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“通用熊貓血” 問世 無需匹配可應急輸血

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發表時間:2020-03-30 16:31來源:科技日報

RhD 陰性血有一個大名鼎鼎的稱呼——“熊貓血”。因為臨床上長期存在血源短缺、匹配不到血型的難題,相關手術患者急求 “熊貓血” 的事例也時不時見諸報端。在緊急狀況下能否及時得到 “救命血” 成為關系到 “熊貓血” 受血者生命存亡的關鍵因素。

近日,浙江大學化學系唐睿康教授和浙江大學轉化醫學研究院王本副教授聯合研究團隊成功研制出了 “通用熊貓血”,通過細胞膜錨定分子在紅細胞表面構建聚唾液酸 - 鹽酸酪胺的凝膠網絡,可將供應充足的 RhD 陽性紅細胞批量轉換為 RhD 陰性紅細胞,無須 RhD 血型匹配即可進行應急輸血,且不發生排異反應。這一方法有望高效地解決“熊貓血” 血源短缺難題。相關研究成果已發表于國際期刊《科學進展》。

特殊之處在于 D 抗原

“人的血型通常由紅細胞表面某些可遺傳的糖蛋白及糖鏈構成的抗原決定。” 唐睿康告訴科技日報記者,比如人們最為熟悉的是由 A、AB、B、O 組成的 ABO 血型系統。

Rh 血型系統則是已分類的紅細胞血型系統中最復雜的一類。在 Rh 系統中,如果紅細胞表面含有 D 抗原,被稱為 RhD 陽性,反之則稱為陰性。截至目前,像這樣的血型系統已經被發現有超過 30 種。

已有的科學研究發現,RhD 陽性的人群占世界人口的絕大部分,RhD 陰性是非常少見的,比如在亞洲,超過 99.5% 的人為 RhD 陽性,只有不到千分之五的人是 RhD 陰性,RhD 陰性血因此得名 “熊貓血”。

“‘熊貓血’千里挑一的特殊之處在于這個 D 抗原。” 唐睿康解釋說,從結構上來看,D 抗原像釘子一樣插在紅細胞中間,有一小部分像觸角一樣暴露在外,不但容易在 RhD 陰性的人體內誘發人體免疫反應,而且它是 Rh 血型系統中產生抗體最多、反應最為強烈的抗原。

據了解,同有 “熊貓血” 的好心人捐獻、患者提前抽出自己的血液以備不時之需或一次性輸入 RhD 陽性血液應急,是目前 “熊貓血” 受血者常見的三種輸血方式。

“對于血型為 RhD 陰性的人來講,第一次接受 RhD 陽性的血液后會產生針對 RhD 抗原的抗體,到第二次輸血時,抗體就會破壞 RhD 陽性的紅細胞,產生可怕的后果。”王本表示,“熊貓血”人群需要能 “一勞永逸” 地解決輸血難題的辦法。

給紅細胞披上 “外套”

“是否能給 RhD 陽性的紅細胞披上一件仿生‘外套’,將其偽裝成 RhD 陰性?” 唐睿康提出了這一思路。

從結構上看紅細胞,它的膜表面結構是雙層柱狀的磷脂分子,嵌在 “柱子” 上的是球狀膜蛋白,整個結構就好像是滴在水面上的油膜,這樣的結構具有較強的形變能力。D 抗原就是嵌在這樣的結構上,科研團隊通過再造一層細胞膜表面結構,把 D 抗原的觸角掩藏起來。

在 2014 年 6 月,唐睿康教授與王本副教授就曾在英國《化學科學》雜志提出一項紅細胞改造策略,當紅細胞 “穿” 上一層聚多巴胺,其表面抗原就會被遮蔽起來,成為 ABO 血型系統的“萬能血”。

此次研究中,他們通過在細胞膜上引入特殊設計的錨定分子,用類磷脂分子復制出一根根 “柱子” 錨定在紅細胞膜表面,然后再通過復制細胞膜最外層唾液酸分子的材料,將聚唾液酸 - 鹽酸酪胺的凝膠網絡均勻地構建在細胞表面。當然,“柱子”和新的膜不會自主交聯,科研團隊通過引入固定酶分子并借助酶催化反應將兩者 “粘住” 形成穩定的結構。

由此,原來紅細胞膜上探出頭來的觸角,也就被掩蔽在了 “防護網” 中。有了這樣一層 “偽裝”,抗體就識別不出抗原了,不會引起免疫反應、發生排異。“我們這項研究把 RhD 陽性的紅細胞變成了像是沒有 RhD 抗原的紅細胞,這樣在臨床上,病人有望不需要 RhD 血型匹配就可以應急輸血。” 王本說。

“通用熊貓血” 動物實驗效果可觀

目前,科研團隊根據這一方法制造的 “通用熊貓血”,已經在小鼠體內實現了安全的單次及多次輸血,具有正常的體內循環時間,同時也在兔子體內驗證了 RhD 抗原的完全掩蔽,且不具備免疫原性。

“總體來說,這項研究展示了良好的臨床轉化前景。” 王本補充道,這個實驗設計中最大的難度,就在于保持紅細胞原有的物理性能及生理功能。

據了解,科研團隊所設計的三維凝膠網絡對紅細胞表面的修飾是一種全新的策略,由于其優越的生物親和性和對細胞膜表面抗原的掩蔽作用,可將 RhD 陽性的紅細胞轉換為可供 RhD 陰性受血者輸血的 “通用熊貓血”,針對 RhD 陰性稀有血型的臨床輸血問題給出了新的化學生物學解決方案,體現了化學和醫學的交叉融合。

“下一步除了繼續推進‘通用紅細胞’的研究工作之外,臨床上血小板的輸注也要考慮配型,面臨的問題比紅細胞配型更麻煩。” 王本表示,該項研究雖在臨床前基礎科研方面取得了進展,但到臨床還有很長一段路要走,需要進一步在靈長類動物中驗證其安全性和有效性。


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