光敏劑在血液制品病原體滅活中的研究進展

黃皓，鮑蕾蕾

輸血采用的血液制品是以健康人血液為原料，經分離、純化后制備的生物活性制劑，用于治療急性或大量失血的病患和遺傳性血液疾病，分為全血和血液成分制劑，后者包括紅細胞、血小板和血漿。血液制品屬于高風險生物制品，容易被病原體污染，對質量安全要求極高。被污染的血液制品攜帶病原體進入人體內環境，可能會導致艾滋病、肝炎和瘧疾等高致死率的疾病，嚴重損害患者的生命健康和生活質量［2］。嚴格的檢查及各種抑制病原體技術可有效地減少輸血傳播感染（transfusion transmitted infections，TTI），但無法杜絕。

光動力滅活（photodynamic inactivation，PDI）技術滅活范圍廣，操作簡便，是保障血液安全有效的方法。在該方法中，光敏劑是影響光動力滅活效果的重要因素，決定了光源的波長和滅活參數。筆者通過介紹光敏劑滅活病原體的作用機制，總結了已運用于臨床及尚在實驗階段的光敏劑，為光敏劑在血液制品滅活中的應用提供參考。

1 光敏劑滅活病原體的作用機制

光敏劑在適當的濃度和光源下激活，在有氧環境中，通過2 種機制產生活性氧（reactive oxygen species，ROS）發揮滅活病原體的作用：Ⅰ型機制（電子轉移）產生H2O2和·HO；Ⅱ型機制（能量轉移）產生1O2。其中，光動力滅活法破壞病原體的主要機制的具體過程為：光敏劑在吸收光的輻照能量后，由基態（S0），轉變為激發態（Sn），Sn 可以通過釋放熱量或發射熒光損失能量，回到基態，也可以通過系間竄越（intersystem crossing，ISC）轉換為持續時間更長的激發三重態（T1）。T1形態的光敏劑通過磷光發射或產生ROS 的2 種途徑回到基態，再次吸收輻照能量轉變為激發態，進入循環1 個光敏劑分子在失效前可產生大量活性氧［3-5］。見圖1。

圖1 光敏劑吸收能量產生活性氧

2 光敏劑

2.1 已運用于臨床的光敏劑

2.1.1 亞甲藍 亞甲藍（methylene blue，MB）在可見光下發生光化學反應，即亞甲藍光化學法，使鳥嘌呤氧化并破壞病毒核酸，從而阻止病毒復制［6］，滅活結束后需通過過濾裝置濾除。該滅活技術對包膜病毒有效，對非包膜病毒、細胞內病毒、原生動物、真菌和細菌等滅活效果不理想。滅活血漿中病毒的效果優于有機溶劑/去污劑（solvent/detergent，S/D），是一種實用、安全、有效的單袋血漿病毒滅活方法，也是中國目前唯一獲準用于臨床的光動力滅活血漿病原體技術，最早在1992 年德國上市，中國2001 年用于臨床［7］。

MB 的活性隨溫度的升高而增強，但高溫過高會對血漿中凝血因子等相關成分造成損傷［8］，需要將光化學反應過程的溫度控制在一定范圍內。對有血栓性血小板減少性紫癜患者，使用亞甲藍光化學法反而降低了血漿的治療效果，甚至會引起嚴重的不良反應［9］。

有實驗探究了MB 和radahlorin 在662 nm，40 J/cm2的光照條件下對感染新型冠狀病毒（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）的細胞的作用，發現MB 和radahlorin 在相對較低的濃度下，對SARS-CoV-2 產生滅活作用［10］。

2.1.2 核黃素 核黃素（riboflavin，RF）又稱維生素B2，在廣譜紫外線（280～400 nm）的照射下，與病原體核酸結合，通過產生ROS 對病原體造成不可逆的損傷［11］，RF 光降解產物無毒，所以無需濾除，在一定程度上避免了血液制品成分的損失［12-14］。Mirasol 系統具有基于RF 光化學法的病毒滅活的配套設施和輻照流程，其減少血小板、血漿成分中病原體的技術已經得到歐盟（最早，為2007 年）、中東等多個地區的批準，應用于全血的RF 光化學法已經出現［15］。見表1。

表1 已運用于臨床的光敏劑

RF 與紫外光結合已被證實可以滅活大量病原體，如：革蘭氏陽性菌、埃博拉病毒、人免疫缺陷病毒、細小病毒、惡性瘧原蟲等［16］。對近幾年來流行的中東呼吸綜合征冠狀病毒、SARS-CoV-2 也有效［17］，但對孢子形成菌和朊病毒無效［1］。非包膜病毒緊密包裝的病毒衣殼可阻礙光敏劑進入病毒內，使光敏劑的滅活效果下降，因此在用PDI 技術處理后，需要對血液制品中的非包膜病毒進行檢查［18］。

有研究指出，在RF 光化學法處理前，對血液制品進行脫氧或加入血小板活化抑制劑和抗氧化劑可減少對血液成分的損傷［19］。加入鎂、鉀離子、醋酸鹽和磷酸鹽可以減少血小板儲存損傷的程度［20］。

