Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Bakteriálny enzým odstráni krvné skupiny a vytvorí univerzálnu krv

Bakteriálny enzým odstráni krvné skupiny a vytvorí univerzálnu krv
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
2. 5. 2024
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Pomocou enzýmov produkovaných baktériou, ktorú má takmer každý vo svojom čreve, vedci odstránili antigény z červených krviniek, ktoré určujú krvnú skupinu. Tým sa dostali na dosah produkcie univerzálnej darcovskej krvi.

Existuje celosvetový nedostatok zásob krvi potrebných na život zachraňujúce transfúzie v dôsledku faktorov, medzi ktoré patrí starnúca populácia s vyšším dopytom po nej a nedostatok dobrovoľných darcov. Avšak aj keby bol dostatočný prísun krvi, nie je to také jednoduché, ako len dať krv.

Každá krvná skupina (A, B alebo AB) sa identifikuje prítomnosťou antigénov A a B pripojených k reťazcom cukru (oligosacharidov) na povrchu červených krviniek. Krvné bunky v skupine O nenesú žiadne antigény. Keď sa podá transfúzia krvi, krvné skupiny darcu a príjemcu sa musia zhodovať. V opačnom prípade imunitný systém napadne a zničí darované krvinky, čo spôsobí potenciálne smrteľnú reakciu.

Výskumníci z Technickej univerzity v Dánsku a Lundskej univerzity vo Švédsku použili enzýmy produkované bežnými črevnými baktériami na odstránenie antigénov A a B z červených krviniek, čím sa dostali o krok bližšie k vytvoreniu univerzálnej darcovskej krvi.

„Nové enzýmové koktaily po prvýkrát nielenže odstraňujú dobre opísané antigény A a B, ale aj rozšírené varianty, ktoré predtým neboli považované za problematické z hľadiska bezpečnosti transfúzií,“ povedal Maher Abou Hachem, spoluzodpovedný autor štúdie a vedec na Katedre biotechnológie a biomedicíny na Technickej univerzite v Dánsku.

Výraz „krvná skupina“ označuje kombináciu antigénov prítomných na povrchu červených krviniek človeka. „Rozšírenými variantmi“ Abou Hachem odkazuje na antigény krvných skupín objavené od doby, keď kanonické štyri antigény boli objavené pred viac ako 120 rokmi. Medzinárodná spoločnosť pre transfúziu krvi (ISBT) definuje systém krvných skupín ako geneticky diskrétny systém jedného alebo viacerých antigénov. V novembri 2023 existovalo 45 rozpoznaných systémov krvných skupín obsahujúcich 362 antigénov červených krviniek, ktoré sú geneticky určené 50-timi génmi.

Baktéria, ktorú vedci skúmali, bola Akkermansia muciniphila, bežný „obyvateľ“ zdravej ľudskej črevnej výstelky. Ako naznačuje jej názov, muciniphila, miluje mucíny, hlavnú zložku hlienu, ktorý tvorí výstelka. Používa enzýmy na rozklad mucínov, aby sa vytvoril zdroj uhlíka, dusíka a energie. Zhodou okolností sa v tejto výstelke črevnej sliznice okrem toho, že sa objavujú na červených krvinkách, sa nachádzajú aj antigény krvných skupín ABO.

