A型血变O型血原理介绍 为什么这种A也能有O

图片:ARINDAM GHOSH
在美国,平均每天要消耗大约16500升储血量 。由于血型抗原的限制,供血者和用血者必须保证血型匹配才能不发生免疫排斥反应 。一度被奉为“万能血”的O型血,被认为可以用于大部分血型的患者,因此处于供不应求的状态 。在一项发表在《自然·微生物学》的最新研究中,科学家发现:两种肠道细菌产出的酶,可以将A型血转变成O型血!这有望解决血液供给的燃眉之急 。
“万能”的O型血
人体血液中的红细胞表面存在可以被识别的抗原分子,这也是血液被分为不同类型的原因 。血型抗原主要包括一些糖蛋白分子结构,最关键的就是A型抗原(GalNAc)和B型抗原(Gal) 。这些糖蛋白在日常生活中与红细胞的功能相关,决定着一些物质在细胞中的输入和输出,维持着细胞的结构,并影响细胞和其他组织结构的化学信号交流 。
这些抗原,对不同血型的个体来说是具有特异性的,同时也是免疫系统识别外来红细胞的重要组成部分 。当拥有A型血液的人体中出现B型血液时,会激活免疫系统产生大量针对B型血细胞的抗体,来消灭入侵的B型红细胞 。这种反应迅速的天然免疫机制对人体来说非常关键,它能保护人体免受外来病原体和异物的侵袭 。只不过,一旦该反应出现在输血过程中,则可能引发强烈的免疫排斥反应,甚至造成患者死亡 。
由于O型血缺乏A和B抗原,因此曾被认为可以输送到任何其他几种血型的人体内 。不过随着近些年医学的发展,医生意识到这种“万能性”也是存在局限的,不仅需要排除掉O型血中含有的A型和B型抗体,另外稀有血型也会影响O型血的直接使用 。稀有血型人群带有特殊的抗原,因为人群占比小,也被称为“熊猫血”,如Rh阴性 。在中国大约有1%的人群是Rh阴性血型,这些人群在输血时必须在ABO系统基础上额外进行Rh抗原考虑 。
现在血袋上都会有Rh的标识 。图片:WIKI COMMONS
尽管存在这些因素,O型血仍是在其他血型的血液供给不足时最好的选择,这也间接地造成了O型血供血不足 。为了解决O型血短缺的情况,一个思路就是将其他的血型转变成O型血 。早在上世纪80年代,生物学家Goldstein就提出将A型或B型血细胞表面的GalNAc或者Gal去除,从而源源不断地获得O型血 。
A(左)、O(中)、B(右)三种血型中红细胞表面糖蛋白结构
制造O型血
在过去10年中,科学家都在研究怎样去除A型血中的红细胞的抗原,来自丹麦哥本哈根大学的生物学家Henrik Clausen进行了最早的探索 。他当时主要试图搜寻一些酶,希望在不破坏红细胞的情况下分解A和B抗原上的多糖链,这样进行输血时也就不会引起个体的免疫排斥反应 。
研究团队最先尝试过一种从咖啡豆中提取的酶,其能够移除掉红细胞上的B型抗原,尽管其效率非常低,但这让科学家看到了该方法奏效的希望 。为此,他们分析了从细菌和真菌中超过2500种的酶,但他们只在一种会引起婴儿脑炎感染的细菌中,发现了可以将A型血转变成O型血的酶 。
不过,这些酶的效率仍然很低,需要加入大量的酶才能获得少量的O型血(大约每60 mg的酶才能获得200 ml的O型血),商用价值很低 。并且因为是致病菌中提取出来的,不排除有医疗安全风险 。还有一些科学家试图用一种酶就将A和B型抗原直接去除,或者利用人工合成的方法自己创造一种分解这些抗原的糖苷酶,但这些方法都收效甚微 。
A到O型血的高效转换
随着近些年酶组学的发展,已经有许多效率更高的手段来寻找合适的酶,尤其是基因文库筛选的出现,让加拿大不列颠哥伦比亚大学的Stephen Withers找到了获得血型转换工具的方式 。Withers没有漫无目的地进行广泛筛选,而是将目光放在了我们的肠道细菌中,他认为这些与我们共享同一片微环境的生物,很有可能会提供分解血型抗原的酶 。


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