Czy kiedyś powstanie uniwersalna krew do transfuzji?

Co minutę ktoś na świecie potrzebuje krwi, ale tej najbardziej wykwalifikowanej tkanki łączącej naszego organizmu nie da się wyprodukować w laboratorium – musi ona pochodzić od drugiego człowieka. Krew jest potrzebna ofiarom wypadków, osobom poddawanym operacjom chirurgicznym, a także pacjentom onkologicznym.

Krew to także okno na nasze zdrowie wewnętrzne, bo często już podstawowe badania jej składników (tzw. morfologia) wystarczy, by ujawnić chorobę, która toczy organizm. Mimo że z krwi potrafimy wiele „wyczytać”, tkanka ta wciąż skrywa przed nami swoje tajemnice.

Jedną z największych są grupy krwi, których celu istnienia wciąż nie rozumiemy. Dlaczego wykształciły się na drodze ewolucji? Dlaczego 40 proc. rasy białej ma typ krwi A, podczas gdy u Azjatów stanowi tylko 27 proc.? Dlaczego niektóre grupy krwi są rzadsze od innych?

Rozwikłanie tych zagadek może pomóc osiągnąć jeden ze Świętych Graali medycyny – stworzenie uniwersalnej krwi do transfuzji.

Krew jak zupa

Dlaczego czerwona płynna tkanka, która przez wielu jest porównywana do biologicznej zupy, jest taka ważna?

U noworodka jest jej nie więcej niż filiżanka, podczas gdy dorosły człowiek ma przeciętnie 5-6 litrów, więc nie odczuje braku 450 ml, które pobiera się w centrach krwiodawstwa. Warto to robić regularnie, bo jedna jednostka krwi (ok. 200 ml) może uratować życie nawet trzem osobom.

Wynika to z jej składu: ok. 25 bilionów czerwonych krwinek, które transportują tlen do reszty ciała; białych krwinek, które pomagają chronić przed infekcjami; płytek krwi, które tworzą skrzepy, aby zatrzymać krwawienie oraz osocza, żółtego płynu przenoszącego składniki odżywcze i usuwającego produkty przemiany materii.

W 1900 r. austriacki lekarz Karl Landsteiner odkrył grupy krwi, co utorowało mu drogę do Nagrody Nobla 30 lat później. Od tego czasu naukowcy opracowali zaawansowane narzędzia do badania grup krwi i wykryli ich wpływ na nasze zdrowie.

Ale czym właściwie jest „grupa krwi”?

Definiuje się ją jako zestaw antygenów występujących na powierzchni erytrocytów (czerwonych krwinek) i innych komórek krwi. Antygen jest to natomiast substancja mająca właściwości wiązania się ze swoistymi przeciwciałami i zdolna do wywołania konkretnej odpowiedzi immunologicznej.

Grupy krwi są uwarunkowane genetycznie (dziedziczone po rodzicach) i niezmienne przez całe życie. Istnieje kilka układów grup krwi, a najbardziej znany to niewątpliwie AB0.

Istnieją cztery warianty antygenów w tym układzie grupowym: A, B. AB i 0 (zero), a więc podstawowe grupy krwi to: 0 (brak antygenu), B (antygen B), A (antygen A), AB (antygen A i B). Za najczęstszą grupę krwi na świecie uważa się A, a najrzadszą AB (występuje u 8 proc. populacji).

Drugim najważniejszym układem grupowym krwi u ludzi jest czynnik Rh (nazwany od małp z rodzaju Rhesus, u których po raz pierwszy wykryto to białko). W układzie Rh jest kilka ważnych antygenów, a najistotniejszy z nich to antygen D, występujący tylko na krwinkach czerwonych (erytrocytach). Jeśli obecny jest antygen D, krew jest określana jako Rh+ (dodatnia), a nie ma go u osoby Rh- (ujemnej). Szacuje się, że aż 85 proc. ludzi na świecie ma w krwi antygen D (krew Rh+).

Złota krew

Poza układem AB0 istnieje ponad 600 antygenów, które mogą przyłączać się do czerwonych krwinek. Istnieją 32 różne układy grup krwi związane z tymi unikalnymi antygenami.

Mowa m.in. o układach: MNS, Kell (KEL), Lutheran (LU), Duffy (FY), Kidd (JK), Diego (DI), Scianna (S.C.) czy Chido-Rodgers (CH/RG). Te grupy krwi są uważane za rzadkie, czyli takie, które występują z częstością 1 na 1000 osób lub mniej. Przetoczenie krwi z antygenami nieobecnymi u dawcy wiąże się z ryzykiem reakcji poprzetoczeniowej (ból w klatce piersiowej, duszności, przyspieszone tętno), która jest sytuacją zagrażającą życiu.

Za najrzadszą i najbardziej unikatową krew na świecie uważa się grupę Rh 0 (Rh-null), w której współczynnik Rh wynosi 0 – nie jest ani dodatni, ani ujemny. Ze względu na swoją wyjątkowość, tę grupę nazywa się „złotą krwią”. Po raz pierwszy została ona zidentyfikowana w 1961 r. u rdzennej Australijki, a do tej pory potwierdzono ją u zaledwie 43 osób na świecie.

