输血为什么需要配型 “通用熊猫血” 是如何做到的( 二 )


研究团队用一层与细胞膜外层类似的三维凝胶网络将 Rh(D)阳性的红细胞包裹起来,相当于给红细胞穿上了一件"外套",让红细胞本身携带的D抗原隐藏在三维凝胶网络之内,从而不会被免疫系统识别,也就自然不会引起免疫反应 。
说到这里,可能有人会有疑问:穿上"外套"的红细胞还能发挥它的功能吗?
因为"外套"柔软且通透性好,所以并不会影响红细胞的柔韧性,也能保证氧气和二氧化碳正常通过 。穿了"外套"的小鼠红细胞与未改造的红细胞在体外有着相同的功能,并且在体内有相似的分布和寿命 。
研究者们也测试了穿"外套"的人类红细胞在兔子体内的免疫原特性,实验结果证明这层"外套"确实能够有效遮蔽D抗原 。此外,研究者们还预测,这层"外套"也同样能够遮蔽ABO血型系统中的A和B抗原,使得改造过的红细胞成为通用的O型 。
当然,这项研究距离临床应用还是有不小的距离,现阶段存在一些需要解决的问题 。
首先,改造过的红细胞虽然在体外看似正常,但是在体内环境中能不能维持正常的功能?其次,这些改造过的红细胞在体内被代谢掉的时候会不会产生副作用?再次,从实验数据来看,虽然兔子只接受了很少量的改造过的红细胞,但是仍然有微量的抗体产生,那么当改造过的红细胞被大量用在人体中是否仍然安全?
真正的O型Rh(D)阴性红细胞的改造工程是输血界的"圣杯" 。如果上述问题能够得到解决,此项研究将会成为人类输血史上里程碑式的进展 。
除了被遮盖,血型还能被修改
RhD抗原是一种蛋白质,无法修改、只能遮蔽,而身为糖类的ABH抗原则比较容易互相转化 。我们上面提到A、B基因能将H抗原改变成A、B抗原,这个过程中需要在H抗原上添加一个糖类分子 。
为了制造通用的O型红细胞,科学家一直在寻找能够在体外将A、B抗原还原成H抗原的酶 。事实上能将A抗原、B抗原还原成H抗原的酶分别在2007年、1982年就被发现了,并且也一直在更新换代之中 。但是,囿于转换效率和成本方面的问题,这项技术一直没能得到临床应用 。
为了解决用血难题,科学家们也在考虑人工制造模拟血液,试图研制出通用的、易保存和使用的红细胞替代品,实现输血目的 。
输血的主要目的是恢复失血病人的氧气/二氧化碳转移能力 。利用体外修改从人体内取得的红细胞是一种方法,同时,人们也一直在探索红细胞之外的能够携带氧气和二氧化碳的物质,其中最主要的是基于血红蛋白的携氧载体 (hemoglobin-based oxygen carriers,HBOC) 和基于全氟化碳的携氧载体 (perfluorocarbon-based oxygen carriers,PFBOC) 。
血红蛋白是红细胞中的主要功能成分,负责搬运氧气分子 。但是离开红细胞的血红蛋白与氧气结合力太强,并且会与血管中存在的一氧化氮结合引起血管收缩 。因为这些缺陷,血红蛋白不能直接应用在输血中 。为了改造血红蛋白,人们尝试了基因重组、交联、聚合、封装等等方式来制造基于血红蛋白的携氧载体 。
美国的一项发明利用人工合成的纳米材料将血红蛋白包裹起来制成小号的人工红细胞,再制成冻干粉长期保存,需要使用的时候加水溶解,就能够迅速投入使用 。虽然这种人工红细胞在体内的停留时间平均只有8到12小时,但是在急救的时候也能发挥重要作用。
除了直接用来源于生物本身的血红蛋白,化合物全氟化碳因为可以结合并释放氧气的特点,也被应用在人造血液当中 。全氟化碳不溶于水,需要制备成乳浊液,并与抗生素、维生素、营养成分和盐类等混合才能形成人工血液 。

经验总结扩展阅读