輸血

輸血される血液の供給源には、レシピエント自身（自己血輸血）と、それ以外の人（同種間輸血）がある。後者が前者よりもはるかに多い。他人の血液を使用するには、まず献血からはじまる。献血は、静脈から全血として提供され、抗凝固剤を混和される。先進国では、供血者は通常、レシピエントに対して秘匿されているが、血液バンクに保管されている血液製剤は、献血、検査、成分分離、保管、レシピエントへの投与という全サイクルを通じて、常に個別に追跡可能である。これにより、輸血に関連した疾病感染や輸血反応が疑われる場合の管理や調査が可能になる。

研究によると、献血の主な動機付けは社会貢献（利他主義、無私、慈善など）である傾向がある一方、主な阻害因子には恐怖、不信感[17][18] 、あるいは歴史的文脈における人種差別意識などがある[18] 。

世界で集められた1億1,850万件の献血のうち、40%は世界人口の16%が住む高所得国で集められている[19]。低所得国では、輸血の最大54%が5歳未満の子供に投与されている[19]。一方、高所得国では、最も頻繁に輸血される患者グループは60歳以上であり、すべての輸血の最大76%を占めている[19]。2008年から2018年にかけて、合計で79カ国が、血液供給の90%以上を自発的な無給献血者から集めている[19]。しかし、54カ国では、血液供給の50%以上を家族/代替ドナーまたは有償ドナーから集めている[19]。

献血された血液は通常、特定の患者集団での使用に適するように、採取後に処理される。採取された血液は、遠心分離によって赤血球、血漿、血小板、アルブミンタンパク質、凝固因子濃縮物、クリオプレピシテート、フィブリノゲン濃縮物、免疫グロブリン（抗体）などの血液成分に分離される。血漿や血小板はアフェレーシスと呼ばれるより複雑なプロセスを経て、個別に献血することもできる[20]。これを成分献血という[20]。

• 世界保健機関（WHO）は、提供されたすべての血液について、輸血感染症の検査を行うことを推奨している。これらの感染症には、HIV、B型肝炎、C型肝炎、梅毒（Treponema pallidum）、および関連する場合には、クルーズトリパノソーマ（シャーガス病）やマラリア原虫など、血液供給の安全性にリスクをもたらすその他の感染症が含まれる[21]： WHOによると、10カ国では、HIV、B型肝炎、C型肝炎、梅毒の1つ以上について、すべての献血血液をスクリーニングできていない[22]。 その主な理由のひとつは、検査キットが常に利用できるわけではないからである[22]。しかし、輸血感染症の有病率は、中所得国や高所得国に比べて低所得国の方がはるかに高い[22]。未知の病原体による感染症のリスクは排除できない[23]。

• すべての提供血液が、患者に、確実に適合する血液を輸血されるために、ABO式血液型とRh式血液型についても検査されるべきである[24]。

• さらに、血小板製剤は、室温で保存されるために汚染されやすいため、細菌感染についても検査される国もある[25][26]。臓器移植やHIV感染者など、特定の免疫不全レシピエントに投与された場合のリスクを考慮して、サイトメガロウイルス（CMV）の有無も検査されることがある。しかし、CMV陰性の血液は、患者のニーズを満たすために一定量しか必要とされないため、すべての血液がCMV検査されるわけではない。CMV陽性以外では、感染症陽性と判定された製品は使用されない[27]。

• 白血球除去（Leukocyte reduction: LR）とは、濾過によって白血球を除去することである。LR血液製剤は、ヒト白血球型抗原（HLA）同種免疫、発熱性非溶血性輸血反応、サイトメガロウイルス感染、および血小板輸血不応症を引き起こす可能性が低い[28]。日本赤十字社製造の血液製剤では、血液採取バッグに白血球除去フィルターが具備されており、採血の段階で白血球除去を達成しており、従来輸血時に必要とされた白血球除去フィルターは不要となっている[29]。
• 輸血用血液製剤中のリンパ球が、レシピエントの組織を非自己と認識し、レシピエントの体内で増殖してレシピエントを攻撃することがあり、これを移植片対宿主病（献血後GVHD）という[30]。リンパ球を不活化するためには、血液製剤に放射線照射が行われる[30]。

• 他には、リボフラビンと紫外線による血液製剤の病原体低減が、GVHDを予防する方法として放射線照射の代替として提案されている[31][32][33]。リボフラビンを添加し、その後紫外線を照射する病原体低減処理が、血液製剤中の病原体（ウイルス、細菌、寄生虫、そして白血球も）を不活化するのに有効であることが示されている[34][35][36] 。

受血者の輸血前の検査には以下の3つが含まれる[37]。

1. 血液型検査（タイピング）
2. 抗体スクリーニング
3. 交差適合試験（クロスマッチング）

輸血が行われる前の最初のステップは、レシピエントの血液型検査と抗体スクリーニングである。これをタイプ&スクリーン（T & S）という[38]。レシピエントの血液型を判定することで、ABOとRhの血液型が判明する。その後、ドナーの血液と反応する可能性のある不規則抗体のスクリーニングが行われる[38][39] 。不規則抗体とは抗A、抗B、抗A・B以外の赤血球同種抗原に対する抗体の総称である[40]。使用される方法によっても異なるが、ユタ大学では完了までには約45分かかる[39]。血液バンクの技師はまた、レシピエントの特別な要求（例えば、血球洗浄、放射線照射、CMV陰性の血液の必要性）や、過去に確認された抗体やその他の血清学的異常の有無を確認するために患者の病歴をチェックする。

抗体パネル検査

スクリーニングが陽性であれば、臨床的に重要な意味を持つかどうかを判断するために抗体パネル検査を行う必要がある。抗体パネルは、一般的に遭遇する臨床的に重要なアロ抗体に対応する抗原について表現型が決定されているドナーの市販のO型赤血球懸濁液から構成される。ドナー細胞はホモ接合体（例えばK+k+）、ヘテロ接合体（K+k-）、あるいは様々な抗原を発現していない（K-k-）場合がある。検査される全ドナー細胞の表現型はチャートで示される。レシピエントの血清が、様々なドナー細胞に対して検査される。ドナー細胞に対するレシピエントの血清の反応に基づいて、1つ以上の抗体の存在を確認するパターンが現れる。すべての抗体が臨床的に重要である（すなわち、輸血反応、HDNなどを引き起こす）わけではない。レシピエントが臨床的に重要な抗体を発現したら、将来の輸血反応を予防するために抗原陰性の赤血球を投与することが重要である。抗体検査の一環として、直接抗グロブリン試験（クームス試験）も行われる[41]。

