Évente több mint 112, 5 millió véradást gyűjtünk a világon, de ezeknek a hozzájárulásoknak a legtöbbje felhasználhatatlan a legtöbb rászorulókra.
kapcsolodo tartalom
- Egy robot egy nap felhívhatja a vérét
- A 80 évvel ezelőtt megnyílt az első vérbank
A vérátömlesztésnek meg kell egyeznie a donor és a recipiens vércsoportjával; egyébként a recipiens immunrendszere megtámadhatja az idegen vért, súlyos betegséget okozva. Ma az Amerikai Kémiai Társaság 256. Országos Találkozójának és Kiállításának jelentése új lépéseket ígér a rendszer feltörése felé, a bél mikrobiomájából származó bakteriális enzimek felhasználásával a korlátozó vércsoportok univerzálisabb vérré konvertálására.
A vérnek négy fő típusa van: AB-, A-, B- és O-vér, melyeket a vörösvértestek cukrok alapján különböznek a felszínükön, úgynevezett antigéneknek.
Az AB az önző hoarder a csoportnak, mind az A, mind a B antigént hordozza. Az összes vérzésével az AB-vér csak az AB-vércsoporttal másokra transzfundálható - de az AB-vérrel rendelkezők egyetemes recipiensek. Az A és B vércsoportok a két antigénnek csak az egyikét hordozzák, és ezekkel a vércsoportokkal az emberek csak olyan vért kaphatnak, amely nem sportolja a másik cukrot.
Ó, vér viszont az a meztelen mártír, akinek nincs testvérét díszítő cukrok. Viszonylag kopár állapota miatt szinte minden immunkörnyezetben barátságos jelenlétét teszi lehetővé, és az O típusú vér - a csomó univerzális donora - állandó kereslet.
Az egyetemes vér aránytalan igényének kielégítése érdekében a bankok és az adományozási központok folyamatosan figyelik ezeket a kívánatos donoreket. De annak ellenére, hogy a népesség körülbelül 40% -a O típusú, a készletek mindig hiányosnak tűnnek, részben azért, mert a tárolt vér viszonylag rövid eltarthatósági ideje van. Az utóbbi években a tudósok elkezdték kísérletezni az O típusú generálást a laboratóriumban - akár a vörös vérsejtek szintetizálásával a semmiből, akár az AB, A és B vér megsértésével.
Tavaly egy kutatócsoport, Jan Frayne vezetésével, óriási lépéseket tett a korábbi stratégiával kapcsolatban, megfertõzve a vörösvérsejt-prekurzorok sorát rákgénekkel, hogy provokálja őket, hogy önmagukban is kiegészítsék magukat. Ez a technika azonban messze van a klinikába való belépéstől - a szintetikus sejteket még mindig teljes körűen ellenőrizni kell a biztonság szempontjából, és csupán egy vérzsák ezen analógokkal történő feltöltésének költségei továbbra is csillagászati.
Másrészt a vércsoportok átalakítása évtizedek óta folyamatban van. Ez a stratégia különösen vonzó, mivel egyszerre több vért hozhat létre, miközben megakadályozza a nehezebben felhasználható adományok pazarlását.
1982-ben egy kutatói csoport megtette az első ígéretes lépéseket a vértípusok mesterséges átalakításában. A nem pörkölt zöld kávébabból izolált enzim segítségével a B-antigéneket levágták a vörösvértestekből, hatékonyan létrehozva az O típusú vért, amelyet át lehet adni az emberi betegbe. De a kávé enzimnek volt hátrányai. Az egyik az volt, hogy finom, és nagyon specifikus körülményeket igényelt a működéshez - ami azt jelentette, hogy a vért a gyűrűn keresztül engedték felhasználásuk előtt. Még akkor is, amikor a kísérleti felépítés éppen ilyen volt, az enzim lassú és nem volt hatékony, és a kutatóknak hatásukat látni kellett.
Ennek ellenére a kávé-enzim felfedezése jelezte a világ többi részének, hogy lehetséges a vér átalakulása - és ami még fontosabb, a szükséges eszközök valószínűleg már léteznek a természetben.
A 2000-es évek elején kezdődött az enzimek óriási sokszínűségének felértékelődése a baktériumvilágban, és a kutatók mikrobákhoz fordultak a cukor szeletelési igényeikhez. 2007-ben a kutatók két olyan bakteriális enzim felfedezéséről számoltak be, amelyek együttesen képesek letörni mind az A, mind a B cukrot a vérsejtekből. Az az enzim, amely a vérből B-antigéneket vágott le, ezerszer hatékonyabb volt, mint a 35 évvel ezelőtti kávé enzim. De az A antigént célzó enzim kissé enyhülõbb eredményeket hozott, túl praktikus túlzott adag enzimet igényelve.