2.1.3 補骨脂酯素衍生物 基于補骨脂酯素衍生物（S-59）建立的INTERCEPT 系統利用紫外線（aultraviolet A，UVA）（320～400 nm）激發S-59 活性，使其與病原體核酸中的嘧啶堿產生交聯，攔截遺傳物質的復制、翻譯和轉錄過程，從而滅活血漿和血小板中的病原體［21］。輻照結束后，需立即濾除S-59 及其光產物。該方法最早于2002 年獲得歐盟CE 認證進入市場［13］，也是美國首個用于血小板病原體滅活的光動力方法。

INTERCEPT 系統能夠有效地減少血液制品中的包膜病毒、非包膜病毒、細菌和寄生蟲等病原體。滅活血漿中的基孔肯雅病毒的效果優于RF 光化學法［22］。可用于預防輸血相關性移植抗宿主病，對戊型肝炎病毒、中東呼吸綜合征冠狀病毒、SARS-CoV-2 也有效［23-25］。使用該方法滅活的血液制品在使用前需了解受血者有無補骨脂素過敏史［26］。

2.2 尚在實驗階段的光敏劑

2.2.1 維生素 Xu 等［27］的實驗證明維生素B1、B6、K3 和二苯甲酮（benzophenone，BP）等光敏劑可在UVA（350 nm）輻照下產生協同滅活作用，可增強滅活效果，減少了光敏劑的使用濃度［28］。并在其最新的研究中證明了維生素K5 在紫外線A 的照射下可在全血中發揮光動力滅活作用［29］。

2.2.2 擬肽寡核苷酸噻吩 Zhou 等［30］首次對宿主防御肽的光動力模擬物進行構效研究，制備了一類序列精確、鏈長可控、區域規整的新型光敏劑，即擬肽寡核苷酸噻吩［peptidomimetic oligo（thiophene）s］在日光下發揮高效、快速、廣譜的抗菌活性，且溶血活性低。

2.2.3 噻唑橙 噻唑橙（thiazole orange，TO）已被證明能使紅細胞懸浮液中的幾種細菌和病毒病原體光失活，而不會對紅細胞產生不良影響。在Gough 等［31］將其運用到血小板濃縮物的病原體滅活，發現噻唑橙可顯著減少血小板濃縮物中金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌。

2.2.4 卟啉、酞菁及其衍生物 卟啉的衍生物，如血卟啉、光卟啉等，在體外都具有滅活白色念珠菌的效果［9］，其中5，

10，-15-tris（1-methylpyridinium-4-yl）-20-（pentafluorophenyl）porphyrin tri-iodide（Tri-Py+-Me）和卟啉類光敏劑配方FORM（含5 種混合物）。在150 mW·cm2輻照強度下照射270 min可用于血漿、紅細胞和全血的病原體滅活，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌等病原體均有滅活效果。見表2。

表2 處于試驗階段的光敏劑

脫鎂葉綠酸a 是光動力滅活法中首次用于消除血液中克氏錐蟲的光敏劑，毒性低，但需要24 h 的光暴露時間來凈化血液，可用于血庫中血液質量的控制［32］。

2，3，9，10，16，17，23，24-octakis（4-methoxypyridinium-1-yl）phthalocyaninatozinc Zn（MeOPy+）8Pc 在250 W 石英/鹵素燈（620～750 nm）照射下被激活，可對血漿和全血中的大腸桿菌產生滅活作用［33］。

Zhang 等［34］研究出1 種帶不同正電荷的水溶性陽離子鋅酞菁光敏劑ZnPc（TAP）4n+，并建立了1 種用流式細胞儀測定光敏劑與細菌結合動力學的新方法，證明了ZnPc（TAP）48+具有較好的光動力活性，且對革蘭氏陰性菌的滅活效果大于革蘭氏陽性菌，對哺乳動物細胞、紅細胞的毒性較小，可有效滅活病原體。

3 小結

血液制品病原體滅活的方法除了PDI 外還有：S/D法［35-36］，生物烷化劑S-303 法［37］和射線輻照法。其中，S/D 法可破壞包膜病毒的膜結構，使病毒無法與細胞結合，但該方法會溶解紅細胞的細胞膜；生物烷化劑S-303 法通過插入病原體核酸形成加合物破壞病原體的遺傳物質［37］，有潛在的毒性和致癌性；射線輻照法產生的氧自由基具有極強的細胞毒性，且不能有效地運用于人類免疫缺陷病毒的滅活。PDI 技術能有效地滅活血液制品中的病原體，降低輸血傳播感染的風險，毒性低，對血液制品成分損傷小，在臨床中應用廣泛［38-39］。

目前沒有適用于所有血液制品的單一PDI 技術，因為光敏劑在血液制品中的滅活效果會隨著血液成分的復雜而降低，不同類型的血液制品，需要使用不同的光動力滅活技術以達理想效果［40］，目前僅血漿和血小板的PDI 技術較為成熟，全血的PDI 技術有待深入研究。因此，以現有的研究進展為基礎，尋找新的光敏劑，拓寬光敏劑的種類，改進滅活方法，有利于改善血液制品的質量，提高光敏劑的滅活效率，進而保障血液制品在使用過程中的安全性和有效性。