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血庫告急…将A型、B型血變成“萬能O型血”吧!《自然》子刊

作者:世界科學

每三秒鐘,世界上就有一個人被輸注來自陌生人的血液。美國方面資料顯示,每年有數以百萬計的美國人接受約1000萬機關紅細胞。(1機關紅細胞通常約含有200毫升紅細胞、100毫升添加劑溶液以及30毫升血漿,紅細胞比容約55%。)

輸血挽救着現代人的生命,接受輸血的患者往往是要做大手術的,因車禍等事件遭受嚴重傷害的,以及患白血病或腎病之類導緻貧血的疾病的。血庫總會面臨供應短缺,尤其是“萬能輸血者”O型血的供應。

輸入錯誤的血型,例如将A型血輸給B型血人士,可能引發緻命的免疫反應,但O型血是例外,幾乎适合所有人群。每當發生飓風、地震、野火等災難,醫院對O型血的需求特别大,因為醫生必須盡快治療盡可能多的患者。有時,血庫中不同血型供應的比例不平衡,例如A型血過多,O型血不足。

最近,來自丹麥和瑞典的科研團隊發現一組神奇的酶混合物,由人體腸道微生物組産生,能吞噬A型和B型血細胞表面的抗原,進而消除其引發免疫反應的傾向——将A型血和B型血轉化為“O型血”。此項工作發表于《自然-微生物學》(Nature Microbiology)。論文作者寫道:相較過往的類似嘗試,新發現的酶混合物以“非常高的效率”将A型和B型血轉化為通用血。

血庫告急…将A型、B型血變成“萬能O型血”吧!《自然》子刊

吃掉血型标簽的腸道細菌

血型可以多種方式來表征,粗略劃分,人類血型主要歸為四類:A、B、AB和O型。

不同血型的差别在于紅細胞表面的特定糖蛋白分子,即所謂的抗原決定簇。A型血有A抗原,B型有B抗原,AB型兼有A、B抗原,O型則沒有(但有H抗原)。抗原不比對的輸血會引發免疫排斥。

增加通用血型庫存的一種方法是招募更多捐獻者,但這顯然幫助有限。科學家嘗試利用幹細胞技術人造O型血——雖然在實驗室中取得成功,其高昂成本以及生産規模無法擴大的局限性使其不滿足現實世界需求。

另一種方法就是于1980年代首次提出的,去除正常血細胞上的A抗原和B抗原——去除方式是利用特定酶來分解抗原。随着具有免疫刺激的糖蛋白分子逐漸消融,血細胞的A型或B型身份也就消解了,最終轉變成通用血。

這項技術聽起來很酷炫,仔細一想:分解糖分子可是人體每天自然進行的尋常活動啊,我們腸道内的微生物能輕松愉快地消化食物。那麼我們能否在消化道中找到酶用于轉換血型呢?

2019年,加拿大不列颠哥倫比亞大學的團隊利用從腸道微生物組中發現的細菌酶,成功将A型血轉變為O型血。根據該團隊介紹,在人體腸壁的黏蛋白(主要由黏多糖組成的糖蛋白)上,存在近似紅細胞上A型和B型抗原的分子結構,而某些腸道細菌可以吃掉它們——當然也就可能吞噬紅細胞的A、B抗原。

研究團隊采集了人類糞便樣本,從中提取腸道微生物組的酶,找到了可分解紅細胞表面抗原的關鍵DNA。他們最終從單一菌株中得到兩種酶,并利用它們消解了A 型抗原結構,轉化A型血為O型血。

上述工作證明了轉換血型概念的可行性。已故的美國國立衛生研究院專家哈維·克萊因(Harvey Klein,未參與相關工作)曾表示:“如果這些資料能被重複,那必是一項重大醫學進展。”

然而,該項研究得到的轉型血液并不總能通用。後續臨床試驗證明轉型血液存在安全問題:

雖然完全去除了A抗原或B抗原,但供體血液和接受者之間仍有免疫不比對情況。換言之,改造得到的O型血有時會引發免疫反應。這是為什麼呢?

加長版标簽需要加強版細菌酶

經典的ABO血型系統可以細分出更多亞型。A型血有兩種不同亞型,其中一種的 A 抗原水準更高。B型血也有亞型。這些亞型抗原糖分子比經典血型的更長更難分解,故得名“加長抗原”或者說“擴充抗原”(extended antigens),是以,可能一部分轉型血液的抗原清得不幹淨,仍會刺激免疫系統。

本文開頭介紹的《自然-微生物學》新作,再次探究了腸道微生物DNA,找到一種加強版細菌菌株——嗜黏蛋白阿克曼菌(A. muciniphila),其酶具備針對A型和B型抗原的更強分解力,也可除清加長結構。

這類酶過去不為人所知;相較學界此前用于切割B抗原以及加長B抗原的基準酶,二者相似度僅為30%。作者團隊以此為核心,設計出能迅速消除抗原的“酶湯”配方——能将B型血紅細胞高效轉化為隻引起低水準免疫反應的O型細胞。

同種設計政策也産出了3種針對加長A抗原的酶,可将A型血轉化為引發較低免疫反應的O型。(當然,A轉O的效果不如前面B轉O的理想。)

通過繪制這些酶的結構圖,作者團隊發現某些部分增強了它們切斷糖分子鍊的能力。圍繞這些部分,科學家将尋找其他天然來源的轉血型酶,或者使用AI設計效率更高、精度更高的酶。(需要指出,該工作并未讨論以Rh系統為代表的、其他血液系統的抗原種類。)

資料來源:

Scientists Find a Surprising Way to Transform A and B Blood Types Into Universal Blood

END

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