חיידק המעי יכול להחזיק את המפתח לדם אוניברסלי, לחולל מהפכה ברפואת העירוי

מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מיקרוביולוגיה של הטבע הראה כי exoglycosidases מ אקרמנסיה muciniphilaסימביונט מעי, יכול לכוון (מורחב) לאנטיגנים של קבוצת דם כדי לייצר דם ABO אוניברסלי.

התאמת קבוצות דם של תורמים ומקבלים על בסיס אנטיגנים של תאי דם אדומים (RBC) ונוגדנים בפלזמה היא קריטית למניעת תגובות המוליטיות קטלניות. מלאי אוניברסלי של קבוצות O-דם יכול להפחית את התישנות של יחידות הדם, לטפל במחסור בדם ולבטל תופעות לוואי תלויות ABO.

ההמרה של RBCs מקבוצה A או B לקבוצה O (המרה אנזים O (ECO)) הייתה חלוצה באמצעות פולי קפה α-galactosidase בשנת 1982. יתרה מכך, כרייה של ספריית מיקרוביוטה במעיים חשפה מערכת דאצטילאז/α-galactosaminidase רציפה עבור אנטיגן A. הֲמָרָה. קבוצת דם A כוללת שני תת-סוגים (A₁ ו-A₂), עם רמות אנטיגן גבוהות משמעותית עם ה-A₁ תת-סוג בהשוואה ל-A₂.

ניתן להרחיב את האנטיגנים A כדי להניב מבנים של גלקטוז (Gal)-A ו-H מסוג 3. הרחבה נוספת של H סוג 3 מניבה אנטיגן מסוג 3. חוץ מזה, דווח על אנטיגן B מורחב (ExtB) בשנת 2019. הרלוונטיות של אנטיגנים מורחבים לתאימות דם ECO אינה ידועה, ללא אקסוגליקוזידאזות זמינות המכוונות לתוספות.

מחקר: Akkermansia muciniphila exoglycosidases מכוונים לאנטיגנים מורחבים של קבוצת דם כדי ליצור דם ABO אוניברסלי. קרדיט תמונה: קטרינה קון / Shutterstock

המחקר והממצאים

במחקר הנוכחי, החוקרים הראו זאת A. muciniphila אקסוגליקוזידאזות פועלות ביעילות נגד אנטיגנים של קבוצת דם כדי ליצור את קבוצת הדם האוניברסלית ABO. ראשית, הם בחרו אנזימים מועמדים מתוך א. muciniphila כדי להסיר את אנטיגן B. מועמדים ממשפחות הגליקוזידים הידרולאזות 27 (GH27), 36 (GH36) ו-110 (GH110) כללו אמGH27, אמGH36A–C, ו אמGH110A.

פעילות α-galactosidase הוקמה עבור אמGH36C, אמGH110A, ו אמGH27. אמGH110A הראה פעילות נגד ההקססכריד מסוג B מסוג 2. לאחר מכן, הצוות העריך את ההמרה של אנטיגן B על RBCs על ידי אמGH36C, אמGH110A, אמGH27, או אמGH36A במאגר ההמרה (מורכב מגליצין ונתרן כלורי).

לאחר מכן, רמות אנטיגן B נותחו על ידי צביעה חיסונית. רק אמטיפול GH110A דלדל אנטיגנים B לרמות בביקורות שליליות. במיוחד, אמהיעילות של GH110A ירדה ב-50% במי מלח עם פוספטים (PBS) בהשוואה למאגר ההמרה. לאחר מכן, הצוות בחן את הסרת ExtB על ידי אמGH20A–K ומצא את זה בלבד אמGH20I, אמGH20A, ו אמGH20C הסיר את ExtB.

יתר על כן, במינונים נמוכים יותר, אמGH20C היה היעיל ביותר, ואחריו אמGH20A; במיוחד, שני אלה לא הצליחו להסיר את ExtB ב-PBS. לכן, הצוות חקר כיצד ExtB משפיע על הסרת אנטיגן B. בזמן אמהטיפול ב-GH110A דלדל את אנטיגנים B, הוא הפריע לו על ידי מכסת N-acetyl-galactosamine ב-ExtB.

