A 型血变身 O 型血共需几步?

来源: 中国科学报 / 作者: 2019-06-20
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众所周知,想成功输血,患者和供者的血型必须兼容。但在急诊中,护士忙乱中搞错血型而导致输错血的情况时有发生。在一些紧急情况下,医院甚至没有时间去确认患者的血型。这时候,“人畜无害” 的 O 型血就倍显重要。因为 O 型血输给任何人都不会有太大问题。

近日,一项发表在《自然—微生物学》上的研究成果宣布,人体肠道微生物产生的两种酶,可以把 A 型血转换成有 “万能血” 之称的 O 型血。

有血液专家评价,这一进展可能彻底改变献血和输血的方式。

血型变身 酶显神威

人的血型由来自父母的遗传基因决定,这种 “先天” 的性状又怎么会发生变化呢?

这就要从血型的结构说起了。人类 4 种主要血型(O 型、A 型、B 型、AB 型)的红细胞表面存在不同的糖链。O 型红细胞表面的末端糖链为岩藻糖;O 型糖链的半乳糖连上一个 N—乙酰半乳糖胺即成为 A 型糖链,连上半乳糖则成为 B 型;AB 型红细胞表面为 A 型和 B 型糖链的混合型。而其中以 A 型的糖链表现最为复杂, 因为 75% 的 A 型血红细胞表面还多了一个糖链。

简单来说,其他血型与 O 型血的区别,就在于糖链上多出了一些 “枝杈”。只要把这些枝杈剪掉,这些血都可以转化成 O 型血。

那么谁来扮演剪枝工的角色呢?科学家把目光投向了能分解糖链的酶。

研究人员从一名 AB 型血的健康男性那里,采集了新鲜的粪便样本,其中含有丰富的肠道微生物。通过对人类肠道菌群的功能元基因组筛选,他们发现一种肠道细菌产生的两种酶可以协同工作,去除血液中的抗原 A。而且这两种酶非常高效,能在很低的浓度下催化反应快速进行。

也就是说,只要在 A 型血中加入一点点酶,就能让它神奇地变身成为 O 型血。

老领域 新突破

尽管血型转化听起来非常魔幻,但相关研究已有至少 30 年的历史了。

早在 1982 年,美国纽约血液中心的科学家就宣布,从绿咖啡豆中提取的一种酶,能将 B 型红细胞转化为 O 型红细胞,并且成功输血。而最早的 A 型血转化酶,则是从鸡肝中提取出来的。

但这些酶在自然界含量很低。最开始,研究人员分别需要 50 磅咖啡豆和 50 磅鸡肝,才能分离到一次实验所需的酶量。随着生物技术的发展,人们已经掌握了这种酶的批量合成技术。

不过上述方法还有明显缺陷:转化 B 型血的酶适合在低于体温的酸性环境下工作,而正常人的血液应该是中性的,而 A 型血因为红细胞表面结构更复杂,转化起来挑战更大。

“发现更好的酶,才能推动这个领域继续向前发展。” 该论文通讯作者、加拿大温哥华英属哥伦比亚大学的科学家 Stephen Withers 对《中国科学报》说,“这种酶将血液转化成 O 型血液的速度,比此前测试的任何酶都要快。而且与其他酶需要在特定缓冲液中反应不同,这两种酶可以直接在血液中转化红细胞。”

“这是第一次,如果这个成果能够被重复,肯定是一个重大进展。” 没有参与这项工作的美国国家卫生研究院输血专家 Harvey Klein 说。

美国红十字会首席医疗官 Pampee Young 博士则认为,这一创新如果被证明是有效的,将有助于保障血液的 “持续” 供给,并有助于缓解血液供应不足的问题,进一步保障患者的生命安全。

但 Withers 也表示,他们接下来还要做更多的工作,以确保所有有害的 A 抗原都被移除。同时,他们也要确认这些酶是否还会对红细胞产生其他方面的影响,以避免出现副作用。

临床应用 道阻且长

30 多年来,科学家孜孜不倦地试图攻克血型转化难关,很多公司也都申请过相关专利。

2000 年左右,我国科学家曾报告从海南咖啡豆里提取到一种可以把 B 型血转化为 O 型血的酶,并且据此申请了多项专利。

但为什么血型转化技术至今仍然没有被应用于临床呢?

中国人民解放军总医院输血科专家汪德清向《中国科学报》解释:“科学家为了缓解血液供需做出了很多努力,包括将 A 型血或 B 型血转化为 O 型血,用干细胞定向分化 Rh 阴性 O 型红细胞血,开发永生化的细胞系以源源不断地制造红细胞等。但这些科学上的探索,到目前为止都未完全解决安全性、经济性以及批量化生产等问题,因此离真正的临床应用还比较遥远。”

“当然,这些成果也给了我们新的希望,代表着未来研究的发展方向。” 汪德清说。

此外也有专家表示,所谓 “万能血” 并不万能。虽然 O 型血红细胞上没有血型抗原 A 及抗原 B,但是血浆中含有抗 A、抗 B 的抗体,输血较多时也可能与患者自身红细胞表面的抗原 A 或 B 结合,造成溶血等输血反应。因此,只有在缺乏同型血源的紧急情况下,才推荐少量输入 O 型血进行急救。

所以不管科学家多努力,依然需要大家积极前往正规机构,去参与无偿献血。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41564-019-0469-7

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