“通用熊猫血”和输血不需要匹配类型。这是怎么做到的?

近日,浙江大学化学系唐教授与浙江大学医学院第二附属医院、转化医学研究所王本副教授组成的联合研究团队在人工血液研究领域取得了新的成果。 经过五年的研究,该研究团队成功地在红细胞上穿上了一层特殊的“外衣”,即使献血者和受血者的血型不同,也能进行输血,从而实现了“通用熊猫血”的人工构建和安全输血。 如果这项技术能够成功应用于临床实践,目前特殊

近日,浙江大学化学系唐教授与浙江大学医学院第二附属医院、转化医学研究所王本副教授组成的联合研究团队在人工血液研究领域取得了新的成果。

经过五年的研究,该研究团队成功地在红细胞上穿上了一层特殊的“外衣”,即使献血者和受血者的血型不同,也能进行输血,从而实现了“通用熊猫血”的人工构建和安全输血。

如果这项技术能够成功应用于临床实践,目前特殊血型血液储备不足的状况将成为历史,稀有“熊猫血”患者不会因为难以获得一种血液而再次陷入危机。

资料来源:Freepik.com

它是什么血型?谁拥有最终决定权?

当谈到血型时,首先想到的可能是ABO血型系统。ABO血型系统是最常见和最重要的,但它不是唯一的血型系统。除了ABO,还有像Rh这样的血型系统。

什么决定血型?

血型的本质实际上是人类血液中红细胞表面携带的抗原类型。ABO血型系统中的抗原是A、B和H,其本质是与脂类和蛋白质相连的糖链。O型血的人红细胞携带(表达的)H抗原。虽然A型血的人也携带H抗原,但是他们携带的A基因可以将H抗原转化为A抗原。类似地,B型血的人携带的B基因可以将H抗原改造成B抗原。AB型人同时携带a基因和b基因,可以将红细胞表面的h抗原修饰成抗原或b抗原。

ABO血型系统及其相应的A、B、H抗原示意图来源:Freepik.com

Rh血型系统独立于ABO血型,其抗原是红细胞表面的蛋白质,包括C、C、D、E、E等。其中,D抗原是最重要的一种。那些有D抗原的被称为Rh(D)阳性,而那些没有D抗原的被称为Rh(D)阴性。

Rh血型与ABO血型一样重要,但与ABO血型相比,许多人并不了解Rh血型。这是因为,在中国,99%以上的人都有D抗原,而Rh血型系统的一致性在输血配型中几乎没有考虑。

然而,1%的人是Rh(D)阴性血型。由于罕见,当他们需要输血时,他们通常比普通人更危险。因为在血库中很难有足够的血液储备适合他们,Rh(D)阴性血型也被称为“熊猫血”。

由于稀有,Rh(D)阴性血型的人在全国各地组织了互助组织:这些具有相同稀有血液的人共同组成“血液循环银行”,为彼此的安全增加了保障。

为什么输血需要血型匹配?

血型抗原被称为“抗原”,因为它们在人体内引起免疫反应。如果一个人输入了他没有的抗原,免疫系统将攻击这些异教徒,以确保他的环境的纯净。在输血过程中,如果O型血患者注射A型或B型血,他/她的免疫系统将攻击从未见过的A型或B型抗原。这种免疫攻击会导致红细胞破裂(溶血)和其他不良输血反应,严重时会带来生命危险。(相反,如果A型或B型血的人被注射O型红细胞,他们的免疫系统不会攻击新的O型红细胞,因为他们以前见过H抗原。)

资料来源:Freepik.com

对于注射了Rh(D)阳性血液的Rh(D)阴性者也是如此。因此,对于Rh(D)阴性的人,尤其是O型Rh(D)阴性的人,在输血过程中混合其他抗原是一个至关重要的事件。

国外献血公益广告、ABO血型和Rh血型都是非常明确的来源:Freepik.com

“通用熊猫血”,输血不需要配型,怎么办?

我们在上面提到过,Rh(D)阳性血液中的红细胞表面带有D抗原。D抗原首次进入Rh(D)阴性者体内,不会造成危险,但会诱导Rh(D)阴性者产生能与D抗原结合的抗体。如果D抗原第二次进入人体,这些抗体将与D抗原发生强烈反应,危及生命。因此,在紧急情况下,可以将Rh阳性的血液提供给Rh阴性的受血者,但这只是第一次,第二次输入将会产生显著的免疫反应。

Rh(D)阴性受体的免疫系统如何能忽略D抗原?一种方法是隐藏D抗原。浙江大学团队研究的“熊猫血将军”正是运用了这一原理。

该研究小组用类似于细胞膜外层的三维凝胶网络包裹Rh(D)阳性红细胞,这相当于给红细胞披上一层“外衣”,让红细胞携带的D抗原隐藏在三维凝胶网络中,从而不被免疫系统识别,自然不会引起免疫反应。

说到这,有些人可能会有疑问:穿“外套”的红细胞还能起作用吗?

