嗜黏蛋白-阿克曼氏菌（AKK）：解锁ABO型通用血液的钥匙

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来源：CPHI制药在线

2024-05-17

血型转换技术的研究是输血医学领域的一个重要分支。ABO血型系统中的A、B抗原及其扩展抗原（ExtA和ExtB）的存在，限制了不同血型间血液的通用性。4月29日，丹麦技术大学等单位的研究人员在《Nature Microbiology》杂志上发表的研究成果，揭示了嗜黏蛋白-阿克曼氏菌（AKK）的酶在去除红细胞（RBC）上的B抗原及其扩展抗原方面的潜力，为制造ABO型通用血液提供了新的策略。

嗜黏蛋白-阿克曼氏菌

嗜黏蛋白-阿克曼氏菌（AKK）：解锁ABO型通用血液的钥匙

图片来源：Nature Microbiology

嗜黏蛋白-阿克曼氏菌（AKK）的发现

AKK是一种在人体肠道中发现的共生菌，它对维持肠道健康和免疫功能具有重要作用。研究人员在AKK中发现了一种特殊的外切糖苷酶组合，这种酶组合能够针对ABO血型系统中的A、B抗原及其扩展抗原进行转化。

外切糖苷酶的作用机制

外切糖苷酶通过一系列精细的生物化学反应，能够将红细胞表面的ABO抗原结构进行改变，使其失去原有的抗原性，从而不再被免疫系统识别为外来物质。这一过程涉及到对抗原分子的糖链结构进行剪切和修饰，是一种高度特异性的催化过程。

1.B抗原及其扩展抗原的去除

研究人员筛选了多种AKK酶，包括AmGH110A、AmGH36A、AmGH36C、AmGH27，以确定它们去除B抗原的效率。通过与已知的B抗原裂解酶进行比较，研究人员评估了这些酶在转化缓冲液中对RBC上B抗原的转化情况。

实验结果显示，AmGH110A在去除RBC上的B抗原方面显示出了较高的效率，这表明它可能是实现B型血向通用血液转换的关键。

研究人员进一步探讨了ExtB对B抗原去除的影响。他们发现，ExtB中的N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）加帽会阻碍AmGH110A的活性。因此，研究人员提出，为了有效去除B抗原，需要先去除ExtB。

为了彻底去除B和ExtB抗原，研究人员发现需要使用AmGH110A和AmGH20A进行依次或混合使用。这种策略的提出，基于对酶作用机制的深入理解和实验数据的支持。

2.A抗原及其扩展抗原的去除

使用相同的策略，研究人员评估了AKK酶去除RBC上的A抗原及其扩展抗原的效率。他们发现AmGH109A活性最低，而AmGH36A表现出最高的效率。

通过改变孵育时间和酶浓度，研究人员确定了0.5 μM AmGH36A在30分钟内足以完全转化来自三个供体的A抗原，这为临床应用提供了重要的参数。

研究人员还发现AmGH95B和AmGH35A对于A扩展抗原的去除效率最高，这为进一步优化血型转换过程提供了新的候选酶。

转化后的血液与O型血浆的相容性

与单独转化A或B抗原相比，AKK的外切糖苷酶组合去除红细胞上的典型和扩展ABO抗原，显著改善了与O型血浆的相容性。这意味着转化后的血液更有可能成为通用血液，可以安全地用于不同血型的患者。

通用血液的潜在应用

这项研究证明了肠道细菌作为生产通用输血、用血的潜在效用，有望在未来缓解“血荒”难题。

1.紧急医疗救助

在紧急医疗情况下，通用血液可以立即用于救治，无需等待血型匹配，大大提高了救治的效率和成功率。

2.血液储备

通用血液的制造将有助于建立稳定的血液储备，减少因血型不匹配导致的输血风险，提高血液供应的灵活性。

3.医疗研究

AKK的外切糖苷酶的研究还可能促进血液学、免疫学等领域的科学发展，为未来的医疗技术提供新的思路和方法。

面临的挑战

尽管AKK的外切糖苷酶展现出了巨大的应用潜力，但在将其转化为实际应用的道路上，仍面临着一些挑战。

1.规模化生产的挑战

如何高效、安全地规模化生产AKK的外切糖苷酶，是实现通用血液制造的关键。这需要解决酶的稳定性、生产成本、纯度等问题。

2.法规和伦理的考量

通用血液的制造和使用需要遵循严格的法规和伦理标准。这包括对AKK的外切糖苷酶的安全性评估、临床试验的伦理审查、以及最终产品的监管等。

3.成本效益分析

控制生产成本，提高通用血液的经济可行性，是实现其广泛应用的关键。这需要在保证产品质量的前提下，优化生产工艺，降低成本。

未来展望

嗜黏蛋白-阿克曼氏菌（AKK）的外切糖苷酶的发现，为ABO血型系统的转化提供了一种全新的方法，为制造通用血液提供了可能。虽然目前还处于研究阶段，但这一发现无疑为解决全球血液供应不足的问题提供了新的思路和希望。随着科技的进步和研究的深入，我们有理由相信，未来通用血液将成为现实，为人类健康事业做出更大的贡献。

参考来源：

Mathias Jensen, et al. Akkermansia muciniphila exoglycosidases target extended blood group antigens to generate ABO-universal blood. Nature Microbiology. (2024).