レシピエント血清にドナーへの抗体が存在しない場合、即時スピン交差適合試験またはコンピュータ支援交差適合試験が行われ、 レシピエント血清とドナー赤血球がインキュベートされる。即時スピン法では、2滴の患者血清を試験管に入れた3～5％のドナー細胞懸濁液1滴と反応させ、卓上遠心分離機でスピンさせる。試験管内の凝集または溶血（すなわちクームス試験陽性）が認められれば、陽性反応であり、輸血すべきでない。

レシピエント血清に抗体の存在が疑われる場合、まずドナーの血液製剤の表現系を把握して対応する抗原をスクリーニングする必要がある。抗原陰性の製剤は、さらに、反応性を高めて検査を容易にするために、37℃で抗グロブリン／間接クロスマッチ法を用いて患者血漿に対して検査される。

クロスマッチングが完了せず、患者で発生しているヘモグロビン低下のリスク（主に出血）がクロスマッチングしていない血液を輸血するリスクを上回る緊急の場合は、O型RH陰性血液を使用し、その後できるだけ早くクロスマッチングを行う。O型陰性輸血は小児や妊娠可能な年齢の女性にも使用される。このような場合、検査室は輸血前に血液サンプルを採取し、血液型決定とスクリーニングを行い、患者の実際の血液型を決定し、同種抗体をチェックすることが望ましい。

この表は、ABO式とRh式を用いて、ドナーとレシピエント間の輸血で適合する可能性のある血液を示したものである。記号は適合輸血を示す[42]。

		ドナー血液型
		O−	O+	B−	B+	A−	A+	AB−	AB+
レシピエント血液型	AB+
	AB−
	A+
	A−
	B+
	B−
	O+
	O−

• 急性溶血性輸血反応 は、英国のSerious Hazards of Transfusion (SHOT)によると、「輸血後24時間以内の発熱およびその他の症状ないしは溶血徴候を指し、Hbの低下、乳酸脱水素酵素（LDH）の上昇、直接抗グロブリン試験（DAT）陽性、クロスマッチ陽性のうちいずれか1つ以上によって確認されるもの」と定義されている[46] 。これは、事前に形成されたレシピエント抗体によるドナー赤血球の破壊によるものである。 多くの場合、事務的なミスまたは不適切なABO式血液型判定とクロスマッチングにより、ドナーとレシピエントのABO式血液型が不適合となるために起こる。症状としては、発熱、悪寒、胸痛、背部痛[47]、出血、心拍数の増加、息切れ、急激な血圧低下などがある。不適合輸血が疑われる場合には、輸血を直ちに中止し、溶血の有無を評価するために血液を検査に送る必要がある。治療は対症療法である。溶血反応の影響により腎障害が起こることがある（色素腎症）[48] 。輸血反応の重症度は、輸血されるドナーの抗原量、ドナーの抗原の性質、レシピエントの抗体の性質と量に依存する[47]。

• 遅発性溶血性輸血反応 は輸血後24時間以上経過してから起こる。通常、輸血後28日以内に起こる。遅発性溶血反応は、輸血開始前に存在した抗体のレベルが低く、輸血前検査では検出できないか、または輸血された血液中の抗原に対する新しい抗体が発現するために起こる。したがって、遅延溶血反応は、反応を引き起こすのに十分な抗体が利用できるようになる24時間後まで現れない。赤血球はマクロファージによって血液循環から肝臓や脾臓に除去され、破壊される。その結果、血管外溶血が起こる。このプロセスは通常、抗Rh抗体と抗Kidd抗体によって媒介される。しかし、このタイプの輸血反応は、急性溶血性輸血反応と比較すると重症度は低い[47]。
• アレルギー性輸血反応はIgE抗アレルゲン抗体によって引き起こされる。抗体がその抗原と結合すると、肥満細胞や好塩基球からヒスタミンが放出される。ドナー側またはレシピエント側のIgE抗体のいずれもがアレルギー反応を引き起こす可能性がある。花粉症のようなアレルギー疾患を持つ患者に多くみられる。患者はかゆみやじんましんを生じることがあるが、症状は通常軽度で、輸血を中止して抗ヒスタミン剤を投与することでコントロールできる[47]。

• 発熱性非溶血性輸血反応 は、アレルギー性輸血反応と並んで最も一般的なタイプの輸血反応であり、保存されているドナーの血液中の白血球が放出するサイトカイン[28] 、またはレシピエントの抗体によるドナーの白血球への攻撃のために起こる[47] 。このタイプの反応は、輸血の約7%で起こる。 発熱は一般に短時間で、解熱剤で治療され、急性溶血反応が除外される限り輸血は完遂される。これが、赤血球製剤からドナーの白血球を濾過する白血球除去（leukoreduction: LR ）が現在広く行われている理由である[28]。

• アナフィラキシー反応は、IgA抗血漿蛋白抗体によって引き起こされる、生命を脅かすまれなアレルギー症状である。選択的免疫グロブリンA欠損症では、反応はドナーの血漿中のIgA抗体によって引き起こされると推定される。患者は発熱、喘鳴、咳、息切れ、ショックの症状を呈する。アドレナリンによる緊急治療が必要である[47]。

• 輸血後紫斑病（Post-transfusion purpura: PTP）は、血液製剤の輸血後に起こる極めてまれな合併症で、患者の血液中に、ドナーとレシピエントの両方のヒト血小板抗原（Human platelet antigen: HPA）に対する抗体が存在することに関連している。このタンパク質を欠くレシピエントは、以前の輸血や以前の妊娠によってこのタンパク質に感作され、次の輸血で血小板減少症や皮膚への出血を発症し、紫斑として知られる皮膚の紫色の変色を示すことがある。免疫グロブリン静注療法（IVIG）が選択される[47][49]。