因为“外套”柔软且具有良好的渗透性,它不会影响红细胞的柔韧性,还能保证氧气和二氧化碳的正常通过。穿着“外套”的小鼠的红细胞在体外具有与未改性的红细胞相同的功能,并且在体内具有相似的分布和寿命。

研究人员还测试了穿“夹克”的人红细胞在兔子体内的免疫原性。实验结果证明,这种“外套”确实能有效地屏蔽D抗原。此外,研究人员还预测,这种“外套”还能屏蔽ABO血型系统中的A和B抗原,使修饰后的红细胞成为普遍的O型。

当然,这项研究离临床应用还有很长的路要走,在这个阶段还有一些问题需要解决。

首先,尽管修饰后的红细胞在体外看起来正常,但它们在体内环境中能保持正常功能吗?第二,这些经过修饰的红细胞在体内代谢时会产生副作用吗?第三,根据实验数据,虽然兔子只接受了少量的修饰红细胞,但仍有少量的抗体产生。在人体内使用大量经过修饰的红细胞仍然安全吗?

O型Rh(D)阴性红细胞的真正转化项目是输血领域的“圣杯”。如果上述问题能够得到解决,这项研究将成为人类输血史上的一个里程碑。

“通用熊猫血”制备工艺的来源:科学进展

除了被覆盖,血型也可以被改变。

RhD抗原是一种不能被修饰且只能被覆盖的蛋白质,而ABH抗体原理是一种碳水化合物,相对容易相互转化。我们在上面提到过,基因A和B可以将H抗原转变成抗原A和B,在这个过程中需要在H抗原上添加一个碳水化合物分子。

为了生产普通的O型红细胞,科学家们一直在寻找能够在体外将A和B抗原还原为H抗原的酶。事实上,分别于2007年和1982年发现了能将甲抗原和乙抗原还原为乙抗原的酶,并一直处于更新过程中。然而,由于转换效率和成本的问题,该技术尚未在临床上应用。

为了解决血液使用的问题,科学家们也在考虑人工血液的生产,试图开发通用的、易于储存和使用的红细胞替代品来达到输血的目的。

输血的主要目的是恢复失血患者的氧/二氧化碳转运能力。使用体外修饰从人体获得的红细胞是一种方法。与此同时,人们一直在探索除红细胞外还能携带氧气和二氧化碳的物质,其中最重要的是基于血红蛋白的氧载体(HBOC)和基于全氟化碳的氧载体(PFBOC)。

资料来源:Freepik.com

血红蛋白是红细胞的主要功能成分,负责运送氧分子。然而,血红蛋白离开红细胞后与氧的结合力太强,会与血管中存在的一氧化氮结合,导致血管收缩。由于这些缺陷,血红蛋白不能直接用于输血。为了修饰血红蛋白,人们尝试了基因重组、交联、聚合、封装等方法来制造基于血红蛋白的氧载体。

美国的一项发明是利用合成纳米材料包裹血红蛋白来制造小的人造红细胞,然后制成冻干粉末长期保存。当需要时,它们可以溶解在水中迅速投入使用。虽然这种人工红细胞在体内的停留时间平均只有8到12小时,但它也能在急救中发挥重要作用。

动态图像:血红蛋白的三维结构作者:辉长岩8228

除了直接使用来自生物体自身的血红蛋白外,全氟化碳化合物也用于人造血液,因为它具有结合和释放氧气的能力。全氟化碳不溶于水,需要制成乳剂,并与抗生素、维生素、营养素和盐类混合,形成人工血液。

由全氟化碳制备的人工血液也已用于临床,但由于其不易储存,患者在使用过程中需要吸入高浓度氧气来维持其功能和其他条件,因此由全氟化碳制备的人工血液尚未得到广泛推广和使用。

虽然人工血液的研究已经取得了很大的进展,但是仍然存在很大的挑战。在未来,临床医学仍然需要依靠爱心献血来保证正常的血液供应。

对人体内的红细胞进行处理,使其更加“通用”,是弥补科技和人力不足的重要手段。如果浙江大学团队开发的“通用熊猫血”技术能够成功应用于临床,这将是世界上第一个大规模生产Rh(D)阴性血的技术,这无疑是Rh(D)阴性血型的福音。

更多关注微信:xllx999

CopyRight 2002-2017 闻蜂网