Преко 112, 5 милиона давања крви годишње се прикупи широм света, али већина тих прилога није корисна за неке пацијенте којима је најпотребнија.
Сличан садржај
- Робот једног дана може да црпи вашу крв
- Прва крвна банка данас је отворена 80 година
Трансфузија крви мора одговарати крвној групи даваоца крви код примаоца; у супротном, имуни систем примаоца може напасти страну крв, што изазива тешке болести. Данас научници на 256. националном састанку и изложби Америчког хемијског друштва извештавају обећавајући нове кораке ка хаковању овог система, користећи бактеријске ензиме добивене из цревног микробиома за претварање рестриктивних крвних група у универзалну крв.
Постоје четири главне врсте крви: крв АБ, А, Б и О, одликована шећерима које црвене крвне ћелије носе на својој површини, а које се називају антигенима.
АБ је себична заштита групе која носи и антиген А и Б антиген. Уз сву своју крв, крв АБ се може прелити у друге са АБ крвном групом - али људи који имају АБ крв су универзални примаоци. Крвне групе А и Б носе само један од два антигена, и људи са тим крвним групама могу примити само крв која не садржи други шећер.
О крв је, с друге стране, голи мученик који недостаје шећера који украшавају његову браћу. Његово релативно неплодно стање чини га пријатељским присуством у готово свим имунолошким окружењима, а крв типа О - универзални давалац гомиле - је у сталној потражњи.
Да би задовољиле несразмерну потребу за универзалном крвљу, банке и центри за давање стално траже ове пожељне даваоце. Али иако је око 40 процената популације тип О, чини се да залихе увек недостају, делом и због тога што складиштена крв има релативно кратак рок трајања. Последњих година научници су почели експериментирати са генерисањем типа О у лабораторији - било синтетизирањем црвених крвних зрнаца испочетка, било одбацивањем увредљивих шећера из крви АБ, А и Б.
Прошле године, група истраживача предвођена Јаном Фраинеом учинила је огромне кораке с бившом стратегијом, заразивши линију прекурсора црвених крвних зрнаца канцерозним генима да би их провоцирала да се пуне ад инфинитум . Међутим, ова техника није далеко од уласка у клинику - синтетичке ћелије тек треба да буду у потпуности прегледане због сигурности, а трошкови пуњења само једне кесице крви тим аналогима остају астрономски.
С друге стране, претварање крвних група је деценијама у току. Ова стратегија је посебно привлачна јер би могла створити више универзалне крви уз спречавање давања донација тежег коришћења.
1982. године, група истраживача предузела је прве обећавајуће кораке у вештачком претварању крвних група. Користећи ензим изолован из неиспраних зелених зрна кафе, исцедили су Б антигене из црвених крвних зрнаца, чиме су ефективно створили крв типа О која би могла да се прелије у људске пацијенте. Али, ензим кафе имао је своје недостатке. За једну је био превртљив, захтевајући веома специфичан скуп услова да би се радио - што је значило да се крв провуче кроз звоник пре него што је могао да се користи. Чак и када је експериментално постављање било управо тако, ензим је био спор и неефикасан, а истраживачи су морали да га употребе да би видели ефекат.
Ипак, откриће ензима кафе наговештава остатак света да је могућа конверзија крви - и што је још важније, потребни алати који су вероватно већ постојали у природи.
У раним 2000-им почело се појављивати уважавање огромне разноликости ензима у бактеријском краљевству, а истраживачи су се почели окретати микробовима за потребе смањења шећера. У 2007. години, истраживачи су извештавали о открићу два бактеријска ензима који су у комбинацији могли да хакују и А и Б шећер из крвних ћелија. Ензим који је избрисао Б антигене из крви био је хиљаду пута ефикаснији од ензима кафе од пре 35 година. Али ензим који је циљао антиген произвео је мало више отрежњивања, захтевајући превелику дозу ензима да би био практичан.
Неколико тимова истраживача од тада покушавају да искористе моћ микроба да „незаслађују“ крв. Али пре неколико година, Петер Рахфелд и Степхен Витхерс, биохемичари на Универзитету у Британској Колумбији, одлучили су да се окрену још увек неискоришћеном ресурсу: микробиоти црева - некој заједници марљивих микроба који живе у људском цреву.
Како се испоставило, "микроби црева су професионалци за разградњу шећера", каже Катхарине Нг, која проучава микробиом црева на Универзитету Станфорд, али није учествовала у овом раду. Протеини прекривени шећером усправљају зид црева - а неки од ових сложених шећера подсећају на исте А и Б антигене који се налазе у крвним ћелијама. Шта више, многи микроби из црева скупљају ове шећере истискивањем са цревне слузнице.
"Био сам узбуђен када сам то сазнао - [то је значило да ћемо можда] моћи да користимо микробе за проналажење нових [алата]", каже Рахфелд. „Сви су већ у нашим цревима, само чекају да им се приступи. Толико је потенцијала. "
До сада је већина лова на нове машине за претварање крви укључивала мукотрпно тестирање познатих бактеријских ензима један по један. Многи чланови микробиоте црева сада се могу узгајати у лабораторијским окружењима - али не у свим. Да би ухватили пуни потенцијал бактеријских ензима у цревима, Рахфелд и Витхерс су изабрали технику која се зове метагеномија.