• 輸血関連急性肺障害（Transfusion-related acute lung injury: TRALI） は、急性呼吸窮迫症候群（ARDS）に類似した症候群であり、血漿含有血液製剤の輸血中または輸血後6時間以内に発症する。発熱、低血圧、息切れ、頻脈がこの種の反応でしばしば起こる。確定診断のためには、輸血後6時間以内に症状が発現し、低酸素血症が存在し、両側浸潤の胸部X線所見があり、左房圧負荷（体液過多）の所見がないことが必要である[50]。 輸血患者の15%に発生し、死亡率は5〜10%とされる。レシピエントの危険因子には、末期肝疾患、敗血症、血液学的悪性腫瘍、人工呼吸患者などがある。ヒト好中球抗原（HNA）およびヒト白血球抗原（HLA）に対する抗体が、この種の輸血反応と関連している。ドナーの抗体が抗原陽性のレシピエント組織と相互作用すると、炎症性サイトカインが放出され、肺毛細血管漏出が生じる。治療は対症療法である[51]。

• 輸血関連循環過負荷（Transfusion associated circulatory overload: TACO）は、一般的ではあるが、見落とされがちな、輸血中止後6時間以内の以下の症状の3つの新規発症または増悪からなる、輸血に対する反応である[50]。

1. 急性の呼吸困難
2. 脳性ナトリウム利尿ペプチド（BNP）上昇
3. 中心静脈圧（CVP）の上昇
4. 左心不全の兆候
5. 体液バランス陽性負荷の兆候
6. 肺水腫の胸部X線写真所見。

• 輸血後移植片対宿主病は、レシピエントの体がドナーのT細胞を排除できなかった免疫不全患者で起こりやすい。ドナーのT細胞がレシピエントの細胞を攻撃してしまう。輸血1週間後に生じる[47]。このタイプの輸血反応では、発熱、発疹、下痢を伴うことが多い。死亡率は高く、患者の89.7％が24日後に死亡している。免疫抑制療法が最も一般的な治療法である[52]。T細胞がレシピエントの細胞を攻撃するのを防ぐために、ハイリスク患者には血液製剤の照射と白血球除去が必要である[47]。

赤血球輸血の大量使用と、感染症のリスクには関連があるものの、入院患者に対して輸血を制限してもしなくても、感染症の全体的なリスクにはメタアナリシスで有意な差が示されていない（制限輸血は重症感染のリスクは減らす）[53]。

まれに血液製剤が細菌に汚染されることがある。これは、輸血による細菌感染症（transfusion-transmitted bacterial infection）として知られる、生命を脅かす感染症を引き起こす可能性がある。重症細菌感染のリスクは、血小板輸血では約5万回に1回、赤血球輸血では約50万回に1回と推定されている（2002年）[54]。血小板輸血が他の血液製剤よりも汚染されやすい理由は、室温で保存され、これが細菌の増殖にも好適であるからである[54]。汚染源としては以下が挙げられる[55]。

• 採血中のドナーの皮膚からの細菌
• ドナーの菌血症
• 環境中の細菌
• 採血器具や処理装置の汚染
• 新鮮凍結血漿解凍中の汚染。

汚染源微生物は多様で、皮膚細菌叢、腸内細菌叢、環境中の微生物などが含まれる[54]。アルコール綿棒単独使用か、アルコール綿棒に続いて消毒薬を使用するか、どちらが供血者からの献血汚染を減らせるかは不明である[56]。献血センターや検査室では、汚染のリスクを減らすために多くの戦略が実施されている。輸血性細菌感染症の確定診断は、レシピエントにおける培養陽性の同定、およびドナー血液における同一菌の同定によってなされ、代替診断法はない[54]。

HIVに感染した血液を輸血されると90%がHIVに感染する[57]。しかし、先進国では、ドナーの選択とHIVスクリーニングが改善されており、輸血によってHIVに感染するリスクは極めて低い。日本では8400万輸血に一件[58]程度とされ、2013年の1件を最後に2022年まで感染確認はない[59]。

輸血を介したC型肝炎の感染も日本では、2013年以降2022年まで感染確認はない[59]。B型肝炎は毎年1例前後発生している[59]。

その他のまれな感染には、梅毒[54]、シャーガス病、サイトメガロウイルス感染症（免疫不全患者に起こる）、HTLV、バベシアなどがある。

輸血不応（Transfusion inefficacy）または血液製剤の有効性不足は、それ自体は「合併症」ではないが、輸血がその臨床目的を完全にまたは部分的に達成できないことに加えて、間接的に合併症を引き起こす可能性がある。このことは、集中治療室や新生児などの特定の患者群にとって特に重大な意味を持つ。

赤血球（RBC）は、輸血されることが圧倒的に多い血液製剤であるが、保存中に起こる様々な生化学的・生体力学的変化、いわゆる保存障害（storage lesion）によって損傷した赤血球が輸血効果を低下させることがある。赤血球の場合、これは生存率と組織酸素化能力を低下させる可能性がある[61]。生化学的変化の一部は輸血後に可逆的[62]であるが、生体力学的変化はそうではなく[63]、赤血球の若返り効果を持つとする製剤はまだこの現象を十分に逆転させることができない[64]。血液製剤の保存期間が輸血有効性の要因であるかどうか、特に「古い」血液が直接または間接的に合併症のリスクを増加させるかどうかについては、論争が続いている[65][66]。この疑問に対する研究結果は一貫しておらず、古い血液は確かに有効性が低いことを示すものもあれば、そのような差がないことを示すものもある[67]。

最大保存期間（現在42日間）、最大自己溶血閾値（現在米国で1％、欧州で0.8％）、輸血後生体内赤血球生存率の最低レベル（現在24時間後で75％）など、赤血球の保存障害を最小限に抑えるための一定の規制措置が設けられている[68]。しかし、これらの基準はすべて普遍的な方法で適用されており、製品の単位ごとの違いは考慮されていない[69]。例えば、生体内での輸血後赤血球生存率の試験は、健康なボランティアのサンプルで行われ、その後、普遍的な処理基準（GMP）に基づいて、すべての赤血球単位について適合が推定される（赤血球生存率自体は有効性を保証するものではないが、細胞機能にとって必要な前提条件であるため、規制上の代用として機能する）。生体内（in vivo）の患者における輸血の有効性を判断する「最良の」方法については、さまざまな意見がある[70]。一般に、輸血前の特定の赤血球製剤単位について、品質を評価したり有効性を予測したりするためのin vitro検査はまだ存在しないが、赤血球変形能[71]や赤血球脆弱性[72]などの赤血球膜特性に基づく潜在的に関連性のある検査は検討されている。