King’s College London’s School of Cancer and Pharmaceutical Sciences Cow's milk particles unlock one of medicine’s most challenging puzzles Cow’s milk contains nanoparticles that can be used to deliver disease-modifying RNA therapy orally, according to a new study. With RNA-based drugs currently only administrable by injection, the discovery opens the door to cheaper, more accessible treatments for a range of diseases. One of the biggest challenges researchers face is making injectable medicines into versions that can be taken orally. Oral medications usually fail because they can’t withstand the harsh environment of the gut, which leads to poor bioavailability - a drug’s ability to be absorbed and exert a therapeutic effect on the body. A class of drugs that can only be delivered by injection is RNA therapeutics. Using RNA-based molecules, these drugs manipulate the expression and activity of target molecules, modulating biological pathways to cure or treat a specific condition. RNA therapy allows for the treatment of diseases for which conventional drugs aren’t effective. New research by King’s College London has found that biological nanoparticles in cow’s milk called extracellular vesicles (EV) may be a way of administering important RNA therapies orally. “Oral administration of drugs is the most acceptable, convenient, and usually the cheapest way to take medicines as it doesn’t rely on healthcare professionals,” said Driton Vllasaliu, corresponding author of the study and senior lecturer in pharmaceutics at King’s College London’s School of Cancer and Pharmaceutical Sciences. “The ability to deliver ‘biological’ drugs, such as RNA therapies, is often regarded as the ‘holy grail’ of drug delivery but has remained a stubborn challenge. This study is significant as it suggests oral delivery of RNA drugs using technology based on milk EVs may be possible.” We’ve got EVs; they play a crucial role in cell-cell communication. Most of our cells use EVs – think of them like cellular envelopes – to transport cargo such as proteins, lipids, and nucleic acids, including RNA, across long distances to target cells. They’re surrounded by a protective lipid layer and, importantly, can cross biological barriers. So, the researchers examined whether EVs extracted from cow’s milk could be used as a means of delivering drugs to the problematic gastrointestinal tract. Milk EVs (mEVs) have previously been investigated for their therapeutic potential in irritable bowel disease (IBD) in mouse models. After they’d confirmed that the mEVs crossed the intestinal wall using realistic organoid models of human intestines, the researchers loaded the mEVs with anti-tumor necrosis factor alpha (anti-TNF-a) RNA and administered a single dose to a rat model of inflammatory bowel disease (IBD). TNF-a mediates the intestinal inflammatory process and is one of the main factors implicated in the development of IBD. The treatment reduced the length of a major site of colon inflammation in the rats compared to controls. The significant improvement in the appearance of the colon in the treated group suggested that mEVs successfully delivered functional anti-TNF-a RNA cargo, thereby reducing inflammation and promoting repair of the colon wall. Although the study only considered the effect of RNA-loaded mEVs on IBD, the researchers say the mEVs could be used to treat a broad range of diseases, including heart diseases and diabetes, using orally administered therapeutics. “This could lead to the disruptive and sustainable manufacturing of affordable and accessible oral nucleic acid therapies for a plethora of diseases, leading to great societal impacts,” Vllasaliu said. Moreover, as many people have already been regularly exposed to cow milk EVs, it’s unlikely to trigger an adverse immune response, unlike the synthetic nanoparticles currently used to deliver RNA therapy by injection. The study was published in the Journal of Nanobiotechnology. 4,999 / 5,000 Translation results Translation result Schéma toho, ako bakteriálne enzýmy premieňali červené krvinky skupiny A a B na univerzálneho darcovskú krv.

„Na črevnej sliznici je zvláštne to, že baktérie, ktoré sú schopné žiť na tomto materiáli, majú často na mieru šité enzýmy na rozklad slizničných cukrových štruktúr, ktoré zahŕňajú antigény krvných skupín ABO,“ povedal Abou Hachem.

Vedci testovali 24 bakteriálnych enzýmov na stovkách vzoriek krvi a zistili, že sú vysoko účinné pri premene krvi skupín A a B na krv univerzálneho darcu. Ich pôsobenie bolo účinnejšie proti antigénom B ako antigénom A, pričom jeden kandidát vyčerpal B antigény na negatívne kontrolné hladiny.

„Sme blízko k tomu, aby sme mohli produkovať univerzálnu krv od darcov skupiny B, pričom je stále čo robiť na premene zložitejšej krvi skupiny A,“ povedal Abou Hachem. „Naším cieľom je teraz podrobne preskúmať, či existujú ďalšie prekážky a ako môžeme zlepšiť naše enzýmy, aby sme dosiahli konečný cieľ univerzálnej produkcie krvi.“

Vedci tvrdia, že ich zistenia majú dôležité dôsledky pre budúcnosť krvných transfúzií.

„Univerzálna krv vytvorí efektívnejšie využitie darcovskej krvi a tiež sa vyhne chybnému podávaniu transfúzií, ktoré sa nezhodujú s ABO. To môže inak viesť k potenciálne smrteľným následkom pre príjemcu,“ povedal Martin Olsson, ďalší zodpovedajúci autor štúdie. „Keď dokážeme vytvoriť ABO univerzálnu darcovskú krv, zjednodušíme logistiku prepravy a podávania bezpečných krvných produktov a zároveň minimalizujeme krvný odpad.“

Je potrebné poznamenať, že vedci vo svojej štúdii nespomínajú faktor Rh. Okrem krvnej skupiny je krv ďalej kategorizovaná ako Rh-pozitívna (červené krvinky nesú Rh antigén) alebo Rh-negatívna (nemajú Rh antigén). Niekto môže napríklad povedať, že je „AB negatívny“. Prvá transfúzia Rh-pozitívnej krvi Rh-negatívnemu darcovi spôsobí, že sa u nich vyvinú anti-Rh protilátky, takže následná transfúzia môže vyvolať reakciu, podobnú reakcii vyvolanej podaním krvi skupiny A osobe skupiny B. A tou reakciou je deštrukcia krviniek darcu.

Vedci požiadali o patent na nové enzýmy a spôsob ich liečby. Očakávajú, že v priebehu nasledujúceho tri a pol roka budú pokračovať vo svojich štúdiách, kým prejdú ku kontrolovaným pacientskym skúškam.

Štúdia bola nedávno publikovaná v magazíne Nature Microbiology.