神奇的腸道厭氧菌：能將A型血轉化為O型血？

厭氧菌：A型血->O型血，我能！

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要說現在全世界研究最火熱的課題，腸道微生物組絕對能算一個。隨著科學家們深入研究發現，腸道微生物與人的健康息息相關，與糖尿病、肥胖症等疾病之間都有關聯，甚至還會影響人的心情。腸道微生物數量巨大，對於尋找新的醫療靶點有廣闊的前景。

近日，在《自然·微生物學》（NatureMicrobiology）期刊上，報導了加拿大不列顛哥倫比亞大學的化學生物學家史蒂芬·威瑟斯（Stephen Withers）團隊的研究結果。他們通過篩選後發現，一種名為Flavonifractor plautii的腸道厭氧細菌能夠產生兩種特殊的酶，同時使用這兩種酶可以使A型血轉化為O型血。

每天，全世界各地的醫院都會消耗大量捐獻的血液，用於緊急手術、定期手術和常規輸血。但是，大家都知道必須相同血型的血液才能夠進行輸血，或者O型血可以應急輸給其他血型，這究竟是為什麼呢？加拿大的研究團隊又是怎樣做到改變血型的？

不同血型之間進行輸血會出現大問題。只有30克左右的血細胞不匹配，就有可能會出現血液凝塊或者溶血反應，對於患者來說是災難性甚至是致命的。因此了解捐贈者和接受者的血型至關重要。

人體含有數兆的紅細胞。每一個細胞表面都含有一系列蛋白質和糖類，這些蛋白質和糖類來自父母，也決定了血型——A型、B型、AB型或O型。根據血細胞是否攜帶Rhesus D（RhD）抗原的蛋白質，可以劃分為陽性或陰性。這兩個血型系統（ABO和Rh）就決定了八種主要的血型：^-+-+-+-+

自1660年以來，輸血已經間歇性地實施。但直到1900年才發現血型，之前人們認為血型都是一樣的。1900年，醫生卡爾·蘭德施泰納（Karl Landsteiner）通過實驗證明，一些人的紅細胞與其他人的血漿樣本「反應」，而其他人沒有。這樣，他描述了ABO血型，到目前為止自都是最重要的血型系統和安全的現代輸血的基礎。因為這個傑出貢獻，蘭德施泰納在1930年獲得諾貝爾醫學獎，他後來還發現了RhD抗原。

紅細胞表面的抗原絕非RhD一種。Duffy抗原就是研究較多的另外一種。Duffy抗原的已知功能之一是結合瘧疾寄生蟲間日瘧原蟲（Plasmodium vivax），使其進入紅細胞，然後繁殖使細胞破裂。缺乏Duffy抗原的人的紅細胞對這種寄生蟲的感染更具抵抗力。超過三分之二的非洲裔人缺乏Duffy抗原，這可能是非洲人世代抗瘧疾戰爭中保留的遺傳信息。

與其它血型相比，O型血又被稱為「萬能血」，尤其是O型陰性血，與其他血液之間不會引起個體的免疫排斥反應。因此，醫院急診部門和一些救護車帶有O型陰性血液，因為在緊急情況下，這是一種最安全的血液，可以輸給血型不明的危重病人。

目前，全世界範圍都出現了血液緊缺的困境。進入21世紀，科學家都在研究怎樣能夠去除其他紅細胞表面的抗原生產O型血。來自丹麥哥本哈根大學的生物學家漢裡克·克勞森（Henrik Clausen）進行了最早的探索。他詳細研究了2500種細菌和真菌後發現，一種名為「脆弱擬桿菌」（Bacteroides fragilis）的腸源性細菌能夠產生一種削弱B型抗原的酶，而另一種「腦膜膿毒性菌」（Elizabethkingia meningosepticum）則能夠產生有效去除A型抗原的酶。

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能把血液大量轉換成O型血，這對醫院來說是一個福音。在外傷病例中，沒有足夠的時間確定病人的真實血型，常規性短缺也可能使情況危急，此時醫院就可以使用這種血液。克勞森發現的這兩種酶每90分鐘可製造出8個部門的O型血，這個速度遠遠不夠，而且還需要通過臨床試驗證明這些酶不會損傷血細胞。每個部門血液中的細胞必須全部轉換成O型，即使只有少數的血細胞沒能被轉換，也會引發可怕的免疫反應。

神操作升級：A到O型血的高效轉換

隨著近些年腸道微生物組的不斷深入研究，加拿大不列顛哥倫比亞大學的史蒂芬·威瑟斯帶領他的團隊找到了能夠獲得O型血的新方法。，威瑟斯認為這些與人類共享同一片微環境的生物，很有可能會有分解血型抗原的酶。

最關鍵的原因是，某些腸道細菌能夠「吃」掉類似紅細胞上抗原的物質。這些抗原在腸道內主要負責阻擋腸道細菌進入人體的其他部位，但同時這些腸道微生物就反過來以這些抗原為食，因此某些細菌含有分解A和B抗原的糖苷酶是順理成章的事情。

威瑟斯團隊經過篩選後，在志願者糞便中獲得了19500種腸道基因組DNA。在大腸桿菌中表達後測試活性。原本沒有獲得很好的效果，但是將其中兩種酶同時作用時，奇蹟出現了，A型血表面的抗原被完全去除了。通過微生物資料庫還原，確定這兩種酶是來自一種名叫 Flavonifractor plautii 的菌種。

兩種酶分兩步移除A型抗原

在威瑟斯的實驗中，兩種酶的組合濃度只需要5 μg/ml就能將A抗原完全清除。與克勞森的試驗相比，速率提高了6倍。但還需要進一步確認加入酶處理後，這些O型血液不會再通過別的方式表達A型抗原。血細胞的正常功能是否會發生變化，這正是威瑟斯團隊下一步的工作。

威瑟斯表示他們現在的主要研究對象是A型血，因為與其他幾種血型相比，A型血人群更廣。如果下一步的測試沒有問題，將有可能解決現在面臨的用血困難窘境。

小小的腸道微生物有如此大的作用，它們在人體內無時無刻不在對人產生影響。成人的腸道微生物環境很難發生很大的變化，因此愛自己，就從愛護腸道微生物做起吧！

參考文獻：

1.https://theconversation.com/explainer-what-are-blood-groups-and-why-do-they-matter-62179

2.An enzymatic pathway in the human gutmicrobiome that converts A to universal

O type blood.https://www.nature.com/articles/s41564-019-0469-7.pdf