Azóta több kutatócsoport megkísérelte kihasználni a mikrobák erejét a vér édesítésére. Néhány évvel ezelőtt, Peter Rahfeld és Stephen Withers, a Brit Columbia Egyetem biokémikusai úgy döntöttek, hogy egy még kihasználatlan forráshoz fordulnak: a bél mikrobiótájához - az emberi bélben élõ szorgalmas mikrobák közösségéhez.
Mint kiderült: „A bél-mikrobák szakemberek a cukrok lebontásában” - mondta Katharine Ng, aki a bél-mikrobiómot tanulmányozta a Stanfordi Egyetemen, de nem vett részt ebben a munkában. A cukorral fűzött fehérjék vonják be a bél falát - és ezek közül néhány a kifinomult cukrok ugyanolyan A és B antigénekre hasonlítanak, amelyeket a vérsejteken találnak. Ráadásul sok bélmikrobó begyűjti ezeket a cukrokat azáltal, hogy kitépte őket a bélből.
"Nagyon izgatott voltam, amikor rájöttem erre - ez azt jelentette, hogy képesek vagyunk mikrobákat használni új [szerszámok] megtalálására" - mondja Rahfeld. - Mindannyian már a belekben vannak, csak arra várnak, hogy hozzáférjenek. Olyan sok lehetőség rejlik.
Eddig az új vérkonvertáló gépek vadászatának nagy része az ismert baktérium-enzimek aprólékos tesztelését jelentette. A bél mikrobiota sok tagját ma már laboratóriumi környezetben is termeszthetik - de nem mindegyiket. Rahfeld és Withers a bélben található baktérium-enzimek teljes potenciáljának megragadására a metagenomika nevű technikát választotta.
A metagenomikával a tudósok összegyűjthetik a mikrobák közösségét - hasonlóan a székletmintához -, és egyszerűen csak a tömegesen tanulmányozhatják a DNS-t. Még ha a baktériumok sem túl jól élnek az emberi testön kívül, DNS-je sokkal nehezebb, és mégis megvilágíthatja a kutatókat arról, hogy az egyes mikrobák milyen enzimek képesek kiürülni. „A [metagenómia] a pillanatfelvétel készítésének módja [az emberi bélben található] összes DNS egy pillanatra” - magyarázza Rahfeld.
Miután a baktériumok genomjait izolálta az emberi székletből, Rahfeld és munkatársai apró darabokká törték a DNS-t, és az E. coliban helyezték el őket - egy gyakori baktériumtörzsbe, amely könnyen manipulálható idegen gének kifejezésére, például azok, amelyek enzimeket kódolnak. A kutatók mintegy 20.000 különféle genetikai anyag fragmenst tesztelték az A és B antigént utánozó egyszerű cukor proxyk ellen; A szűrés ezen első fordulóján levő jelölteket bonyolultabb analógoknak tették ki, amelyek jobban hasonlítanak az emberi vérre.
A végén a csapatnak 11 lehetséges enzim maradt, amelyek aktívak voltak az A antigén ellen és egy a B antigén ellen - beleértve egy rendkívül ígéretes enzimet, amely az A antigén ellen harmincszor hatékonyabb, mint a 2007-ben felfedezett enzim. Ösztönzőleg az új enzim alacsony karbantartási munkás volt, képes különféle hőmérsékleteken és sókoncentrációkon teljesíteni - ez azt jelentette, hogy a vérsejtek átalakíthatók az adalékanyagok veszélyeztetése nélkül.
Amikor a kutatók ezt követõen kipróbálták az új, erõteljes enzimet az A típusú emberi vér ellen, az eredmények megegyeztek - és csak egy percnyi mennyiségû proteinre volt szükség a vér tiszta tisztításához a sértõ cukroktól. Ezenkívül a kutatók izgalommal találták, hogy az A típusú vérrel szemben aktív új enzimüket összekapcsolhatják a korábban felfedezett enzimekkel, amelyek elrejtik a B antigéneket. A több évtizedes munka konszolidációjával a csapat rendelkezett az eszközökkel az AB, A és B vér hatékony konvertálásához általánosan elfogadott O-vé.
