Enzymy odkryte w celu stworzenia uniwersalnej krwi dawcy

Naukowcy z DTU i Uniwersytetu w Lund odkryli enzymy, które po zmieszaniu z czerwonymi krwinkami są w stanie usunąć specyficzne cukry, które tworzą antygeny A i B w ludzkim układzie grup krwi ABO. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Microbiology.

„Po raz pierwszy nowe koktajle enzymów nie tylko usuwają dobrze znane antygeny A i B, ale także rozszerzone warianty, które wcześniej nie były uznawane za problematyczne dla bezpieczeństwa transfuzji. Jesteśmy blisko wyprodukowania uniwersalnej krwi od dawców z grupą B, chociaż nadal trzeba wykonać pracę, aby przekształcić bardziej złożoną grupę A” — mówi profesor Maher Abou Hashem, kierownik badania w DTU i jeden z czołowych naukowców stojących za odkryciem.

Podkreśla, że odkrycie to jest wynikiem połączenia wiedzy naukowców z DTU zajmujących się enzymami z mikrobiomu jelitowego człowieka oraz naukowców z Uniwersytetu w Lund, zajmujących się grupami węglowodanów we krwi i medycyną transfuzjologiczną.

Duże zapotrzebowanie na krew dawców

Ludzkie czerwone krwinki niosą specyficzne złożone struktury cukrowe (antygeny), które definiują cztery grupy krwi ABO: A, B, AB i O. Te antygeny kontrolują zgodność między dawcami i biorcami w celu zapewnienia bezpiecznych transfuzji krwi i przeszczepów narządów. Krew dawcy jest badana pod kątem markerów chorób i głównych grup krwi, a następnie może być przechowywana w lodówce do 42 dni.

Zapotrzebowanie na krew dawców jest wysokie ze względu na rosnący odsetek populacji w podeszłym wieku i rosnącą liczbę pacjentów poddawanych zabiegom medycznym wymagającym znacznych ilości krwi. Udana konwersja grup krwi A lub B na uniwersalną krew dawców ABO może znacznie zmniejszyć koszty logistyczne i finansowe związane z przechowywaniem czterech różnych grup krwi.

Ponadto opracowanie uniwersalnej metody krwiodawstwa zwiększy podaż krwi dawców poprzez zmniejszenie ilości krwi zbliżającej się do terminu ważności.

Konieczność usunięcia antygenów A i B w celu stworzenia uniwersalnej krwi dawcy tłumaczy się faktem, że mogą one powodować zagrażające życiu reakcje immunologiczne w przypadku przetoczenia ich nieodpowiednim biorcom.

Koncepcja wykorzystania enzymów do tworzenia uniwersalnej krwi dawcy została zaproponowana ponad 40 lat temu. Od tego czasu odkryto enzymy, które są skuteczniejsze w usuwaniu antygenów A i B, ale naukowcy nadal nie potrafią wyjaśnić ani wyeliminować wszystkich reakcji immunologicznych związanych z krwią, dlatego enzymy te nie są jeszcze stosowane w praktyce klinicznej.

Enzymy z jelit

Zespoły badawcze z DTU i Uniwersytetu w Lund obrały nową drogę w poszukiwaniu enzymów, które mogą usuwać zarówno antygeny krwi A i B, jak i cukry, które je blokują. Zespoły badawcze odkryły nowe mieszanki enzymów z bakterii jelitowej Akkermansia muciniphila, która żyje z rozkładania śluzu pokrywającego powierzchnię jelita.

Odkryto, że te enzymy są niezwykle skuteczne, ponieważ złożone cukry znajdujące się na powierzchni błony śluzowej jelit są chemicznie podobne do tych, które znajdują się na powierzchni krwinek.

„Osobliwością błony śluzowej jest to, że bakterie, które mogą żyć na tym materiale, często mają specjalnie dobrane enzymy rozkładające struktury cukrowe błony śluzowej, w tym antygeny grup krwi ABO. Ta hipoteza okazała się słuszna” – mówi Hashem.

Naukowcy w tym badaniu przetestowali 24 enzymy, których użyli do przetworzenia setek próbek krwi.

Antygeny grup krwi ABO znajdujące się na powierzchni czerwonych krwinek są również obecne na wyściółce jelita. Naukowcy wykorzystali wyspecjalizowaną bakterię jelitową i jej zdolność do wykorzystywania tych antygenów jako składników odżywczych, aby opracować dwie mieszanki enzymów, które przekształcają czerwone krwinki typu A i B w uniwersalną krew dawcy. Grafika: Matthias Jensen, postdoc w DTU. Źródło: Matthias Jensen, postdoc w DTU.

„Krew uniwersalna umożliwi bardziej efektywne wykorzystanie krwi dawców, a także pomoże uniknąć błędów w przetaczaniu krwi z niezgodnymi grupami krwi ABO, co w przeciwnym razie mogłoby mieć potencjalnie śmiertelne konsekwencje dla biorcy.

„Gdy uda nam się stworzyć uniwersalną krew dawców grupy ABO, uprościmy logistykę transportu i stosowania bezpiecznych produktów krwiopochodnych, minimalizując jednocześnie utratę krwi” – mówi profesor Martin L. Olsson, kierownik badań na Uniwersytecie w Lund.

Naukowcy z DTU i Uniwersytetu w Lund złożyli wniosek patentowy na nowe enzymy i metodę ich przetwarzania i spodziewają się dalszych postępów w tym kierunku w ramach nowego wspólnego projektu w ciągu najbliższych trzech i pół roku. Jeśli się powiedzie, koncepcja będzie musiała zostać przetestowana w kontrolowanych badaniach klinicznych, zanim będzie mogła zostać wzięta pod uwagę w produkcji komercyjnej i zastosowaniu klinicznym.