W rzeczywistości istnieje 61 antygenów grup krwi, a podział na dodatnie/ujemne odnosi się tylko do antygenu D (związanego z układem Rh). Krew 0 Rh- jest uważana za „uniwersalną”, ponieważ może być przetoczona każdemu (nie ma żadnych antygenów na powierzchni krwinek i przeciwciał w surowicy). Osoby ze „złotą krwią” są uważane za uniwersalnych dawców dla innych osób z rzadkimi grupami krwi, jednak dla nich samych znalezienie odpowiedniej krwi do przetoczenia graniczy cudem.

Uniwersalna krew coraz bliżej

Na świecie stale brakuje krwi do ratujących życie transfuzji z powodu starzenia się społeczeństwa i braku dawców-ochotników. Jednak nawet gdyby te przeciwności nie istniały, prawdopodobnie i tak nie udałoby się uratować wszystkich potrzebujących – antygeny występujące na krwinkach ograniczają możliwości wykorzystania grup krwi, które akurat są dostępne.

Stworzenie uniwersalnej krwi jest jednym z największych wyzwań współczesnej medycyny. Stworzyłoby to nowe możliwości transfuzjologom, ale również transplantologom.

Trzeba bowiem pamiętać, że w przypadku przeszczepów organów konieczne jest dopasowanie grupy krwi dawcy i biorcy. Naukowcy z Technical University of Denmark (DTU) i Lund University odkryli enzymy, które po zmieszaniu z czerwonymi krwinkami są w stanie usunąć określone łańcuchy cukrowe (oligosacharydowe), tworzące antygeny A i B w ludzkich grupach krwi AB0.

Koncepcja wykorzystania enzymów do generowania uniwersalnej krwi dawcy liczy już ponad 40 lat. Przez ten czas odkryto wydajne enzymy do usuwania antygenów A i B, ale nie udawało się wyeliminować wszystkich reakcji immunologicznych związanych z przetaczaniem krwi.

W badaniu opisanym w czasopiśmie Nature Microbiology skandynawscy naukowcy użyli enzymów z ludzkiej bakterii Akkermansia muciniphila, która uwielbia mucyny – główny składnik śluzu produkowanego przez wyściółkę jelit. Okazuje się, że te enzymy są wyjątkowo wydajne, ponieważ złożone cukry na powierzchni błony śluzowej jelit są podobne chemicznie do tych znajdujących się na krwinkach.

Naukowcy przetestowali 24 enzymy bakteryjne na setkach próbek krwi i odkryli, że są one bardzo skuteczne w przekształcaniu krwi grupy A i B w uniwersalną krew dawcy.

Ich działanie było wydajniejsze przeciwko antygenom B niż antygenom A, chociaż nie wiadomo dlaczego. Zachęceni sukcesem, naukowcy z Lund złożyli wniosek patentowy na nowe enzymy i metodę leczenia, spodziewając się dalszych postępów w tym zakresie w ramach nowego wspólnego projektu w ciągu najbliższego 3,5 roku. Jeśli się powiedzie, koncepcja zostanie przetestowana w kontrolowanych badaniach klinicznych.

Po co nam grupy krwi?

Związki między grupami krwi a chorobami mają w sobie tajemniczą arbitralność, a naukowcy dopiero odkrywają przyczyny niektórych z nich. Od dawna wiadomo, że osoby z grupą krwi 0 (zero) są lepiej chronione przed ciężką postacią malarii, a te z grupą krwi A często zapadają w śpiączkę i umierają. Kluczową rolę odgrywają w tym wydzielane przez zarodźce sierpowe polipeptydy RIFINs, które chętniej przylegają do erytrocytów z antygenami A, a słabiej do krwinek grupy 0.

Bardziej zagadkowe są powiązania między grupami krwi a chorobami, które nie mają żadnych zależności hematologicznych. Weźmy za przykład norowirusy, które wywołują gwałtowne wymioty i biegunki, atakując komórki wyściełające jelita, ale krwinki pozostawiają nietknięte.

Ale właściwie dlaczego? Jest banalnie proste wyjaśnienie tej zagadki – krwinki nie są jedynymi komórkami, które wytwarzają antygeny... grup krwi. Można je znaleźć także w ścianach naczyń krwionośnych, drogach oddechowych, skórze, włosach, a nawet ślinie.

Norowirusy wywołują u nas choroby, chwytając się antygenów grupy krwi wytwarzanych przez komórki w jelitach i dlatego wywołują biegunki. Możliwe więc, że każdy szczep norowirusa ma białka, które są przystosowane do ścisłego wiązania się z określonymi antygenami grupy krwi, ale nie z innymi. To wyjaśniałoby, dlaczego nasza grupa krwi może decydować o tym, na jakie choroby zapadamy.