לפיכך, סיר אחד או טיפול רציף עם אמGH110A ו אמGH20A היה חיוני לדלדול אנטיגנים B ו-ExtB. לאחר מכן, החוקרים בחרו שני GH109, ​​כלומר, אמGH109A ו אמGH109B, להמרת אנטיגנים מסוג A ו-A סוג 3. חוץ מזה, אמGH36A נבחר. אמGH36A ו אמGH109A/B נבדקו ב-A₁ ו-A₂ RBCs משלושה תורמים במאגר ההמרה.

אמGH109A הציג את הפעילות הנמוכה ביותר, בעוד אמGH36A היה מעולה. יש לציין שלשני בעלי הביצועים הטובים הייתה יעילות גבוהה יותר במאגר ההמרה מאשר ב-PBS. ניסויים נוספים הצביעו על כך אמGH36A הספיק להמיר אנטיגנים A בתוך 30 דקות במלואם. יש לציין, אנטיגן מסוג 3 הומר על ידי אמGH36A בלבד. הצוות שנבחר אמGH95B ו-α-1,2-fucosidase (ריFuc95) להמרת אנטיגנים מסוג H ו-A₁ מפרידים RBCs.

אמGH95B היה יעיל בצורה יוצאת דופן ב-H סוג 3, בעוד שהאנזים השני לא היה פעיל. אמGH95B היה יעיל גם נגד RBCs שאינם מפרישים; הוא היה מעולה במאגר המרה וב-PBS, בעוד שהאנזים השני העדיף PBS. בין β-1,3-galactosidases, בלבד אמGH35A הסיר את Gal-A ב-A₁ RBCs. חשיפת מבנה גל-A על ידי טיפול משותף עם אמGH95B ו אמGH36A חשף פעילות משכנעת של אמGH35A.

טיפול רציף א₁ RBCs עם אמGH36A, אמGH95B, ו אמGH35A חשף אפיטופים A נוספים, מה שמצדיק שנייה אמטיפול GH36A לייצור RBCs A שלילי. בנוסף, הצוות מצא כי הסרת אנטיגנים B ו-ExtB מ-RBC תורם הפחיתה משמעותית את התגובתיות הממוצעת עם פלזמות מקבוצת O.

כמו כן, דלדול של אנטיגנים A ו-A מורחב הגדיל משמעותית את התאימות בהשוואה להסרת אנטיגן A בלבד. לבסוף, ניתוחים מבניים של אמGH20A ו אמGH110A חשף תחום דמוי מודול קשירת פחמימות (CBM) שלא היה ידוע בעבר ב- אמGH20A. תחום זה היה ייחודי מבחינה מבנית, וחלק רק 8% זהות רצף עם ההומלוג המבני העליון.

מסקנות

יחד, המחקר גילה אנזימים הממירים אנטיגנים מורחבים של קבוצת דם. המרה התרחשה ברמות RBC הגבוהות ביותר (המטוקריט: 38%), בזמן הקצר ביותר (30 דקות) והטמפרטורה הנמוכה ביותר. הצוות העריך כי יידרשו 18 מ"ג ו-8 מ"ג של אנזימים כדי להמיר יחידה אחת או 200 מ"ל של A ו-B RBC, בהתאמה. בסך הכל, ממצאים אלה עשויים להוביל להנדסה רציונלית של אנזימים חזקים יותר כדי להגביר את ההיתכנות והבטיחות של ECO RBCs.

איך חיידקי מעיים יכולים להפוך דם מכל הסוגים לרפואת עירוי אוניברסלית המשנה באופן קיצוני https://t.co/vh63tFzH2Rhttps://t.co/F5lZXwrrhw@NatureMicrobiol pic.twitter.com/KDRTC4spPk

— אריק טופול (@EricTopol) 30 באפריל, 2024