Помоћу метагеномије, научници могу објединити заједницу микроба - попут оних у узорку фекалног ткива - и једноставно масовно проучавати ДНК. Чак и ако бактерије не преживе добро изван људског тела, њихов ДНК је далеко тврђи и још увек може дати истраживачима осећај на које ензиме је сваки микроб способан да избаци. "[Метагеномицс] начин да се у једном тренутку добије снимак целокупног ДНК-а [у људском цреву], " објашњава Рахфелд.
Након изоловања бактеријских генома из људског измета, Рахфелд и његове колеге разбили су ДНК у мале комаде и ставили их у Е. цоли, уобичајени сој бактерија који се лако може манипулисати експресијом страних гена, попут оних који кодирају ензиме. Истраживачи су тестирали око 20 000 различитих фрагмената генетског материјала против једноставних шећера са шећером који опонашају А и Б антигене; кандидати који су прошли овај први круг скрининга били су изложени сложенијим аналогима који су боље личили на људску крв.
На крају, тиму је остало 11 могућих ензима који су били активни против А антигена и један против Б антигена - укључујући један изузетно обећавајући ензим који је био 30 пута ефикаснији против А антигена него онај откривен 2007. године. Охрабрујући, нови ензим био је радник са мало одржавања, способан је да ради на различитим температурама и концентрацијама соли - што значи да се крвне ћелије могу претворити без угрожавања адитива.
Када су истраживачи следећи пут тестирали свој моћан нови ензим против праве људске крви типа А, резултати су били исти - и само је минутна количина протеина била потребна да се обрише крв са увреде шећера. Поред тога, истраживачи су били одушевљени открићем да могу да комбинују свој нови ензим, активан против крви типа А, са раније откривеним ензимима који одсечују Б антигене. Консолидирајући деценијама рада, тим је сада имао алате за ефикасну конверзију крви АБ, А и Б у универзално прихваћену О.
„Дивно је функционисало“, каже Јаи Кизхаккедатху, професор хемије на Центру за истраживање крви Универзитета Бритисх Цолумбиа који сарађује са Рахфелдом и Витхерсом на њиховим студијама.
Истраживачи сада тестирају своје ензиме у већем обиму. У будућности, Витхерс планира да користи генетске алате како би се потанко повезао са својим новим пронађеним ензимом како би додатно повећао своју снагу резања. На крају се тим нада да би таква технологија претварања крви могла бити ослонац у болницама, где је увек потребна О-врста крви.
Чак и са овако обећавајућим резултатима, откривени ензими за претварање крви вјероватно су само врх леденог брега, каже Зури Сулливан, имунолог са универзитета Иале, који није учествовао у истраживању. С обзиром на огромну разноликост која се налази у микробиомима црева различитих појединаца, скринингом више давалаца и других бактеријских заједница могли би дати још узбудљивији резултати.
"Овде је претпоставка заиста моћна", каже Сулливан. "Постоји неискоришћени генетски ресурс у [генима] кодираним микробиомом црева."
Наравно, сигурност остаје најважнија брига за напријед. Мијењање људских ћелија, чак и природним ензимима, је комплициран посао. До сада, известили су Рахфелд и Витхерс, прилично је тривијално прање ензима након третмана - али истраживачи ће морати бити сигурни да су сви трагови њиховог ензима уклоњени пре него што крв може бити преливена болесном пацијенту.
То је делом зато што се антигени шећера појављују на безброј ћелија по телу, објашњава Јемила Цаплан Кестер, микробиологиња са Масачусетског технолошког института. Иако се чини да је ензим у овој студији поприлично прецизан у циљању антигена на крвним ћелијама, увек постоји мала шанса да може да направи неку штету ако мала количина прође кроз пукотину. Уз то, имуни систем примаоца такође би могао реаговати на ове бактеријске ензиме, тумачећи их као сигнале инфективног напада. Међутим, Кизхаккедатху верује да је такав сценарио вероватно мало вероватан, јер су наша тела наводно већ изложена овим ензимима у цревима.
"Чак и уз сва ова разматрања, постоји више проблема које можда (не можемо предвидети) - видећемо их када заиста тестирамо [крв у стварном телу]", каже Кестер. "Људско тело често проналази начине да [наши експерименти] не функционишу."
Поред тога, наука о типизацији крви превазилази само антигене А и Б. Једна друга уобичајена неусклађеност јавља се када се разматра Рх антиген. Присуство или одсуство Рх-а чини нечију крвну групу „позитивном“, односно „негативном“, и само негативна крв може прећи у позитивне и негативне примаоце.
То значи да, упркос снагама Рахфелдовог и Витхерсовог система, он не може сваки пут стварати универзалну крв. А пошто је Рх антиген заправо протеин, а не шећер, мора се истражити потпуно другачији сет ензима да би се створила најшире прихваћена универзална крвна група: О негативна.
Ипак, техника тима има огроман потенцијал - и то не само за клинику. Према Нг, боље разумевање ових бактеријских ензима могло би такође осветлити сложени однос између људи и микроба који живе у нашем телу. Истина, научници још увек не разумију у потпуности сврху која стоји иза крвних ћелија - много мање на слузници црева. Али бактерије су већ тисућама година свесне овог знања и развијале су се како би их искористиле, каже Нг, а учење више о тим микробовима могло би да одговори на питања која људи још нису мислили да поставе.
У међувремену, Витхерс је једноставно задовољан ако види напредак у било којем правцу. „Увек је изненађујуће када ствари функционишу добро“, одмева се кроз смех. "То вам даје наду да сте направили прави скок напред."
