A型血秒變O型血什么情況 A型血變O型血原理介紹

圖片：ARINDAM GHOSH

在美國，平均每天要消耗大約16500升儲血量。由于血型抗原的限制，供血者和用血者必須保證血型匹配才能不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。一度被奉為“萬能血”的O型血，被認(rèn)為可以用于大部分血型的患者，因此處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。在一項發(fā)表在《自然·微生物學(xué)》的最新研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：兩種腸道細(xì)菌產(chǎn)出的酶，可以將A型血轉(zhuǎn)變成O型血！這有望解決血液供給的燃眉之急。

“萬能”的O型血

人體血液中的紅細(xì)胞表面存在可以被識別的抗原分子，這也是血液被分為不同類型的原因。血型抗原主要包括一些糖蛋白分子結(jié)構(gòu)，最關(guān)鍵的就是A型抗原（GalNAc）和B型抗原（Gal）。這些糖蛋白在日常生活中與紅細(xì)胞的功能相關(guān)，決定著一些物質(zhì)在細(xì)胞中的輸入和輸出，維持著細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，并影響細(xì)胞和其他組織結(jié)構(gòu)的化學(xué)信號交流。

這些抗原，對不同血型的個體來說是具有特異性的，同時也是免疫系統(tǒng)識別外來紅細(xì)胞的重要組成部分。當(dāng)擁有A型血液的人體中出現(xiàn)B型血液時，會激活免疫系統(tǒng)產(chǎn)生大量針對B型血細(xì)胞的抗體，來消滅入侵的B型紅細(xì)胞。這種反應(yīng)迅速的天然免疫機制對人體來說非常關(guān)鍵，它能保護人體免受外來病原體和異物的侵襲。只不過，一旦該反應(yīng)出現(xiàn)在輸血過程中，則可能引發(fā)強烈的免疫排斥反應(yīng)，甚至造成患者死亡。

由于O型血缺乏A和B抗原，因此曾被認(rèn)為可以輸送到任何其他幾種血型的人體內(nèi)。不過隨著近些年醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)生意識到這種“萬能性”也是存在局限的，不僅需要排除掉O型血中含有的A型和B型抗體，另外稀有血型也會影響O型血的直接使用。稀有血型人群帶有特殊的抗原，因為人群占比小，也被稱為“熊貓血”，如Rh陰性。在中國大約有1%的人群是Rh陰性血型，這些人群在輸血時必須在ABO系統(tǒng)基礎(chǔ)上額外進(jìn)行Rh抗原考慮。

現(xiàn)在血袋上都會有Rh的標(biāo)識。圖片：WIKI COMMONS

盡管存在這些因素，O型血仍是在其他血型的血液供給不足時最好的選擇，這也間接地造成了O型血供血不足。為了解決O型血短缺的情況，一個思路就是將其他的血型轉(zhuǎn)變成O型血。早在上世紀(jì)80年代，生物學(xué)家Goldstein就提出將A型或B型血細(xì)胞表面的GalNAc或者Gal去除，從而源源不斷地獲得O型血。

A（左）、O（中）、B（右）三種血型中紅細(xì)胞表面糖蛋白結(jié)構(gòu)

制造O型血

在過去10年中，科學(xué)家都在研究怎樣去除A型血中的紅細(xì)胞的抗原，來自丹麥哥本哈根大學(xué)的生物學(xué)家Henrik Clausen進(jìn)行了最早的探索。他當(dāng)時主要試圖搜尋一些酶，希望在不破壞紅細(xì)胞的情況下分解A和B抗原上的多糖鏈，這樣進(jìn)行輸血時也就不會引起個體的免疫排斥反應(yīng)。

研究團隊最先嘗試過一種從咖啡豆中提取的酶，其能夠移除掉紅細(xì)胞上的B型抗原，盡管其效率非常低，但這讓科學(xué)家看到了該方法奏效的希望。為此，他們分析了從細(xì)菌和真菌中超過2500種的酶，但他們只在一種會引起嬰兒腦炎感染的細(xì)菌中，發(fā)現(xiàn)了可以將A型血轉(zhuǎn)變成O型血的酶。

不過，這些酶的效率仍然很低，需要加入大量的酶才能獲得少量的O型血（大約每60 mg的酶才能獲得200 ml的O型血），商用價值很低。并且因為是致病菌中提取出來的，不排除有醫(yī)療安全風(fēng)險。還有一些科學(xué)家試圖用一種酶就將A和B型抗原直接去除，或者利用人工合成的方法自己創(chuàng)造一種分解這些抗原的糖苷酶，但這些方法都收效甚微。

A到O型血的高效轉(zhuǎn)換

隨著近些年酶組學(xué)的發(fā)展，已經(jīng)有許多效率更高的手段來尋找合適的酶，尤其是基因文庫篩選的出現(xiàn)，讓加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的Stephen Withers找到了獲得血型轉(zhuǎn)換工具的方式。Withers沒有漫無目的地進(jìn)行廣泛篩選，而是將目光放在了我們的腸道細(xì)菌中，他認(rèn)為這些與我們共享同一片微環(huán)境的生物，很有可能會提供分解血型抗原的酶。

最關(guān)鍵的原因是，在我們腸道壁的粘蛋白中會同時含有許多A和B抗原分子。這些粘蛋白主要負(fù)責(zé)阻擋腸道細(xì)菌進(jìn)入人體的其他部位，但同時這些腸道微生物就反過來以這些粘蛋白為食，因此某些細(xì)菌含有分解A和B抗原的糖苷酶應(yīng)該是順理成章的事情。

Withers收集了AB血型男性志愿者的糞便，并從中提取了大量DNA片段，構(gòu)建成了一個腸道菌群的基因文庫。他們將這些基因進(jìn)行初步篩選后，挑選出了一些表達(dá)類似A型抗原底物的基因，并將這些DNA轉(zhuǎn)移到了大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)。

隨后他們從大腸桿菌中提取分泌的蛋白，并分析是否有一些蛋白酶具有去除A抗原的能力。最終，研究人員真的發(fā)現(xiàn)了兩種能夠完成該功能的酶，并且通過微生物數(shù)據(jù)庫還原，追蹤到這些酶是來自一種名叫 Flavonifractor plautii 的菌種。從Withers的實驗結(jié)果來看，這兩種酶必須合作，才能將A型抗原去除。

兩種酶分兩步移除A型抗原

在Withers的實驗中，兩種酶的組合濃度只需要5 μg/ml就能將A抗原完全清除。而在幾年前Clausen的研究中是300 μg/ml。為了驗證這種組核酶的實用性，Withers將兩種酶同時加入到A型血液中時，血液成功地轉(zhuǎn)變成了O型血。

但Withers的團隊表示他們還需要進(jìn)一步確認(rèn)加入酶處理后，這些O型血液不會再通過別的方式表達(dá)A型抗原。這種酶是否會改變血細(xì)胞的正常功能，也是他下一步準(zhǔn)備進(jìn)行測試的。“我們現(xiàn)在主要的研究對象是A型血，因為A型血人群比B型血更廣，”Wither表示，“一旦測試沒有問題，將解決我們面臨的用血困難窘境。”