Раскрыт секрет универсальной крови:
Ежегодно во всем мире осуществляется более 112,5 миллиона заборов крови, но в большинстве эта кровь непригодна для некоторых наиболее нуждающихся в переливании пациентов.
При переливании группа крови донора должна соответствовать группе крови реципиента, в противном случае иммунная система реципиента может атаковать чужую кровь, вызывая тяжелую болезнь. На 256-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества ученые отчитались о новых многообещающих шагах, направленных на решение этой проблемы с использованием бактериальных ферментов, полученных из микробиома кишечника, для превращения групп крови, ограничивающих переливание, в более универсальную кровь.
Существует четыре основных группы крови: AB, A, B и О, различающиеся антигенами - сахарами, которые красные кровяные тельца несут на своей поверхности.
Группа AB - это "эгоистичный скопидом", несущий как антиген А, так и антиген B. При всей своей "крутости" кровь группы AB можно перелить только представителям той же группы. Вместе с тем люди с группой крови AB являются универсальными реципиентами, то есть им можно перелить кровь от любого человека, носящего другую группу крови, например группу А, группу B или О (то есть ни одного из этих антигенов).
Лица, кровь которых относится к группе А или группе В, несут только один из двух антигенов. Соответственно, и люди с этими группами крови могут получать только кровь, которая не обладает другим антигеном. Например лицам, принадлежащим к группе А нельзя перелить кровь от лиц, имеющих группу крови В, и наоборот.
С другой стороны, группа крови О - это "голый мученик", у которого нет сахаров, украшающих его собратьев. Сравнительно скудное состояние крови этой группы делает ее присутствие дружественной почти во всех иммунных средах. Соответственно, на кровь группы О - универсального донора всего "комплекта" - существует постоянный спрос.
Чтобы удовлетворить непропорциональную потребность в универсальной крови, банки и центры донорской крови находятся в постоянном поиске этих желательных доноров. Однако, несмотря на то, что около 40 процентов населения имеет кровь группы O, запасы всегда кажутся ограниченными, отчасти потому, что накопленная кровь имеет относительно короткий срок хранения. В последние годы ученые начали экспериментировать, создавая кровь группы O в лаборатории: либо путем синтеза красных кровяных телец буквально на пустом месте, либо путем удаления определяющих совместимость антигенов из эритроцитов групп AB, A и B.
Несколько лет назад биохимики из Университета Британской Колумбии решили обратиться к еще не использованному ресурсу: кишечной микробиоте - густонаселенному сообществу трудолюбивых микробов, которые живут в кишечнике человека.
Как оказалось, микробы, обитающие в кишечнике, весьма эффективно разрушают сахара. Протеины, скрепленные сахарами, выстилают стенку кишечника, и некоторые из этих сложных сахаров напоминают те же антигены А и В, обнаруженные на клетках крови. Более того, многие кишечные микробы собирают эти сахара, как бы пощипывая их из оболочки кишечника.
До сих пор значительная часть поиска новых механизмов преобразования крови включала в себя кропотливое последовательное тестирование известных бактериальных ферментов. В настоящее время многие виды, составляющие микробиоту кишечника, могут выращиваться в лабораторных условиях, но не все. Для охвата всего потенциала бактериальных ферментов в кишечнике ученые выбрали метод, называемый метагеномикой.
С помощью метагеномики ученые могут объединить сообщество микробов, подобных тем, которые можно найти в образце кала, и просто изучить ДНК в пределах среды в целом. Даже если бактерии не способны выжить за пределами человеческого организма, их ДНК намного более вынослива и может дать исследователям представление о том, какие ферменты каждый микроорганизм способен создавать. Иными словами, метагеномика - это способ получить снимок всей ДНК в кишечнике человека в определенный момент времени.
После выделения бактериальных геномов из фекалий человека ученые разбивали ДНК на небольшие блоки и помещали их в кишечную палочку (E. Coli) - распространенный штамм бактерий, которым можно легко манипулировать для экспрессии чужеродных генов, таких как те, которые ориентируются на ферменты. Исследователи протестировали около 20 000 различных фрагментов генетического материала в отношении заместителей моносахаридов, имитирующих антигены А и В. Материал, прошедший этот первый раунд отсеивания, был затем подвергнут воздействию более сложных аналогов, которые больше напоминали человеческую кровь.
В итоге группа ученых получила 11 возможных ферментов, которые были активны в отношении антигена А, и один - в отношении антигена В, включая один чрезвычайно перспективный фермент. Вселяет надежды то, этот новый фермент был эффективен и неприхотлив, то есть способен действовать при различных температурах и концентрациях солей. Это означает, что клетки крови могут быть преобразованы без необходимости использовать добавки, облегчающие процесс.
Позже, когда исследователи проверили свой многообещающий фермент в реальных условиях с настоящей кровью человека группы А, результаты были подтверждены, причем для того, чтобы очистить кровь от провоцирующих сахаров, потребовалось всего лишь крохотное количество белка. Кроме того, исследователей порадовал тот факт, что они смогли объединить свой новый фермент, активный по отношению к крови группы А, с ранее обнаруженными ферментами, которые удаляют антигены B. Объединив плоды десятилетий неустанного труда, группа теперь располагала инструментами для эффективного преобразования крови групп AB, A и B в кровь универсальной группы O.
В настоящее время исследователи проводят испытания своих ферментов в более широких масштабах. В конце концов группа ученых надеется, что такая технология преобразования крови сможет стать ключевым элементом в больницах, где потребность в крови группы О всегда бывает экстренной.
Материал подготовлен профессором медицины Алмазом Шарманом.
