A型血秒变O型血！肠道细菌酶有望解决输血难题

在美国，平均每天消耗大约16，500升储存的血液。由于血型抗原的限制，献血者和用血者必须保证血型匹配，以避免免疫排斥。O型血，一度被认为是“通用血”，被认为适用于大多数血型的患者，因此供不应求。在《自然微生物学》上发表的一项新研究中，科学家发现两种肠道细菌产生的酶可以将A型血转化为O型血。这有望解决血液供应的紧迫问题。

“通用”O型血

能够被识别的抗原分子存在于人类血液中的红细胞表面，这也是血液被分成不同类型的原因。血型抗原主要包括一些糖蛋白分子结构，其中最关键的是A型抗原和B型抗原。这些糖蛋白与红细胞在日常生活中的功能有关，决定细胞中某些物质的输入和输出，维持细胞结构，并影响细胞和其他组织结构之间的化学信号通讯。

这些抗原对不同血型的个体具有特异性，也是免疫系统识别外来红细胞的重要组成部分。当B型血与A型血一起出现在人体内时，会激活免疫系统，产生大量抗B型血细胞的抗体，破坏入侵的B型红细胞。这种快速反应的自然免疫机制对人体至关重要。它可以保护人体免受外来病原体和异物的侵害。然而，一旦在输血过程中发生反应，就可能引发强烈的免疫排斥反应，甚至导致患者死亡。

由于O型血中缺乏A和B抗原，人们一度认为它可以被输送到任何其他血型的人体。然而，随着近年来医学的发展，医生们意识到这种“万能”也是有限的。他们不仅需要消除O型血中所含的A型和B型抗体，而且稀有血型也会影响O型血的直接使用。稀有血型的群体携带特殊抗原，因为该群体很小，也称为“熊猫血”，如Rh阴性。中国大约有1%的人口是Rh阴性血型，这些人在输血时必须根据ABO系统另外考虑Rh抗原。

尽管有这些因素，当其他血型的血液供应不足时，O型血仍然是最佳选择，这间接导致了O型血的血液供应不足。为了解决O型血的短缺，一个想法是将其他血型转换成O型血。早在20世纪80年代，生物学家戈尔茨坦就提出从a型或b型血细胞表面去除半乳糖胺或半乳糖胺，从而连续获得o型血。

制造o型血

在过去的10年里，科学家们一直在研究如何去除A型血中红细胞的抗原，丹麦哥本哈根大学的生物学家亨里克·克劳森进行了最早的探索。当时，他主要试图寻找一些酶，希望在不破坏红细胞的情况下分解抗原A和B上的多糖链，这样在输血时就不会引起个体的免疫排斥。

该研究小组首次尝试了从咖啡豆中提取的一种酶，这种酶可以去除红细胞中的B型抗原。尽管它的效率很低，但它向科学家们显示了这种方法将会奏效的希望。为此，他们分析了来自细菌和真菌的2500多种酶，但他们只发现了一种酶，这种酶能在一种能引起婴儿脑炎感染的细菌中将A型血转化为O型血。

然而，这些酶的效率仍然很低，需要添加大量的酶来获得少量的O型血(大约每60毫克酶可以获得200毫升O型血)，并且商业价值非常低。因为它是从病原菌中提取的，所以医疗安全风险也不排除。其他科学家试图用一种酶直接去除A型和B型抗原，或者创造一种通过人工合成分解这些抗原的糖苷酶，但这些方法收效甚微。

a型血向o型血的有效转化

随着近年来酶学的发展，已经有许多更有效的方法来寻找合适的酶，特别是基因库筛选的出现，这使得加拿大不列颠哥伦比亚大学的斯蒂芬·威瑟斯(Stephen Withers)能够找到获得血型转换工具的方法。威瑟斯没有漫无目的地进行广泛的筛选，而是专注于我们的肠道细菌。他认为，与我们共享同一微环境的这些生物可能会提供分解血型抗原的酶。

关键原因是我们肠壁中的粘蛋白同时含有许多抗原分子。这些粘蛋白主要负责阻止肠道细菌进入人体的其他部位，但同时这些肠道微生物又以这些粘蛋白为食，因此一些细菌含有分解抗原A和B的糖苷酶是很自然的

威瑟斯从男性AB血型志愿者身上收集粪便，并从中提取大量DNA片段，构建肠道菌群基因库。在对这些基因进行初步筛选后，他们选择了一些表达类似A型抗原底物的基因，并将这些基因转移到大肠杆菌中进行表达。

然后他们从大肠杆菌中提取分泌蛋白，并分析是否有一些蛋白酶具有去除抗原的能力。最后，研究人员真的发现了两种能完成这一功能的酶，通过微生物数据库的简化，他们追踪到这些酶来自一个叫Flavonifractor plautii的菌株。从威瑟斯的实验结果来看，这两种酶必须合作去除A型抗原。

两种酶分两步去除A型抗原。两种酶分两步去除A型抗原

在威瑟斯的实验中，两种酶的组合浓度只需要5微克/毫升就能完全去除抗原A。几年前在克劳森的研究中，这一浓度是300微克/毫升。为了验证这种核酶的实用性，威瑟斯在将两种酶同时加入到A型血中时，成功地将血液转化为O型血。

然而，威瑟斯的团队说，他们仍然需要进一步确认O型血在用酶处理后不会以其他方式表达A型抗原。这种酶是否会改变血细胞的正常功能也是他下一步要测试的。“我们现在的主要研究对象是A型血，因为A型血的人群比B型血的人群更广，”威瑟说。“一旦测试没有问题，我们将解决血液使用的难题。”