医師は、輸血にかかる直接的および間接的なコストが非常に高いことに加え、保存障害を取り巻く不確実性が指摘されていることもあり、輸血を最小限に抑える、いわゆる「制限プロトコール」を採用している[73][74][75]。しかし、組織の酸素化を速やかに回復させるために最善の努力を必要とするような、特に重症の患者には、制限的なプロトコールは選択できない。

血小板の輸血は（赤血球に比べて）はるかに少ないが、血小板の保存障害とそれに伴う有効性の低下が懸念事項である[76]。

• 大腸がんでは、術中輸血とがんの再発が関連していることが知られている[77]。肺がんでは、術中輸血は、がんの早期再発、生存率の悪化、肺切除後の転帰の悪化と関連している[78][79] 。輸血による免疫系の障害は、輸血と自然免疫系および適応免疫系と完全に関連している10種類以上のがんを引き起こす主な要因の1つに分類される[80]。輸血は、腫瘍減量手術（cytoreductive surgery: CRS）や腹腔内温熱化学療法（Hyperthermic intraperitoneal chemotherapy: HIPEC）後の転帰を悪化させる[81] 一方、同種輸血は、T細胞、骨髄由来抑制細胞（MDSC）、腫瘍関連マクロファージ（TAM）、ナチュラルキラー細胞（NKC）、樹状細胞（DC）を含む5つの主要なメカニズムを通じて、レシピエントの防御機構を助けることができるともされる[80]。列挙した各項目の役割には、抗腫瘍CD8+細胞傷害性T細胞（CD8+/CTL）の活性化、制御性T細胞（Treg）の一時的不活性化、シグナル伝達兼転写活性化因子3（STAT3）によるシグナル伝達の不活性化、抗腫瘍免疫応答を増強するための細菌の使用、細胞性免疫療法などが含まれる[80]。

• 低体温症は、通常低温で保存されている血液製剤を大量に輸血した場合に起こることがある[82]。予防には、輸血前に血液製剤を温めることが必要である[注釈 2][82]。

• 大量の赤血球輸血は、重篤な出血および/または輸血不応（上記参照）のいずれであれ、出血傾向の原因となる[83]。その機序は、レシピエントの血小板や凝固因子の希釈とともに、播種性血管内凝固によるものと考えられている[83]。厳重なモニタリングを行い、必要に応じて濃厚血小板や新鮮凍結血漿の輸血を行う[83]。

• 大量輸血では、血液製剤中に含まれているクエン酸塩が重炭酸塩に分解されるため、代謝性アルカローシスが起こることがある。

• 大量輸血では、クエン酸と血清カルシウムが複合体を形成するため、低カルシウム血症も起こりうる。0.9mmol/L未満の血清カルシウム値は治療すべきである[84]。

• 血液ドーピングは、アスリート[85]や軍人[86]が、肉体的スタミナを増強するため、あるいは単に任務時間中に活動的で警戒心を維持するためなどの理由で、それぞれ行われることがある。過度の血液ドーピングは血液の粘性が過剰に高まって組織への酸素供給が逆に減少する過粘稠度症候群を生じることがある[87]。

小児患者への輸血の安全性を確保するため、感染を避けるためのさらなる予防措置が講じられており、サイトメガロウイルス（CMV）陰性が保証された特別に検査された小児用血液製剤の使用が好まれている。ほとんどのガイドラインでは、免疫系が十分に発達していない新生児や低出生体重児には、単に白血球を除去した血液成分ではなく、CMV陰性の血液成分を提供することを推奨している[90]。このような特定の要件により、新生児用に献血できる献血者にはさらなる制限が設けられている。

新生児輸血は通常2つのカテゴリーに分類される。

• 血液検査による損失や貧血の補正を補うために輸血が行われることがある[91]。
• ビリルビンの除去、抗体の除去、赤血球の補充（サラセミアやその他のヘモグロビン異常症に続発する貧血など）のために輸血が行われる（交換輸血という）[92]。

大量輸血プロトコール（ massive transfusion protocol: MTP）は、10単位以上の血液が必要な重症外傷など、著しい出血がある場合に使用される。一般的には、濃厚赤血球、新鮮凍結血漿、濃厚血小板が投与される[93]。通常、新鮮凍結血漿と濃厚血小板が濃厚赤血球に比して比率が高い[93]。一部の地域では、大量失血による予防可能な死亡を減らすために、病院搬送前に輸血が行われる。例えば、妊娠中の母親に大量出血が起こったとき、救急車は血液バンクにあるような、FDA（米国食品医薬品局）規格のポータブル血液冷蔵庫に保存された血液を携えて出動可能である[94]。米国では、病院前輸血が広く行われていれば助かったはずの患者が、年間31,000人も失血死している[95]。

血液型O（-）は誰とでも適合するため、しばしば過剰に使用され、供給不足に陥っている[96]。血液と生物学的治療推進のための協会（Association for the Advancement of Blood and Biotherapies: AABO）によれば、この血液型のヒト自身は、他の血液型が適合しないため、O（-）の輸血はO（-）の血液型の人、および妊娠している可能性があり、緊急治療を行う前に血液型検査を行うことが不可能な女性に制限されるべきである[96]。可能な限り、AABBは、より希少性の低い代替を特定するための血液型検査を使用することにより、O（-）の血液を温存することを推奨している[96]。

エホバの証人は、血液は神聖なものであるという信念から、輸血を拒否することがある[97]。

馬の血液型は、A式、C式、D式、K式、P式、Q式、U式の7種類ある。多くの馬へ血液が提供できる馬はユニバーサルドナーと呼ばれ、「Aa抗原およびQa抗原のいずれも持たない馬」および「Aa抗原およびQa抗原に対する抗体を保有していない馬」であることが条件である[112]。この条件を満たしやすい種として、ポニーの一種であるハフリンガー種は約8割が条件を満たす[112][113]。

