“通用熊猫血” 问世 无需匹配可应急输血

来源: 科技日报 / 作者: 2020-03-26
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RhD 阴性血有一个大名鼎鼎的称呼——“熊猫血”。因为临床上长期存在血源短缺、匹配不到血型的难题,相关手术患者急求 “熊猫血” 的事例也时不时见诸报端。在紧急状况下能否及时得到 “救命血” 成为关系到 “熊猫血” 受血者生命存亡的关键因素。

近日,浙江大学化学系唐睿康教授和浙江大学转化医学研究院王本副教授联合研究团队成功研制出了 “通用熊猫血”,通过细胞膜锚定分子在红细胞表面构建聚唾液酸 - 盐酸酪胺的凝胶网络,可将供应充足的 RhD 阳性红细胞批量转换为 RhD 阴性红细胞,无须 RhD 血型匹配即可进行应急输血,且不发生排异反应。这一方法有望高效地解决“熊猫血” 血源短缺难题。相关研究成果已发表于国际期刊《科学进展》。

特殊之处在于 D 抗原

“人的血型通常由红细胞表面某些可遗传的糖蛋白及糖链构成的抗原决定。” 唐睿康告诉科技日报记者,比如人们最为熟悉的是由 A、AB、B、O 组成的 ABO 血型系统。

Rh 血型系统则是已分类的红细胞血型系统中最复杂的一类。在 Rh 系统中,如果红细胞表面含有 D 抗原,被称为 RhD 阳性,反之则称为阴性。截至目前,像这样的血型系统已经被发现有超过 30 种。

已有的科学研究发现,RhD 阳性的人群占世界人口的绝大部分,RhD 阴性是非常少见的,比如在亚洲,超过 99.5% 的人为 RhD 阳性,只有不到千分之五的人是 RhD 阴性,RhD 阴性血因此得名 “熊猫血”。

“‘熊猫血’千里挑一的特殊之处在于这个 D 抗原。” 唐睿康解释说,从结构上来看,D 抗原像钉子一样插在红细胞中间,有一小部分像触角一样暴露在外,不但容易在 RhD 阴性的人体内诱发人体免疫反应,而且它是 Rh 血型系统中产生抗体最多、反应最为强烈的抗原。

据了解,同有 “熊猫血” 的好心人捐献、患者提前抽出自己的血液以备不时之需或一次性输入 RhD 阳性血液应急,是目前 “熊猫血” 受血者常见的三种输血方式。

“对于血型为 RhD 阴性的人来讲,第一次接受 RhD 阳性的血液后会产生针对 RhD 抗原的抗体,到第二次输血时,抗体就会破坏 RhD 阳性的红细胞,产生可怕的后果。”王本表示,“熊猫血”人群需要能 “一劳永逸” 地解决输血难题的办法。

给红细胞披上 “外套”

“是否能给 RhD 阳性的红细胞披上一件仿生‘外套’,将其伪装成 RhD 阴性?” 唐睿康提出了这一思路。

从结构上看红细胞,它的膜表面结构是双层柱状的磷脂分子,嵌在 “柱子” 上的是球状膜蛋白,整个结构就好像是滴在水面上的油膜,这样的结构具有较强的形变能力。D 抗原就是嵌在这样的结构上,科研团队通过再造一层细胞膜表面结构,把 D 抗原的触角掩藏起来。

在 2014 年 6 月,唐睿康教授与王本副教授就曾在英国《化学科学》杂志提出一项红细胞改造策略,当红细胞 “穿” 上一层聚多巴胺,其表面抗原就会被遮蔽起来,成为 ABO 血型系统的“万能血”。

此次研究中,他们通过在细胞膜上引入特殊设计的锚定分子,用类磷脂分子复制出一根根 “柱子” 锚定在红细胞膜表面,然后再通过复制细胞膜最外层唾液酸分子的材料,将聚唾液酸 - 盐酸酪胺的凝胶网络均匀地构建在细胞表面。当然,“柱子”和新的膜不会自主交联,科研团队通过引入固定酶分子并借助酶催化反应将两者 “粘住” 形成稳定的结构。

由此,原来红细胞膜上探出头来的触角,也就被掩蔽在了 “防护网” 中。有了这样一层 “伪装”,抗体就识别不出抗原了,不会引起免疫反应、发生排异。“我们这项研究把 RhD 阳性的红细胞变成了像是没有 RhD 抗原的红细胞,这样在临床上,病人有望不需要 RhD 血型匹配就可以应急输血。” 王本说。

“通用熊猫血” 动物实验效果可观

目前,科研团队根据这一方法制造的 “通用熊猫血”,已经在小鼠体内实现了安全的单次及多次输血,具有正常的体内循环时间,同时也在兔子体内验证了 RhD 抗原的完全掩蔽,且不具备免疫原性。

“总体来说,这项研究展示了良好的临床转化前景。” 王本补充道,这个实验设计中最大的难度,就在于保持红细胞原有的物理性能及生理功能。

据了解,科研团队所设计的三维凝胶网络对红细胞表面的修饰是一种全新的策略,由于其优越的生物亲和性和对细胞膜表面抗原的掩蔽作用,可将 RhD 阳性的红细胞转换为可供 RhD 阴性受血者输血的 “通用熊猫血”,针对 RhD 阴性稀有血型的临床输血问题给出了新的化学生物学解决方案,体现了化学和医学的交叉融合。

“下一步除了继续推进‘通用红细胞’的研究工作之外,临床上血小板的输注也要考虑配型,面临的问题比红细胞配型更麻烦。” 王本表示,该项研究虽在临床前基础科研方面取得了进展,但到临床还有很长一段路要走,需要进一步在灵长类动物中验证其安全性和有效性。

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