Група вчених розробила технологію перетворення крові будь-якої групи на універсальну для переливання групу О за допомогою специфічних ферментів. 

 
За статистикою, переливання крові у світі відбувається близько чотирьох мільйонів разів на рік; кожну годину приблизно у п’ятисот людей виникає потреба гемотрансфузії. До 1900 року, коли Ландштайнер відкрив групи крові АВО, панувала думка, що кров, з якого б джерела вона не походила, рівнозначна і, відтак, придатна для переливання будь-якій людині від будь-якої людини чи навіть тварини. Це хибне уявлення в свій час багатьом коштувало здоров’я, а часто і життя. Переливання людині крові, несумісної за системою АВО, найчастіше призводить до гемолітичних трансфузійних реакцій і, у деяких випадках, до летальних наслідків. Якщо плазма реципієнта містить антитіла, специфічні до поверхневих антигенів еритроцитів донора, то виникає їх аглютинація і гемоліз із виходом гемоглобіну в плазму. При цьому ступінь трансфузійної реакції може коливатись від безсимптомного підвищення рівня білірубіну в плазмі до сильної жовтяниці, ураження ниркових канальців і навіть смерті. Щороку медичні організації витрачають 2-3 мільйони доларів на встановлення груп крові донорів та реципієнтів для попередження невідповідних гемотрансфузій. Тим не менше, людський фактор при встановленні груп крові та аналізі реакції сироватки реципієнта (що містить певні антитіла) із еритроцитами донора (які несуть антигени на своїй поверхні) зумовлює високий ризик переливання невідповідної групи крові. Існує думка, що ризик подібних гемотрансфузійних ускладнень набагато вищий, ніж набуття серйозних інфекцій із кров’ю донора.

Значна частина крові, яку отримують медичні заклади, по завершенні терміну збереження (42 дні) просто викидається за відсутності потреби у тій чи іншій групі. Це не стосується універсальної для переливання групи крові О. Її ніколи не буває забагато, адже кров групи О переливається у екстренних випадках, коли немає часу на встановлення групи крові пацієнта. Група крові О – універсальний донор, при цьому людям з групою крові О можна переливати виключно свою групу. Цікаво, що носії О групи крові мають підвищену схильність до виразок шлунка, що супроводжуються кровотечами, а також знижений рівень фактора фон Віллебранда, який бере участь у згортанні крові. Ці факти пояснюють постійну потребу в універсальній крові О групи, яку не вдається остаточно задовольнити.

Слід нагадати, що головним принципом при переливанні крові є відсутність у крові реципієнта антитіл (так званих аглютинінів плазми) до поверхневих антигенів (аглютиногенів) еритроцитів донора. Існує чотири групи крові за системою АВО: 
I (О): аглютиногени на поверхні еритроцитів відсутні, в плазмі - аглютиніни α (анти-А) і β (анти-В), 
II (А): на поверхні еритроцитів - аглютиноген А , в плазмі - аглютинін β (анти-В), 
III (В): на поверхні еритроцитів - аглютиноген В, в плазмі - аглютинін α (анти-А),    
IV (АВ): на поверхні еритроцитів - аглютиногени А і В, аглютиніни в плазмі відсутні.
Розподіл частот цих груп крові варіює у різних популяціях світу і залежить від частот алелів системи АВО. Загальносвітовою тенденцією є найбільша поширеність групи крові О, менше групи А, ще менше – В і найбільш рідкісна – АВ.
Доцільність гемотрансфузії (+) у всіх можливих випадках можна проілюструвати таблицею. 

Бачимо, що група крові О – універсальний донор (Д), адже вона не містить антигенів, які могли б викликати імунну реакцію у реципієнта. При цьому людям з групою крові О можна переливати виключно свою групу, адже будь-який еритроцитарний антиген (А чи В) буде зв’язуватись антитілами α чи β. Група крові АВ – універсальний реципієнт (Р), адже вона не містить антитіл до еритроцитарних антигенів.

У 80-ті роки з’явилася ідея перетворення крові будь-якої групи на універсальну для переливання групу О шляхом ензиматичного відщеплення глікотопів від гліколіпідів та глікопротеїнів мембрани еритроцитів. [Слід нагадати, що антигенні властивості еритроцитів різних груп крові визначаються кінцевим моносахаридом (елементарною ланкою) вуглеводного ланцюга, приєднаного до ліпіду чи білку. Так званий Н-антиген не несе додаткового моносахариду, тоді як А-антиген несе N-ацетилгалактозамін, а В-антиген ‒ галактозу.] Якщо від А-антигена відщепити N-ацетилгалактозамін, а від В-антигена ‒ галактозу, отримаємо Н-антиген, характерний для О групи крові. У 1982 році Джек Гольдштейн встановив, що фермент α-галактозидаза зелених кавових зерен (Coffea canephora) здатний видаляти кінцевий залишок галактози із В-антигена, перетворюючи його на Н-антиген. Однак відкритий Гольдштейном фермент мав максимальну активність за кислого рН 3,5, за якого еритроцити втрачають життєздатність. За рН, ближчих до фізіологічних значень, фермент працював значно гірше. Крім того, для повного перетворення стандартної трансфузійної порції крові групи В на кров групи О була потрібна велика кількість фермента (1-2 грами), що зумовлювало дуже високу вартість методу. Дещо зручнішим виявився фермент для видалення N-ацетилгалактозаміну з А-антигену ‒ α-N-ацетилгалактозамінідаза печінки курчати. Він має оптимум рН 5,5 і більш ефективно працює.

