Enzymer upptäckta för att skapa universellt donatorblod

Forskare från DTU och Lunds universitet har upptäckt enzymer som, när de blandas med röda blodkroppar, kan avlägsna specifika sockerarter som utgör A- och B-antigenerna i det mänskliga ABO-blodgruppssystemet. Resultaten publicerades i tidskriften Nature Microbiology.

”För första gången tar de nya enzymcocktails inte bara bort de välkända A- och B-antigenerna, utan även utökade varianter som tidigare inte erkänts som problematiska för transfusionssäkerheten. Vi är nära att producera universellt blod från typ B-donatorer, även om arbete fortfarande återstår för att omvandla den mer komplexa typ A”, säger professor Maher Abou Hashem, studiechef vid DTU och en av de ledande forskarna bakom upptäckten.

Han noterar att denna upptäckt är resultatet av en kombination av expertis mellan DTU-forskare inom enzymer från den mänskliga tarmfloran och forskare vid Lunds universitet inom området kolhydratgrupper i blodet och transfusionsmedicin.

Hög efterfrågan på donatorblod

Mänskliga röda blodkroppar bär specifika komplexa sockerstrukturer (antigener) som definierar de fyra ABO-blodgrupperna: A, B, AB och O. Dessa antigener kontrollerar kompatibiliteten mellan givare och mottagare för säkra blodtransfusioner och organtransplantationer. Givarblod testas för sjukdomsmarkörer och större blodgrupper och kan sedan förvaras i kylskåp i upp till 42 dagar.

Behovet av donatorblod är stort på grund av den ökande andelen äldre i befolkningen och det ökande antalet patienter som genomgår medicinska ingrepp som kräver betydande mängder blod. En lyckad konvertering av blodgrupperna A eller B till universellt ABO-donatorblod kan avsevärt minska de logistiska och ekonomiska kostnaderna i samband med att förvara fyra olika blodgrupper.

Dessutom kommer utvecklingen av universellt donatorblod att öka tillgången på donatorblod genom att minska mängden blod som närmar sig sitt utgångsdatum.

Behovet av att ta bort A- och B-antigener för att skapa universellt donatorblod förklaras av det faktum att de kan orsaka livshotande immunreaktioner när de transfunderas till olämpliga mottagare.

Konceptet att använda enzymer för att skapa universellt donatorblod föreslogs för mer än 40 år sedan. Sedan dess har enzymer upptäckts som är mer effektiva på att avlägsna A- och B-antigener, men forskare kan fortfarande inte förklara eller eliminera alla immunreaktioner som är förknippade med blod, och därför används dessa enzymer ännu inte i klinisk praxis.

Enzymer från tarmarna

Forskargrupper från DTU och Lunds universitet har tagit en ny väg för att hitta enzymer som kan ta bort både A- och B-blodantigenerna och de sockerarter som blockerar dem. Forskargrupperna har upptäckt nya enzymblandningar från tarmbakterien Akkermansia muciniphila, som försörjer sig genom att bryta ner slemmet som täcker tarmens yta.

Dessa enzymer visade sig vara extremt effektiva eftersom de komplexa sockerarterna på ytan av tarmslemhinnan är kemiskt lika de som finns på ytan av blodkroppar.

"Det speciella med slemhinnan är att bakterier som kan leva på detta material ofta har särskilt utvalda enzymer för att bryta ner slemhinnans sockerstrukturer, inklusive ABO-blodgruppsantigenerna. Denna hypotes visade sig vara korrekt", säger Hashem.

Forskarna i denna studie testade 24 enzymer, som de använde för att bearbeta hundratals blodprover.

ABO-blodgruppsantigenerna som finns på ytan av röda blodkroppar finns också på tarmens slemhinna. Forskarna använde en specialiserad tarmbakterie och dess förmåga att använda dessa antigener som näringsämnen för att utveckla två enzymblandningar som omvandlar röda blodkroppar av typ A och B till universellt donatorblod. Grafik: Matthias Jensen, postdoktor vid DTU. Källa: Matthias Jensen, postdoktor vid DTU.

"Universalblod kommer att skapa en effektivare användning av donatorblod och kommer också att bidra till att undvika fel vid transfusion av blod med inkompatibla ABO-grupper, vilket annars skulle kunna leda till potentiellt dödliga konsekvenser för mottagaren."

"När vi kan skapa universellt ABO-donatorblod kommer vi att förenkla logistiken för transport och användning av säkra blodprodukter samtidigt som vi minimerar blodförlusten", säger professor Martin L. Olsson, studieansvarig vid Lunds universitet.

Forskarna från DTU och Lunds universitet har ansökt om patent på de nya enzymerna och deras bearbetningsmetod, och förväntar sig ytterligare framsteg i denna riktning i sitt nya gemensamma projekt under de kommande tre och ett halvt åren. Om konceptet lyckas måste det testas i kontrollerade kliniska prövningar innan det kan övervägas för kommersiell produktion och klinisk användning.