A = 0
Чтобы справиться с нехваткой донорской крови, ученые предлагают разные методы. Одно из перспективных направлений их работы состоит в том, чтобы превратить кровь самой распространенной группы – второй (А) – в кровь первой группы (0), которую можно переливать пациентам и с другими группами крови.
Пытаясь спасти жизнь больного, врачи с давних времен порой прибегали к переливанию крови. Иногда это давало прекрасный результат, например, 20 (8) апреля 1832 года «гражданский генерал-штаб-доктор» Андрей Мартынович Вольф в Петербурге перелил роженице, страдавшей от потери крови, кровь ее мужа и спас больную. Но в других куда более частых случаях пациент погибал после переливания.
Причина этого была выяснена лишь в 1900 году, когда Карл Ландштейнер открыл группы крови человека. Сначала их было известно три, но очень быстро была обнаружена и четвертая. Сейчас они известны как система AB0. В конце 1930-х работавший тогда в США Ландштейнер вместе со своим сотрудником Александром Винером открыл независимую систему групп крови, известную теперь как резус-фактор. Сейчас известно более тридцати систем групп крови, но наиболее важными на практике являются AB0 и резус-фактор.
Каждая из них крови представляет собой группу молекул (углеводов или белков), представленных в клеточной оболочке эритроцитов человека. Например, система AB0 определяется наличием в оболочке эритроцитов двух молекул, относящихся к классу олигосахаридов. На эритроцитах людей со второй группой крови есть молекулы агглютиногена-А, у людей с третьей группой крови – агглютиногена-В, с четвертой – и агглютиногена-А, и агглютиногена-В. Наконец, у людей с первой группой крови на мембране эритроцитов не представлен ни один из двух агглютиногенов, поэтому она обозначается нулем. Говорят, что изначально Ландштейнер обозначил эту группу не нулем, а буквой O от немецкого слова ohne «без», но сейчас все привыкли нулю.
Иммунная система каждого человека продуцирует антитела к тем мембранным молекулам, которых в его организме нет. Соответственно, у человека с группой крови А в плазме крови будут антитела к агглютиногену-В, у человека с группой крови В – к агглютиногену-А, с группой 0 – к обоим агглютиногенам, а с группой АВ – ни к одному из двух. Натолкнувшись в организме на чужеродные вещества, на которые они нацелены, антитела склеиваются с ними (так называемая реакция агглютинации), и эритроциты выпадают в осадок. Именно с реакцией агглютинации связана гибель людей, получивших при переливания кровь неподходящей группы.
Для полноты картины, уточним, что группы крови А и В могут определяться олигосахаридами, молекулы которых немного различаются. Их обозначают цифровыми индексами: А1, А2, А3… Но на совместимость групп крови эти различия не влияют.
Раз у людей с группой крови АВ нет антител ни к одному из агглютиногенов, им можно переливать кровь любой группы (при условии, что совпадает резус-фактор и, при необходимости, другие параметры). Обратное при этом неверно: если мы перельем кровь группы АВ обладателю крови группы А, или В, или 0, то его антитела среагируют и начнется реакция агглютинации.
Зато кровь группы 0 можно (опять-таки при учете резус-фактора) переливать носителям любой другой группы. В эритроцитах этой группы нет ни агглютиногена-А, ни агглютиногена-В, а значит антитела ни на что не среагируют.
Реакция агглютинации при смешивании крови разных групп. Если антитела встречаются со своим агглютиногеном, эритроциты слипаются в комочки и выпадают в осадок.
Казалось бы, когда правила взаимодействия групп крови известны, при переливании не должно возникать проблем, нужно лишь правильно определять группу у пациента и использовать нужную донорскую кровь. Но донорской крови всегда не хватает. В России в год в переливании крови нуждаются полтора миллиона человек. В медицинских учреждениях США каждый день используется около 16 500 литров донорской крови. Спрос на донорскую кровь год от года растет. «Универсальная» кровь группы 0 особенно востребована в ситуациях экстренной помощи, когда нет времени на определение группы крови у пациента.
Хотя группа крови 0 самая распространенная в мире (около 40 % населения), она всегда в дефиците. Поэтому давно уже возникла мысль превращать кровь второй по распространенности группы – А – в кровь группы 0, чтобы пополнять ее запасы. Для этого надо научиться удалять с поверхности эритроцитов молекулы олигосахарида.