犬の血液型は13種類あり、犬赤血球抗原（Dog Erythrocyte Antigens）は8種類ある[108]。その中で、DEA1.1が陰性であるものがユニバーサルドナーであり、供血犬となる[108]。

猫の血液型は、A型、B型、AB型の3種である。A型、B型は互いに相性が悪く、B型血液の猫にA型を輸血するとA型の猫にB型の血液を輸血する場合より重篤な症状を引き起こすため、それぞれの型にあった血液を輸血する必要がある[114]。

血液バンク

台湾では、2016年7月5日国立屏東大学に置かれたものが最初である[115]。

最初に成功したと報告された輸血は、1500年代にはインカ帝国において行われていた[118]。16世紀に到着したスペインの征服者たちは、輸血を目撃している[119]。アンデス地域の先住民の間では、O型の血液型が多かったことから、このような処置は、ヨーロッパにおける初期の試みの失敗の一因となった、血液型が適合しない集団間での輸血の試みよりもリスクが少なかったと考えられている[119][注釈 3]。

リチャード・ロウアーは1665年に動物同士、1667年に動物からヒトへの輸血を行った。

1660年代、王立協会に勤務していた医師リチャード・ロウアーは、血液量の変化が循環機能に及ぼす影響を調べ始め、動物における交差循環研究の方法を開発した。彼が考案した新しい器具のおかげで、王立協会の著名な同僚たちの前で、確実に記録された最初の輸血を成功させることができたとされる[121]。

ロウアーの記述によれば、「...1665年2月の終わり頃、（私は）中型の犬を一匹選び、その頸静脈を開いて、犬の力がほとんど抜けるまで血を抜いた。それから、この犬の大損失を2頭目の血液で補うために、1頭目と並んで固定されていたかなり大きなマスチフの頸動脈から血液を導入した。彼が「頸静脈を縫合」した後、その動物は「不快感や不満を示すことなく」回復した[121]。

その後、彼は「高名な（ロバート・）ボイルから......王立協会に実験全体の手順を知らせるよう要請され」、1665年12月に王立協会のフィロソフィカル・トランザクションズ（Philosophical Transactions）誌に掲載した[121]。

動物から人への最初の輸血は、1667年6月15日、フランス国王ルイ14世の高名な侍医であったジャン＝バティスト・デニによって行われた[122]。彼は羊の血を15歳の青年に輸血し、彼は生き延びた[122][123]。デニは、9オンスの羊の血を、精神疾患の青年に輸血した[121]。当初、患者はこの輸血によく耐えたが、その後の輸血で、記録されている最初の有害事象が発生した[121]。デニは、今日の血液学者なら誰でも輸血反応として認めるであろうことを、驚くべき正確さで描写している。『血液が彼の静脈に入り始めるとすぐに、彼は腕に沿って、そして脇の下のあたりが熱くなるのを感じた。脈拍はすぐに上昇し、すぐに顔全体に大量の汗をかいた。この瞬間、脈拍は極端に変化し、腎臓に激痛が走り、胃の調子が悪くなり、自由にさせないと窒息しそうだと訴えた...。目を覚ますと......コップ一杯の大小便をし、その色はまるで煙突の煤が混じったような黒色だった』[121]。患者の妻はドニを故意に毒殺しようとした罪で訴えたが、デニの容疑は晴れ、一転して妻自身が夫の毒殺の罪で訴えられた[121]。デニはまた、もう一人、ある労働者に輸血を行い、彼も生き延びた。どちらの例も、実際にこれらの人々に輸血された血液の量が少なかったために、輸血による反応に耐えられたためと考えられている。

デニによって輸血を受けた3人目の患者は、スウェーデンのグスタフ・ボンデ（Gustaf Bonde）男爵だった。彼は2回の輸血を受けたが、2回目の輸血の後、ボンデは死亡した[124]。1667年の冬、デニは他の患者には、子牛の血液による輸血も数回行った。3回目の輸血でその患者は死亡した[125]。

デニの実験の6ヵ月後、ロウアーはロンドンで、英国初の動物血液の輸血を行った。「王立協会の会合で、（患者の）腕に羊の血液を何オンスか、いろいろな時間に注入するのを監督した。その患者はアーサー・コガという、"無害な精神異常の患者 "であった。羊の血が使われたのは、種間の血液交換の価値についての憶測があったからである。穏やかな子羊の血は、興奮した人の気性の荒い精神を静めるかもしれないし、内気な人はもっと社交的な生き物の血によって外向的になるかもしれないと示唆されていた。コガは実験に参加するために20シリング（2021年の183ポンドに相当）を受け取った[126]。

ロウアーはその後、血流の正確なコントロールと輸血のための新しい器具を開発し、その設計は現代の注射器やカテーテルと実質的に同じであった[121]。まもなくロウアーはロンドンに移り、そこで診療を行うようになり、ほどなくして研究をやめてしまった[127]。

これらの動物血液を使った初期の実験は、イギリスとフランスで激しい論争を引き起こした[124]。 ついに1668年、王立協会とフランス政府はこの実験を禁止した。バチカンも1670年にこれらの実験を非難した。その後150年間、輸血は不確実な治療手段に留まり続けた。

ジェームズ・ブランデルは1818年にヒト同士の輸血に成功した。

19世紀初頭、イギリスの産科医ジェームズ・ブランデルは、注射器を用いたヒト血液の輸血による出血治療に取り組んだ。1818年、動物を使った実験の後、彼は分娩後出血の治療に初めてヒトの血液を輸血することに成功した。ブランデルは患者の夫をドナーとして使い、彼の腕から4オンスの血液を採取して妻に輸血した。1825年から1830年にかけて、ブランデルは10回の輸血を行い、そのうち5回は有益であり、その結果を出版した。彼はまた、輸血のための多くの器具を発明した[128]。彼はこの努力によって、およそ200万ドル（現代の5,000万ドル相当）という相当な金額を稼いだ。[129]

