Enzyme zur Herstellung von Universalspenderblut entdeckt

Forscher der DTU und der Universität Lund haben Enzyme entdeckt, die, wenn sie mit roten Blutkörperchen vermischt werden, in der Lage sind, die spezifischen Zucker zu entfernen, aus denen die A- und B-Antigene im menschlichen ABO-Blutgruppensystem bestehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht.

„Zum ersten Mal entfernen neue Enzymcocktails nicht nur die bekannten A- und B-Antigene, sondern auch fortgeschrittene Varianten, die bisher nicht als problematisch für die Transfusionssicherheit erkannt wurden. Wir sind kurz davor, universelles Blut von Spendern der Blutgruppe B zu produzieren, obwohl noch Arbeit an der Transformation der komplexeren Gruppe A zu leisten ist“, sagt Professor Maher Abou Hashem, Leiter der Forschung an der DTU und einer der führenden Wissenschaftler hinter dieser Entdeckung.

Er weist darauf hin, dass diese Entdeckung das Ergebnis der Kombination der Expertise von DTU-Forschern über Enzyme der menschlichen Darmmikrobiota und Forschern der Universität Lund auf dem Gebiet der Kohlenhydratblutgruppen und der Transfusionsmedizin war.

Hoher Bedarf an Spenderblut

Menschliche rote Blutkörperchen tragen spezifische komplexe Zuckerstrukturen (Antigene), die die vier ABO-Blutgruppen bestimmen: A, B, AB und O. Diese Antigene steuern die Kompatibilität zwischen Spendern und Empfängern für eine sichere Bluttransfusion und Organtransplantation. Gespendetes Blut wird auf Krankheitsmarker und wichtige Blutgruppen getestet und kann dann bis zu 42 Tage lang gekühlt aufbewahrt werden.

Der Bedarf an gespendetem Blut ist hoch, da immer mehr Menschen älter werden und sich mehr Patienten medizinischen Eingriffen unterziehen, die große Mengen Blut erfordern. Die erfolgreiche Umwandlung der Blutgruppen A oder B in universelles ABO-Spenderblut kann die logistischen und finanziellen Kosten, die mit der Lagerung von vier verschiedenen Blutgruppen verbunden sind, erheblich senken.

Darüber hinaus wird die Entwicklung der universellen Blutspende die Versorgung mit Spenderblut erhöhen, indem die Menge an Blut, das kurz vor dem Verfallsdatum steht, reduziert wird.

Die Notwendigkeit, A- und B-Antigene zu entfernen, um eine universelle Blutspende zu ermöglichen, besteht darin, dass sie lebensbedrohliche Immunreaktionen verursachen können, wenn sie an ungeeignete Empfänger transfundiert werden.

Das Konzept, Enzyme zur Herstellung von universellem Spenderblut zu verwenden, wurde vor mehr als 40 Jahren vorgeschlagen. Seitdem wurden Enzyme entdeckt, die A- und B-Antigene effizienter entfernen können, aber die Forscher können noch immer nicht alle mit Blut verbundenen Immunreaktionen erklären oder eliminieren, und daher werden diese Enzyme in der klinischen Praxis noch immer nicht eingesetzt. p>

Enzyme aus dem Darm

Forschungsteams der DTU und der Universität Lund haben einen neuen Weg eingeschlagen, um Enzyme zu finden, die sowohl die Blutantigene A und B als auch die Zucker, die sie blockieren, entfernen können. Die Forschungsteams haben neue Enzymmischungen aus dem Darmbakterium Akkermansia muciniphila entdeckt, das sich ernährt, indem es den Schleim zersetzt, der die Oberfläche des Darms bedeckt.

Diese Enzyme erwiesen sich als äußerst wirksam, da die komplexen Zucker auf der Oberfläche der Darmschleimhaut chemisch denen auf der Oberfläche von Blutzellen ähnlich sind.

„Die Besonderheit der Schleimhaut ist, dass die Bakterien, die auf diesem Material leben können, oft speziell ausgewählte Enzyme haben, um die Zuckerstrukturen der Schleimhaut abzubauen, darunter auch ABO-Blutgruppenantigene. Diese Hypothese erwies sich als richtig“, sagt Hashem. p>

Die Forscher dieser Studie testeten 24 Enzyme, mit denen sie Hunderte von Blutproben verarbeiteten.

ABO-Blutgruppenantigene, die sich auf der Oberfläche der roten Blutkörperchen befinden, sind auch auf der Darmschleimhaut vorhanden. Die Forscher nutzten ein spezialisiertes Darmbakterium und seine Fähigkeit, diese Antigene als Nährstoffe zu verwenden, um zwei Enzymmischungen zu entwickeln, die rote Blutkörperchen der Gruppen A und B in Universalspenderblut umwandeln. Grafik: Matthias Jensen, Postdoc an der DTU. Quelle: Matthias Jensen, Postdoc an der DTU.

„Universales Blut wird eine effizientere Nutzung des Spenderbluts ermöglichen und auch dazu beitragen, Transfusionsfehler mit inkompatiblen ABO-Gruppen zu vermeiden, die andernfalls möglicherweise tödliche Folgen für den Empfänger haben könnten.

„Wenn wir ein universelles ABO-Blutspendesystem schaffen können, vereinfachen wir die Logistik des Transports und der Verwendung sicherer Blutprodukte und minimieren gleichzeitig den Blutverlust“, sagt Professor Martin L. Olsson, Leiter der Studie an der Universität Lund.

Forscher der DTU und der Universität Lund haben ein Patent auf die neuen Enzyme und ihre Verarbeitungsmethode angemeldet und erwarten in ihrem neuen gemeinsamen Projekt in den nächsten dreieinhalb Jahren weitere Fortschritte in dieser Richtung. Bei Erfolg muss das Konzept in kontrollierten klinischen Studien getestet werden, bevor es für die kommerzielle Produktion und den klinischen Einsatz in Betracht gezogen werden kann.