"Gyönyörűen működött" - mondja Jay Kizhakkedathu, a British Columbia Egyetem Vérkutatási Központjának kémia professzora, aki a tanulmányaikkal együtt dolgozik Rahfeld-rel és Withers-szel.
A kutatók most enzimeiket nagyobb mértékben tesztelik. A jövőben a Withers genetikai eszközöket használ majd az újfajta enzimük megkönnyítésére, hogy tovább növelje annak nyíróerejét. Végül a csapat azt reméli, hogy az ilyen vérkonverziós technológia támaszpont lehet a kórházakban, ahol az O-típusú vér iránti igény mindig szigorú.
Még ilyen ígéretes eredmények mellett az eddig felfedezett vérkonvertáló enzimek valószínűleg csak a jéghegy csúcsa - mondja Zuri Sullivan, a Yale Egyetem immunológusa, aki nem vett részt a kutatásban. Tekintettel a különféle egyének bél mikrobiómáiban tapasztalható óriási sokféleségre, több donor és más baktériumközösség szűrése még izgalmasabb eredményeket eredményezhet.
„Az előfeltétel itt nagyon erős” - mondja Sullivan. "A bél mikrobióma által kódolt [génekben] kiaknázatlan genetikai erőforrás található."
Természetesen a biztonság továbbra is az elsődleges probléma marad a jövőben. Az emberi sejtek módosítása, akár természetes enzimekkel is, trükkös üzlet. Rahfeld és Withers jelentése szerint eddig meglehetősen triviaális volt az enzimek mosása a kezelés után - de a kutatóknak biztosaknak kell lenniük abban, hogy az enzimük minden nyomát eltávolítják, mielőtt a vért transzfúzióvá válhat egy beteg beteg számára.
Ennek részben az az oka, hogy a cukor antigének a test egész számtalan sejtjén megjelennek - magyarázza Jemila Caplan Kester, a Massachusetts Technológiai Intézet mikrobiológusa. Noha a tanulmányban szereplő enzim elég pontosnak tűnik az A antigének megcélozásakor a vérsejteken, mindig van kicsi esély arra, hogy károsodást okozhat, ha egy kis mennyiség átcsúszik a repedések között. Ezenkívül a recipiens immunrendszere reagálhat ezekre a baktérium-enzimekre is, interpretálva őket fertőző roham jeleként. Kizhakkedathu azonban úgy véli, hogy egy ilyen forgatókönyv valószínűtlen, mivel testünk állítólag már ki vannak téve ezeknek az enzimeknek a bélben.
"Mindezen megfontolások mellett még vannak olyan problémák, amelyeket talán [nem tudunk előre látni] - látni fogjuk őket, amikor valójában [egy valódi test vérét" teszteljük "- mondja Kester. "Az emberi test gyakran talál módot arra, hogy a kísérleteink ne működjenek."
Ezenkívül a vérképzés tudománya messze túlmutat az A és B antigéneknél. Egy másik gyakori eltérés akkor fordul elő, amikor az Rh antigént figyelembe veszik. Az Rh jelenléte vagy hiánya teszi valaki vércsoportját „pozitívnak” vagy „negatívnak”, és csak negatív vér juthat mind a pozitív, mind a negatív recipiensekbe.
Ez azt jelenti, hogy a Rahfeld és Withers rendszer hatalma ellenére nem képes minden alkalommal valóban univerzális vért előállítani. Mivel az Rh antigén valójában protein, nem cukor, egy teljesen más enzimkészletet kell feltárni, hogy létrehozzák a legszélesebb körben elfogadott univerzális vércsoportot: O negatív.
Ennek ellenére a csapat technikájának óriási lehetősége van - és nem csak a klinikára. Ng szerint ezen baktérium-enzimek jobb megértése rávilágíthat az emberek és a testünkben élő mikrobák közötti összetett kapcsolatra. Valójában a tudósok még mindig nem értik teljesen az ezen antigének vérsejteken való jelenlétének céljait - sokkal kevésbé a bélünk bélésén. De a baktériumok évezredeken át ezt a tudást élvezték - és fejlődnek annak érdekében, hogy kihasználják őket - mondja Ng, és ha ezekről a mikrobákról többet megtudnak, megválaszolhatják azokat a kérdéseket, amelyeket az emberek még nem gondoltak feltenni.
Időközben Withers egyszerűen örül, hogy bármilyen irányba halad. „Mindig meglepő, ha a dolgok jól működnek” - tükrözi nevetve. "Reményt ad, hogy valódi előrelépést tettél."