1840年、ロンドン大学セント・ジョージズ医学部で、サミュエル・アームストロング・レーンが、ブランデルの助力を得て、血友病治療のための全血輸血を初めて成功させた[130]。

しかし、初期の輸血は危険を伴い、その多くが患者の死につながった。19世紀後半になると、輸血は危険で怪しげな処置とみなされ、医学界からはほとんど敬遠されるようになった。

ジェームス・ブランデルを模倣する研究はエジンバラでも続けられた。1845年、Edinburgh Journal誌は、重度の子宮出血の女性への輸血が成功したことを紹介した。その後の輸血は、ジェームス・シンプソン教授の患者にも成功し、この教授にちなんでエディンバラのシンプソン記念マタニティ・パビリオン（Simpson Memorial Maternity Pavilion）が命名された[131]。

19世紀末には、輸血に成功したというさまざまな単独の報告が現れた[132]。 初期の輸血成功の最大の一連の報告は、1885年から1892年にかけてエディンバラ王立診療所（Edinburgh Royal Infirmary）で行われた。エジンバラは後に、最初の献血と輸血サービスの拠点となった[131]。

ウィリアム・スチュワート・ハルステッド(1852-1922)は、米国で最初の輸血を行った医師の一人である。

ウィリアム・スチュワート・ハルステッド（1852-1922）はアメリカの外科医で、1881年にアメリカでおそらく初の輸血を行った[133]。ハルステッドは、出産した妹を診察し、妹が産後出血で衰弱しているのを発見し、大胆にも自分の血液を抜いて妹に輸血し、妹を手術して命を救った[134]。

オーストリアのカール・ラントシュタイナーは、1901年、赤血球がヒトによって異なる表面抗原を持ち、これに他のヒトの血液の抗体が結合することによって免疫反応が起こり、赤血球が凝集して破壊されることを発見した[135]。赤血球が破壊されると遊離ヘモグロビンが血液中に放出され、致命的な結果をもたらす。更に彼は、1909年にヒトの血液をA、B、AB、Oの4種に分類した[135]。ラントシュタイナーの研究によって血液型の判定が可能になり、輸血がより安全に行われるようになった。この発見により、彼は1930年にノーベル生理学・医学賞を受賞した[135]。

ジョージ・W・クライルは、ケース・ウェスタン・リザーブ大学の外科教授であった1906年、クリーブランドのセント・アレクシス病院で、直接輸血による最初の手術を行ったことで知られている[136]。すなわち、血液の凝固を防ぐために、患者の静脈にドナーの動脈を外科的に接続する方法で患者を救った[137]。

ヤン・ヤンスキー （Jan Janský）もヒトの血液型を発見しており、1907年に血液型をI、II、III、IVの4つのグループに分類した[138]。1901年にABO血液型を発見したラントシュタイナーは、この時点では血液型はA、B、Oの3種であると考えており、現在知られている血液型4種を先に発見したのはヤンスキーであると見なされている[139]。

ウィリアム・ロレンゾ・モス（William Lorenzo Moss's）博士（1876-1957）の1910年のモス血液型検査法は、第二次世界大戦まで広く使用されていた[140][141]。

1914年、安全で効果的な最初の輸血を監督するルイス・アゴーテ医師（右から2人目）。

かつて輸血に用いられたガラス容器

最初の輸血は、凝固する前に供血者から受血者へ直接行わなければならなかったが、抗凝固剤を添加し、血液を冷蔵保存することで数日間保存できることが発見され、血液バンクの発展への道が開かれた。ジョン・ブラクストン・ヒックスは、19世紀後半にロンドンのセント・メアリー病院で、血液の凝固を防ぐ化学的方法を初めて実験した。しかし、リン酸ナトリウム塩を用いた彼の試みは失敗に終わった。

1914年3月27日、ベルギーの医師アルベール・ユスタンは、初めて非直接的な輸血を行ったが、これは希釈した血液であった。同年11月には、アルゼンチンの医師ルイス・アゴーテが、もっと希釈度の低い輸血液を使用した。どちらも抗凝固剤としてクエン酸一ナトリウムを使用した[142]。

第一次世界大戦（1914-1918）は、血液バンクと輸血技術を急速に発展させるきっかけとなった。ロックフェラー大学（当時はロックフェラー医学研究所）の ペイトン・ラウス とジョセフ・R・ターナーは、血液の凝集（凝固）を避けるためには血液型検査が必要であり、血液サンプルは化学処理によって保存できるという最初の重要な発見をした[143][144]。 1915年3月の彼らの最初の報告では、ゼラチン、寒天、血清抽出物、デンプン、牛アルブミンが役に立たない保存剤であることが証明された[145]。

しかし、同じ実験を基に、彼らはクエン酸ナトリウムとグルコース（ブドウ糖）の混合溶液が完璧な保存剤であることを発見した。保存された血液は新鮮血とほぼ同じであり、「体内に再導入されたときに優れた機能を発揮する」と『Journal of Experimental Medicine誌』2月号で報告された[146]。血液は4週間まで保存可能となった。クエン酸-スクロース混合物を用いた追加実験も成功し、血球を2週間維持することができた[147]。このクエン酸塩と糖類の混合物は、ラウス・ターナー 溶液としても知られ、血液バンクの発展と輸血法の改善の基礎となった[148][149]。

ラウスとターナーによる、以下のもう一つの発見（交差適合試験）は、輸血の安全性において最も重要なステップであった。ラウスは、ラントシュタイナーの血液型の概念がまだ実用的な価値を見いだせないことをよく知っていた：「ラントシュタイナーの努力の運命は、ヒトの血液における群間差の実用的な意義に注意を喚起するものであったが、これは知識が技術に時を刻むという絶妙な例を示している。輸血は、（少なくとも1915年までは）血液凝固の危険性が大きすぎたため、まだ行われていなかった」[150]。1915年6月、彼らはJournal of the American Medical Association誌に、ドナーとレシピエントの血液サンプルを事前に検査すれば凝集を避けられるという重要な報告を行った。クエン酸ナトリウムを血液サンプルの希釈に用い、レシピエントとドナーの血液を9：1と1：1の割合で混ぜた後、15分後には、血液が凝集するか、状態が変わらないままのどちらかであった。この方法を彼らは血液型適合性判定のための迅速簡易検査と呼んだ。彼らのアドバイスによると、固まらない血液を「可能であれば常に選択すべきである」[151]。

