Revolution in der Blutspende? Enzyme eröffnen neuen Weg zu universellem Spenderblut
Forscher haben Enzyme entdeckt, die Hindernisse aus dem Weg räumen, die der Entwicklung von universellem Spenderblut im Wege standen
Die Suche nach universellem Spenderblut hat einen entscheidenden Schritt nach vorne gemacht. Forscher der Technischen Universität Dänemark (DTU) und der Universität Lund haben Enzyme entdeckt, die, wenn sie mit roten Blutkörperchen vermischt werden, in der Lage sind, bestimmte Zucker zu entfernen, die die A- und B-Antigene der menschlichen ABO-Blutgruppen bilden. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht worden .
Die Antigene der ABO-Blutgruppe, die auf der Oberfläche der roten Blutkörperchen zu finden sind, befinden sich auch auf der Schleimhaut, die die Oberfläche des Darms auskleidet. Forscher haben ein spezialisiertes menschliches Darmbakterium und dessen Fähigkeit, diese Antigene als Nährstoffe zu nutzen, genutzt, um zwei Enzymmischungen zu entdecken und zu entwickeln, die rote Blutkörperchen der Gruppen A und B in universelles Spenderblut umwandeln.
Graphic: Mathias Jensen, postdoc at DTU.
"Die neuen Enzymcocktails entfernen zum ersten Mal nicht nur die gut beschriebenen A- und B-Antigene, sondern auch erweiterte Varianten, die bisher nicht als problematisch für die Transfusionssicherheit erkannt wurden. Wir stehen kurz davor, universelles Blut von Spendern der Gruppe B herstellen zu können, während die Umwandlung des komplexeren Blutes der Gruppe A noch nicht abgeschlossen ist. Wir konzentrieren uns jetzt darauf, im Detail zu untersuchen, ob es noch weitere Hindernisse gibt und wie wir unsere Enzyme verbessern können, um das ultimative Ziel der universellen Blutproduktion zu erreichen", sagt Professor Maher Abou Hachem, der die Studie an der DTU leitet und einer der führenden Wissenschaftler hinter der Entdeckung ist.
Er erklärt, dass die Entdeckung das Ergebnis einer Kombination der Fachkenntnisse von DTU-Forschern auf dem Gebiet der Enzyme aus der menschlichen Darmmikrobiota und Forschern der Universität Lund auf dem Gebiet der kohlenhydratbasierten Blutgruppen und der Transfusionsmedizin ist.
Hoher Bedarf an Spenderblut
Menschliche rote Blutkörperchen tragen spezifische komplexe Zuckerstrukturen (Antigene), die die vier ABO-Blutgruppen A, B, AB und O definieren. Diese Antigene steuern die Kompatibilität zwischen Spendern und Empfängern für sichere Bluttransfusionen und Organtransplantationen. Das Spenderblut wird auf Krankheitsmarker und die wichtigsten Blutgruppen untersucht. Anschließend kann es bis zu 42 Tage lang gekühlt gelagert werden.
Der Bedarf an Spenderblut ist hoch, da der Anteil älterer Menschen an der Bevölkerung zunimmt und sich immer mehr Patienten blutintensiven medizinischen Eingriffen unterziehen müssen. Die erfolgreiche Umwandlung der Blutgruppen A oder B in ABO-Universalspenderblut kann die Logistik und die Kosten, die derzeit mit der Lagerung von vier verschiedenen Blutgruppen verbunden sind, deutlich reduzieren. Darüber hinaus wird die Entwicklung von universellem Spenderblut zu einem größeren Angebot an Spenderblut führen, indem die Verschwendung von Blut, das sich seinem Verfallsdatum nähert, verringert wird.
Der Grund, warum die A- und B-Antigene entfernt werden müssen, um universelles Spenderblut herzustellen, ist, dass sie lebensbedrohliche Immunreaktionen auslösen können, wenn sie nicht passenden Empfängern transfundiert werden.
Das Konzept der Verwendung von Enzymen zur Herstellung von Universalspenderblut wurde vor mehr als 40 Jahren eingeführt. Seitdem wurden leistungsfähigere Enzyme zur Entfernung der A- und B-Antigene entdeckt, aber die Forscher sind immer noch nicht in der Lage, alle Immunreaktionen im Zusammenhang mit dem Blut zu erklären oder zu beseitigen, weshalb diese Enzyme in der klinischen Praxis immer noch nicht verwendet werden.
Enzyme aus dem Darm
Die Forschergruppen der DTU und der Universität Lund sind neue Wege gegangen, um Enzyme zu finden, die sowohl die A- und B-Blutantigene als auch die Zucker, die sie blockieren, entfernen können. Die Forschungsteams entdeckten neue Enzymmischungen aus dem menschlichen Darmbakterium Akkermansia muciniphila, das sich durch den Abbau des Schleims ernährt, der die Oberfläche des Darms bedeckt. Es stellte sich heraus, dass diese Enzyme besonders effizient sind, da die komplexen Zucker an der Oberfläche der Darmschleimhaut eine chemische Ähnlichkeit mit denen an der Oberfläche von Blutzellen aufweisen.
"Das Besondere an der Schleimhaut ist, dass die Bakterien, die sich von diesem Material ernähren können, oft über maßgeschneiderte Enzyme verfügen, um die Zuckerstrukturen der Schleimhaut abzubauen, zu denen auch die ABO-Antigene der Blutgruppe gehören. Diese Hypothese hat sich als richtig erwiesen", sagt Maher Abou Hachem.
Die Forscher testeten in dieser Studie 24 Enzyme, mit denen sie Hunderte von Blutproben verarbeiteten.
"Universelles Blut ermöglicht eine effizientere Nutzung des Spenderblutes und verhindert, dass versehentlich ABO-inkongruente Transfusionen verabreicht werden, was beim Empfänger zu potenziell tödlichen Folgen führen kann. Wenn wir ABO-universelles Spenderblut herstellen können, werden wir die Logistik des Transports und der Verabreichung sicherer Blutprodukte vereinfachen und gleichzeitig die Blutverschwendung minimieren", sagt Professor Martin L. Olsson, der Leiter der Studie an der Universität Lund.
Die Forscher der DTU und der Universität Lund haben die neuen Enzyme und die Methode zur Enzymbehandlung zum Patent angemeldet und erwarten in den nächsten dreieinhalb Jahren weitere Fortschritte in ihrem neuen gemeinsamen Projekt. Wenn das Konzept erfolgreich ist, muss es in kontrollierten Patientenversuchen getestet werden, bevor eine kommerzielle Produktion und klinische Anwendung in Betracht gezogen werden kann.
Das ursprüngliche Forschungsprojekt wird durch den Unabhängigen Forschungsfonds Dänemark (Technologie und Produktionswissenschaften, FTP), den Schwedischen Forschungsrat, ALF-Zuschüsse der schwedischen Regierung und der Provinzräte sowie die Knut und Alice Wallenberg Stiftung und den Forschungsfonds Dänemark, Naturwissenschaften, FNU) finanziert, während das neue fortgesetzte Projekt von der Novo Nordisk Stiftung, Interdisziplinäres Synergieprogramm, finanziert wird.
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Originalveröffentlichung
Mathias Jensen, Linn Stenfelt, Jennifer Ricci Hagman, Michael Jakob Pichler, Julia Weikum, Tine Sofie Nielsen, Annika Hult, Jens Preben Morth, Martin L. Olsson, Maher Abou Hachem; "Akkermansia muciniphila exoglycosidases target extended blood group antigens to generate ABO-universal blood"; Nature Microbiology, 2024-4-29
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