Нельзя сказать, что это совсем уж фантастика. Медикам известно, что при некоторых бактериальных инфекциях выделяемые бактериями вещества изменяют агглютиноген-А1 так, что он становится похожим на B настолько, что проведенный анализ может дать неверный результат. При этом кровь группы В пациенту переливать все-таки нельзя, так как антитела из его крови никуда не делись. После выздоровления в крови восстанавливается свойственный пациенту агглютиноген-А1. Также изменения мембранных молекул в эритроцитах отмечены при некоторых онкологических заболеваниях.
Раз такое происходит при заболеваниях, нужно добиться такого же эффекта средствами медицины. В 2004 году в специализированном журнале Transfusion Medicine Reviews была опубликована статья, где рассказывалось об экспериментах двух типов. В одном случае фермент галактозидаза воздействовал на эритроциты группы В, отщепляя часть молекулярной цепочки олисахарида и превращая их в эритроциты группы 0. Во втором молекула полиэтиленгликоля не меняла поверхностные молекулы эритроцитов, но, присоединяясь к ним, закрывала их от антител. Однако опыты на животных показали, что у таких эритроцитов с «замаскрированными агглютиногенами» срок жизни оказывает короче, чем у обычных. К тому же довольно часто они вызывали иммунную реакцию организма.
В 2007 году международная группа исследователей под руководством Хенрика Клаузена (Henrik Clausen) из Копенгагенского университета перепробовала более двух с половиной тысяч бактериальных и грибковых ферментов в поисках тех, что будут эффективно воздействовать на мембранные агглютиногены эритроцитов. Ранее сотрудники биотехнологической компании ZymeQuest научились использовать с этой целью фермент, выделенный из кофейных зерен. Он удалял агглютиноген-В, но работал не слишком эффективно.
Клаузену и его коллегами удалось найти два подходящих бактериальных фермента из группы гликозидаз. Фермент, позаимствованный у бактерии Elizabethkingia meningosepticum, расщеплял агглютиноген-А, а фермент бактерии Bacterioides fragilisреагировал с агглютиногеном-В. В результате обработанные эритроциты иммунологически не отличались. Такую кровь авторы работы предложили называть «ферментно преобразованной в кровь группы 0» (enzyme converted to O, ECO), а конкретные случаи обозначать как A-to-O и B-to-O. Стандартные тесты на определение группы крови давали желаемый результат – группа 0. Итоги работы были опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
Однако до сих пор имеющиеся в распоряжении ученых бактериальные ферменты работали над превращением крови одной группы в другую недостаточно эффективно, чтобы их можно было рекомендовать для широкого применения. Возможно, новое исследование, недавно появившееся в журнале Nature Microbiology (Rahfeld et al., An enzymatic pathway in the human gut microbiome that converts A to universal O type blood), станет следующим шагом к успеху.
Канадские ученые из Университета Британской Колумбии под руководством Стивена Уитерса (Stephen Withers) искали нужные для превращения групп крови бактерии среди бактериального населения человеческого кишечника. Многие из таких бактерий питаются муцинами – слизистыми веществами, выделяемыми клетками кишечного эпителия. Молекулы муцинов содержат белковую часть, соединенную с олигосахаридом. Поэтому были основания надеяться, что у бактерий найдутся ферменты, отщепляющие олигосахарид и с поверхностных молекул эритроцитов.
Ученые выделяли ДНК бактерий из человеческих фекалий и искали гены, ответственные за расщепление муцинов. Для этого они вставляли фрагменты найденной ДНК в геном обычной кишечной палочки Escherichia coli и смотрели, не начнет ли она продуцировать нужные белки. Они собрали библиотеку из 19 500 бактериальных генов и в итоге нашли бактерию Flavonifractor plautii, два фермента которой при совместном применении могут превратить эритроцит группы А в эритроцит группы 0. По словам ученых, эти ферменты работают в значительно более низкой концентрации, чем ферменты, использовавшиеся для трансформации групп крови в предшествующих исследованиях, что облегчит их дальнейшее применение.
Правда, до этого еще предстоит немало проверить. Например, надо убедиться, что найденные ферменты воздействуют только на агглютиногены и не вносят никаких изменений в другие мембранные молекулы эритроцитов. Также предстоит установить, насколько полно удаляются агглютиногены в образцах крови.
Максим Руссо, Полит.ру
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