カナダ人医師、ローレンス・ロバートソン中尉は、現場救護所で輸血を採用するよう王立陸軍医療軍団 （Royal Army Medical Corps: RAMC）を説得するのに尽力した。1915年10月、ロバートソンは榴散弾による多発外傷の患者に、戦時中初の輸血を注射器で行った。彼はこの後、数ヶ月の間に4回の輸血を行い、その成功はイギリス医学研究審議会の議長であったウォルター・フレッチャーに報告された[152]。

第二次世界大戦中のロシア製、ヒト間直接輸血用注射器

ロバートソンは1916年にその研究成果をBritish Medical Journal誌に発表し、志を同じくする少数の人々（高名な医師エドワード・ウィリアム・アーチボルドを含む）の協力を得て、英国当局に輸血のメリットを説得することができた。ロバートソンは1917年の春、西部戦線の傷病兵救護所に最初の輸血装置を設置した[152][153]。しかし、ロバートソンは交差適合試験を行わなかったため、1916年の輸血では1人が溶血で死亡し、1917年には3人が死亡した[154]。

医学研究者で米陸軍将校だったオズワルド・ホープ・ロバートソンは、1917年にRAMCに所属し、予想される第3次イーペルの戦いに備えて最初の血液バンクの設立に尽力した[155]。彼は抗凝固剤としてクエン酸一ナトリウムを使用し、血液は静脈の穿刺により採取され、戦線に沿って配置された英米の負傷者救護所で瓶に保管された。ロバートソンはまた、分離した赤血球を氷で冷やした瓶に保存する実験も行った[153]。イギリスの外科医ジェフリー・ケインズ（Geoffrey Keynes）は、輸血をより簡単に行えるようにするため、血液を保存できる携帯型の機械を開発した。

アレクサンドル・ボグダーノフは、1925年にモスクワで輸血の影響を研究するための科学研究所を設立した。

英国赤十字の事務局長であったパーシー・レーン・オリバー（Percy Lane Oliver）は、1921年に世界初の献血サービスを設立した。その年、オリバーは、献血者を緊急に必要としていたキングス・カレッジ病院から連絡を受けた[156]。 献血者を提供した後、オリバーは、ジェフリー・ケインズ卿を医学顧問に任命し、ロンドン周辺の診療所で自発的に献血者を登録するシステムの組織化に着手した。ボランティアは、血液型を確定するために一連の検査を受けた。オリバーの命名によるロンドン輸血サービスは無料であり、最初の数年間で急速に拡大した[157]。1925年までにほぼ400人の会員を擁し、1926年には英国赤十字の組織に組み込まれた[157]。このサービスの活動は国際的な注目を集めるようになっり、多くの国に対してオリバーは助言を行った[157]。

アレクサンドル・ボグダーノフは1925年、モスクワに輸血学専門の学術機関を設立した。ボグダーノフの動機の少なくとも一端は、永遠の若さを求めてのことであり、11回の全血輸血を受けた後、1928年に死亡した[158]。 おそらく、複数回の輸血によって抗体が形成され、免疫反応による溶血が起こったのであろうと考えられている[159]。ボグダーノフは、政府に輸血の重要性を認識させ、彼の死後数年で、ソ連は輸血に使用する血液を病院で採取・保管する施設のネットワークを最初に確立した国となった[159]。先駆者ボグダーノフに続いて、ソ連のウラジミール・シャモフ（Vladimir Shamov）とセルゲイ・ユージン（Sergei Yudin）は、死亡したばかりのドナーからの輸血、すなわち死体血輸血を開拓した[160]。 ユージンは1930年3月23日、初めてこのような輸血を成功させ、9月にハリコフで開催された第4回ウクライナ外科学会で、死体血による最初の7回の臨床輸血を報告した[160]。1932年までに、ユージンは死体から3週間保管された血液による輸血を100回報告し、1937年には死体血液の使用を1,000回以上報告した[160][注釈 4]。

戦争のための献血を呼びかける1944年のイギリスのポスター

フレデリック・デュラン・ジョルダ（Frederic Durán-Jordà）は、1936年のスペイン内戦中に、初期の血液バンクのひとつを設立した。デュランは戦争開始と同時にバルセロナのサン・パウ病院の輸血部に従事したが、病院はすぐに血液の需要とドナーの不足に圧倒された。スペイン共和国軍（Spanish Republican Army）の衛生局の支援を受けて、デュランは負傷兵と民間人のための血液バンクを設立した。採取された300～400mLの血液は、改良型デュランエルレンマイヤーフラスコで10％クエン酸溶液と混合された。血液は2℃で滅菌ガラス容器に陽圧封入されて保存された。バルセロナの輸血サービスは、30ヶ月の作業の間に、ほぼ30,000人のドナーを登録し、9,000リットルの血液を処理した[161]。

1937年、シカゴのクック郡病院の治療部長であったバーナード・ファンタスは、米国初の病院血液バンクを設立した。ドナーの血液を保存し、冷蔵し、保管する病院の検査室を設立したことで、ファンタスは「血液バンク」"blood bank". という言葉を生み出した。数年のうちに、病院や地域の血液バンクが全米に設立された[162]。

ジョルダは1938年にイギリスに逃れ、ハマースミス病院の王立大学院医学部のジャネット・ヴォーン医師と協力して、ロンドンに全国規模の血液バンクのシステムを構築した[163]。 1938年に第二次世界大戦の勃発が間近に迫ると、戦争省はブリストルに陸軍血液補給廠（Army Blood Supply Depot: ABSD）を創設し、ライオネル・ウィットビーが責任者となり、国内4か所の大規模な血液廠を管理した。戦争を通じて英国の方針は、アメリカやドイツが前線の部隊が必要な血液を供給したのとは対照的に、中央の貯血所から軍人に血液を供給することであった。英国の方法は、すべての必要量を十分に満たすことに成功し、戦争期間中に70万人以上のドナーが献血した。このシステムは、1946年に設立された全国輸血サービス組織（National Blood Transfusion Service）へと発展した[164]。

