進(jìn)行生物正交化學(xué)以治療疾病條件的又一范例。

天然血凝塊和工程化血凝塊

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10412-y