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浙江日報 人群中存在一種非常罕見的血型——RhD陰性血，素有「熊貓血」之稱，臨床上長期血源短缺。「熊貓血」血型的獻血者往往被人們親切地稱為「熊貓俠」。 浙江大學科學家一項最新研究成果有望接手「熊貓俠」們的善舉——浙大轉化醫學研究院王本副教授聯合化學系唐睿康教授團隊日前在國際著名期刊《科學進展》發表論文，他們通過修飾紅細胞表面，將供應充足的RhD陽性紅細胞批量轉換為RhD陰性紅細胞，無需RhD血型匹配即可進行應急輸血，不發生排異反應。這一方法可能在不久的將來高效地解決「熊貓血」血源短缺難題。 從發現血型到探尋「萬能血」 要理解科研團隊如何另闢出人工製造「熊貓血」的蹊徑，首先得回溯發現血型的往事。 人類對血型的了解開始於20世紀初。1901年，奧地利維也納大學的卡爾·蘭德斯泰納教授首先發現了ABO血型。血型是根據紅細胞表面的抗原來分類的：紅細胞表面含有抗原A的被稱為A型血，含有抗原B的則被稱為B型血，既沒有抗原A也沒有抗原B的稱為O型血。 血型的發現揭示出避免紅細胞表面抗原和抗體發生排異反應的重要性，從而打開了科學、安全輸血的大門。此後，人們陸續發現還存在其他30多種血型系統，不同的血型系統採用不同的抗原劃分標準。 其中，Rh血型系統被認為是除ABO系統之外最重要的系統——根據紅細胞表面抗原D的有無，人類的血型可劃分為RhD陽性和RhD陰性兩種。絕大多數人的紅細胞上都存在抗原D。漢族人血型為RhD陰性的極少，占比僅為0.3%，屬稀有血型。如果同時考慮ABO系統，那麼一個漢族人既是AB型血、又是RhD陰性血型的幾率不到0.03%，需要輸血時找到適配血型者難度極大。「熊貓血」之稱，一點兒不誇張。 O型血一度被認為是臨床輸血的「萬能血」，可以輸給不同血型的病人。但自Rh血型系統被確認以來，人們意識到，對於RhD陰性的受血者來講，輸注常見的RhD陽性O型血，也存在發生同種免疫的風險。「嚴格地講，RhD陰性的O型血才是真正的『萬能血』。」王本說。 英國愛丁堡大學科學家曾提出用幹細胞體外培養擴增的方法製造「萬能血」，理論上可行，但是成本相當昂貴。2014年6月，王本和唐睿康提出一項紅細胞改造策略：當紅細胞「穿」上一層聚多巴胺「外套」，其表面抗原就會被遮蔽起來，成為ABO血型系統的「萬能血」。「給細胞穿外套」的思路從化學生物學的角度另闢蹊徑，一經提出就顯示出一定的優越性。 給細胞披上一件仿生「外套」，遮蔽不想暴露的部分，或是加載新功能，科學家稱之為「細胞表面修飾」。「這次我們人工製造『熊貓血』的思路也是這樣，通過修飾現有的紅細胞，讓其由『陽』轉『陰』。」唐睿康說。 紅細胞「穿外套」 遮蔽抗原，安全輸血 RhD陰性受血者在第一次接受RhD陽性血時是安全的，但之後會在體內產生RhD抗體，在第二次接受RhD陽性血輸注的時候就會發生溶血反應，造成嚴重的輸血不良反應。科學家所說的由「陽」轉「陰」，就是設法將RhD陽性血紅細胞表面的抗原D遮蔽起來，避免其與抗體發生反應。 「我們是在給一個活的細胞『穿衣服』，穿上之後，除了遮蔽抗體，還不能影響它的細胞膜流動性與變形能力，細胞的生物功能也不能受到影響。」王本說。RhD是鑲嵌在紅細胞膜上的一個跨膜蛋白，相比之前提出的給紅細胞「穿」聚多巴胺「外套」，研究團隊需要探索更精細和優化的操作。 經過多年攻關，研究團隊正式發布了紅細胞的新款「外套」——他們找到了更好的「布料」，發明了更優的「裁剪」方法，成功將RhD陽性紅細胞轉變成RhD陰性紅細胞，新型通用紅細胞可以無需RhD血型匹配即可進行應急輸血。 讓我們仔細觀察這件神奇的「外套」。 研究者讓一種類似於細胞膜骨架分子——磷脂的分子在細胞膜上錨定組裝，然後催化水凝膠單體發生交聯，在RhD抗原的表面形成一層納米級的三維水凝膠支架。