第二次世界大戦中、東欧でナチスが捕虜の子どもたちに繰り返し血液を無理やり提供させたという話がある[165] 。

シチリアで血漿製剤を投与される負傷兵（1943年）

1940年、米国で採血計画が開始され、エドウィン・コーンが血液分画（blood fractionation）の先駆者となった。彼は血漿中の血清アルブミンを分離する技術を開発した[166]。血清アルブミンは血管内の膠質浸透圧を維持し、血管の虚脱を防ぐのに不可欠である。

ゴードン・R・ウォードはBritish Medical Journal誌の通信欄に寄稿し、早くも1918年には、全血の代用として、また輸血の目的で血漿を使用することを提案していた。第二次世界大戦が始まると、英国では液体血漿が使用されるようになった。アメリカでは、「英国に血を」"Blood for Britain"と呼ばれる大規模なプロジェクトが1940年8月に開始され、血漿を英国に輸出するためにニューヨークの病院で採血が行われた。凍結乾燥された血漿のパッケージが、陸海軍の外科総監によって、全米アカデミーズと協力して開発され[167]、破損が減少し、輸送、包装、保管がはるかに簡単になった[168]。

チャールズ・ドリューは、第二次世界大戦中にイギリスに出荷するための血漿の生産を監督した。

出来上がった乾燥血漿のパッケージは、400mLのボトルが入った2つのブリキ缶に入っていた。一方のボトルには、もう一方のボトルに入っている乾燥血漿を溶かして復元するのに十分な蒸留水が入っていた。約3分で、血漿は使用可能になり、約4時間新鮮に保つことができた[169]。 チャールズ・ドリュー医師が監督者に任命され、試験管法を大量生産のための最初の成功技術に変えることができた。

1937年から40年にかけて、カール・ラントシュタイナー（1868-1943）、アレックス・ウィーナー（Alex Wiener）、フィリップ・レヴィン（Philip Levine）、R.E.ステットソン（R.E. Stetson）が、それまでの輸血反応の大半の原因であったRH因子を発見したことも、重要なブレークスルーとなった。その3年後、ジョン・ルーティト（John Loutit）とパトリック・モリソン（Patrick L. Mollison）によって、抗凝固剤の量を減らすクエン酸-ブドウ糖（acid–citrate–dextrose: ACD液）が導入され、より大量の輸血が可能になり、より長期間の保存が可能になった[170][171]。

カール・ウォルターとW.P.マーフィー・ジュニアは、1950年に採血用プラスチックバッグを発表した。割れやすいガラス瓶をPVC製の丈夫なプラスチックバッグに置き換えることで、1単位の全血から複数の血液成分を安全かつ容易に調製できる採血システムが進化した。

がん手術の分野では、大量出血への体液補充が大きな問題となった。心停止率は高かった。1963年、C・ポール・ボヤンとウィリアム・S・ハウランドは、血液の温度と注入速度が生存率に大きく影響することを発見し、手術に血液加温を導入した[172][173]。

保存血液の保存期間を42日までさらに延長したのは、1979年に導入された抗凝固保存剤CPDA-1であり、これにより血液供給量が増加し、血液バンク間の資源共有が容易になった[174][175]。

2006年の時点で、米国では年間約1,500万単位の血液製剤が輸血されていた[176]]。2013年までに、その数は約1,100万単位まで減少した[89]。その理由は、腹腔鏡手術やその他の外科手術の進歩と、多くの輸血が不必要であることを示す研究結果によるものである[89]。例えば、人工股関節置換術では、出血量が750mLから200mLに減少した[89]。

日本における輸血の実施は九州大学の後藤七郎と東京大学の塩田広重が、1919年にそれぞれ行って成功したのが最初とされる[177]。塩田は1930年に右翼の青年に狙撃された浜口雄幸首相を輸血を行い手術して救った[178]。この当時の輸血は、注射器で採取した血液を感染症検査などを行わず、そのまま輸血する「枕元輸血」と呼ばれる方法であった[179]。日本では血液バンクが整備されるきっかけとなったのは1948年に東京大学分院で輸血を受けた女性が梅毒に感染したことである[180][181]。しかし、当初の血液バンクは商業目的であり、生活困窮者が金銭目的に供血を繰り返したことから血液製剤は低質で、輸血を介した肝炎ウイルス感染も多かった[182]。1964年、ライシャワー駐日米国大使が暴漢に刺され、輸血を受けた際に輸血後肝炎に感染した。これを契機に輸血用血液を献血で賄う機運が高まり、献血体制の確立が閣議決定された[179]。その後、献血の体制が急速に構築され、1968年には売血は影を潜めた[183]。しかしながら、当初の献血は、

あなたやあなたのご家族が輸血を必要とされるとき、この手帳で輸血が受けられます

—献血手帳

つまり献血というより預血であった[183]。必要預血量を達成したとする団体が献血を辞退しはじめて献血量が伸び悩む一方、輸血の需要は増加の一途を辿った[183]。1982年、献血手帳のこの文言が削除され、献血がボランティアであることが明確化された[183]。しかし、血液製剤のうち、血漿分画製剤は国内の献血のみでは需要をまかなえず、海外からの輸入に現在まで依存している[183]。

• British Blood Transfusion Society (BBTS) - 英国輸血学会
• 日本輸血・細胞治療学会

• Blood Groups and Red Cell Antigens Free online book at NCBI Bookshelf ID: NBK2261
• Handbook of Transfusion Medicine Archived 2023-03-14 at the Wayback Machine. - 英国で出版された輸血学のハンドブック第５版

• Australian National Blood Authority Patient Blood Management Guidelines -オーストラリアの輸血管理ガイドライン（英語)
• National Institute for Health and Care Excellence Blood Transfusion Guidance - 英国の輸血ガイドライン

• Blood Transfusion Leaflets - 英国（英語）
• Blood Transfusion Leaflets - ウェールズ（英語）
• Blood Transfusion Information - スコットランド（英語）
• Blood Transfusion Information - アメリカ癌学会（英語）