Після відкриттів Гольдштейна було описано інші специфічні екзоглікозидази, що відщеплюють кінцеві моносахариди: α-N-ацетилгалактозамінідази із бактерій Clostridium perfringens, Ruminococcus torgues та Arenibacter latericius, що найкраще працюють за нейтральних значень рН. Схожі ферменти було виділено російськими вченими із морських мікроорганізмів. З кожним роком досліджувалося все більше ферментів-кандидатів для використання у медичній практиці. На початку другого тисячоліття інтернаціональна група дослідників під керівництвом Генріка Клаузена почала визначення екзоглікозидаз, високоспецифічних щодо антигенів груп крові АВО, що ефективно працюють за нейтральних умов. Було проведено скринінг більш ніж 2500 бактеріальних та грибних організмів. В результаті ретельних пошуків у 2007 році було здійснено науковий прорив ‒ відкриття двох до того не описаних родин прокаріотичних глікозидаз (GH109 та GH110), що відповідали всім заданим умовам наукового пошуку. До них належать, відповідно, α-N-ацетилгалактозамінідаза (так званий А-зим, що видаляє глікотоп А-антигена) з Elizabethkingia meningosepticum та α-галактозидаза (В-зим, що видаляє глікотоп В-антигена) з Bacteroides fragilis.

Наразі розроблено систему продуктивної експресії цих ферментів у Escherichia coli — цільові білки кількісно напрацьовуються в бактеріальних клітинах. Описані ферменти мають дуже подібні властивості, що дозволило створити єдину буферну систему для перетворення еритроцитів груп А, В та АВ  у еритроцити групи О. Для перетворення однієї порції крові на універсальну для гемотрансфузії необхідно 60 мг А-зиму та 2 мг В-зиму, що, відповідно, у 30 і 1000 раз менше, ніж за використання фермента Гольдштейна із кавових зерен. Масачусетська біотехнологічна компанія ZymeQuest (тепер Velico) запатентувала ферменти, відкриті групою Клаузена, та автоматизувала процес конвертації груп крові, створивши пілотний апарат, що перетворює 8 порцій крові одночасно за 90 хвилин. Наразі попередні результати клінічних випробувань вказують на повну безпечність для переливання штучно отриманої крові, що не містить антигенів групи АВО. Важко передбачити, на скільки років затягнуться випробування та технологічні удосконалення апаратів для конвертації груп крові, та рано чи пізно вони вийдуть на світовий ринок, якщо випробування завершаться успішно. Автоматизоване перетворення крові на універсальну для переливання:
    •допоможе подолати нині існуючий дефіцит крові різних груп та втрату її запасів, невикористаних протягом терміну зберігання через відсутність попиту на ту чи іншу групу крові;
    •суттєво знизить витрати медичних закладів (на встановлення групи крові реципієнта за системою АВО та проведення перехресної проби його плазми із еритроцитами донора);
    •потенційно може знизити ризик не лише гемолітичних трансфузійних реакцій, але і таких, що пов’язані із надходженням антигенів та антитіл плазми донорської крові. Це пов’язано із тим, що під час конвертації груп крові вихідний матеріал багаторазово відмивається, що значно знижує титр імуногенних речовин у штучно конвертованій крові О.

Слід, однак, звернути увагу на те, що всі зазначені райдужні перспективи стосуються виключно антигенів системи АВО, однак не враховують наявності на поверхні еритроцитів антигенів принаймні 22 систем груп крові різної імуногенності, зокрема, системи резус-фактора Rh. Можливо, коли-небудь буде створена ідеальна машина для конвертації всіх можливих груп крові на універсальну (неімуногенну, тобто, таку, що не викликає імунної реакції у реципієнта)? Чекатимемо...

• Ферменти — білки, що вибірково прискорюють ті чи інші біохімічні реакції
• Аглютинація — склеювання
• Гемоліз — розрив еритроцитів 
• Глікотоп — вуглеводна антигенна детермінанта — частина антигена, що безпосередньо викликає імунну відповідь, зокрема, при невідповідній гемотрансфузії
• Гліколіпіди — складні сполуки, що складаються з ліпідного та вуглеводного компонентів
• Глікопротеїни — складні сполуки, що складаються з білкового та вуглеводного компонентів 

 

Qiyong P Liu, Gerlind Sulzenbacher, Huaiping Yuan, Eric P Bennett, Greg Pietz, Kristen Saunders, Jean Spence, Edward Nudelman, Steven B Levery, Thayer White, John M Neveu, William S Lane, Yves Bourne, Martin L Olsson, Bernard Henrissat & Henrik Clausen. Bacterial glycosidases for the production of universal red blood cells. Nature Biotechnology, 2007 
http://www.nature.com/nbt/journal/v25/n4/pdf/nbt1298.pdf
 

Martin L. Olsson, Henrik Clausen. Modifying the red cell surface: towards an ABO-universal blood supply. British Journal of Haematology, 2007
onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2141.2007.06839.x/abstract

Laura Dean. Blood Groups and Red Cell Antigens. National Center for Biotechnology Information (NCBI), 2005
www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2261/

Blood alchemists
research.ku.dk/outreach/research_stories/blood_alchemists/

Генрік Клаузен в Копенгагенському університеті
icmm.ku.dk/english/icmm-staff/henrik_clausen/

Universal Blood
www.technologyreview.com/Biotech/18467/

Universal Red Blood Cells Could Relieve Blood Bank Shortages
www.medicalnewstoday.com/articles/66786.php