「這個支架大概200納米厚，它鑲嵌在紅細胞膜上，遮蔽了目標抗體，同時不影響細胞的柔韌性。」王本說，「紅細胞只有在具有一定的柔韌性即變形能力的前提下，才能在血管中自由穿梭。」 為了驗證「外套」的安全性與有效性，研究團隊設計了進一步的動物實驗： 第一項實驗是小鼠的三次異體輸血實驗。實驗結果顯示：三次輸血，「穿外套」的RhD陽性紅細胞在小鼠體內的存留時間、半衰期和未做處理的小鼠紅細胞相當。「這一實驗說明，工程改造的紅細胞在體內的活力非常不錯。」研究團隊成員、博士生趙玥綺說。 第二項實驗旨在檢驗RhD抗原遮蔽效果。人RhD陽性紅細胞和改造過的人陽性紅細胞分別被輸入紐西蘭大白兔體內，前者會讓兔體內產生針對RhD抗原的抗體，但是穿著「外套」的人RhD陽性紅細胞輸注後就不會讓兔體內產生RhD抗體。「我們在輸血後4周內沒有看到抗體產生，可以認為遮蔽效果還在。」趙玥綺說，隨後，紅細胞會在脾臟被代謝清除掉。 臨床需求強烈，應用場景豐富 專家表示，血型抗原的秘密被揭示以後，同型輸血100多年來始終是臨床上首選甚至唯一的選擇。幾乎在血型發現的同時，人們就在問：是否可能開發出安全可靠的血型轉換方法，以適用應急輸血，緩解用血需求。這是一項古老而艱巨的挑戰，目前全世界從事這方面研究的實驗室或許不到10家。 當前，儘管醫療機構開展了一系列「熊貓血」獻血員的登記與動員工作，但仍不能滿足臨床需要。在形勢危急的情況下，若一時供應不上陰性血液，有時也只能以搶救生命為先，輸注陽性血。研究團隊在實驗過程中，向浙大醫學院附屬第一醫院和附屬第二醫院申請RhD陰性血樣本的援助，但獲取血源非常困難，均需要經過漫長的等待，這更加堅定了他們需要做好這個課題的決心。 2019年，曾有研究者提出用RhD基因敲除手段構建RhD陰性人紅細胞，初步在細胞實驗上證實了將RhD陽性紅細胞轉變為陰性的可能性，不過未見到體內實驗的驗證。還有加拿大科學家用兩種腸道細菌產出的酶，通過酶切的方法將A型血轉變成O型血。王本說，這是在血型轉換方面做出的一項可喜的工作，但是，酶切這一方法或許不適合RhD陽性到陰性的轉換，因為RhD抗原鑲嵌在紅細胞膜內部，是一個跨膜蛋白，如果用酶切的方式切割的話，紅細胞膜也會跟著遭到破壞。 唐睿康表示，用「穿外套」的辦法改造細胞，更好地保持了細胞膜的流動性和變形能力，在保證紅細胞膜結構的前提下最大限度保持紅細胞的生物功能。這也是這項科研技術最大的挑戰所在。 研究團隊成員、浙大二院輸血科醫師廖昭平負責從臨床需求出發設計動物實驗，他對細胞修飾技術用於製造「萬能血」的應用前景抱有很大信心。廖昭平認為，這一技術至少存在三種應用前景。第一是緩解臨床「熊貓血」供需矛盾。比如，現在可能不少「熊貓血」媽媽有二胎需求，萬一發生產婦大出血，使用人造的通用「熊貓血」就能避免產婦體內產生RhD抗體。第二種情況是，臨床上進行異體同型輸血時，存在受血者和獻血員血液不匹配的情況，這一細胞修飾術有望在短時間內製造更為匹配的血液。第三種情況是，國家和地方血庫的庫存有時會出現某種血型特別短缺的情況，這時也可考慮利用該技術把富餘的血型轉換成短缺的血型，滿足臨床所需。 浙大一院血液科專家主鴻鵠教授認為，這項研究因應目前臨床上強勁的需求，有很好的轉化應用價值。同時他也提醒，從基礎研究取得進展到臨床應用還有很長一段路要走，需要進一步在靈長類動物中進行安全性和有效性研究，在此基礎上再開展人體臨床試驗。

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博客來 https://www.books.com.tw/exep/assp.php/888words/products/0010648648

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