Enzymen ontdekt om universeel donorbloed te maken

Onderzoekers van de DTU en de Universiteit van Lund hebben enzymen ontdekt die, wanneer ze worden gemengd met rode bloedcellen, specifieke suikers kunnen verwijderen die de A- en B-antigenen in het menselijke ABO-bloedgroepsysteem vormen. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Microbiology.

"Voor het eerst verwijderen de nieuwe enzymcocktails niet alleen de bekende A- en B-antigenen, maar ook uitgebreide varianten die voorheen niet als problematisch voor transfusieveiligheid werden herkend. We zijn bijna klaar met de productie van universeel bloed van donoren met type B, hoewel er nog werk moet worden verricht om het complexere type A-bloed om te zetten", aldus professor Maher Abou Hashem, hoofd van de studie aan de DTU en een van de toonaangevende wetenschappers achter de ontdekking.

Hij merkt op dat deze ontdekking het resultaat is van een combinatie van de expertise van DTU-onderzoekers op het gebied van enzymen uit de menselijke darmflora en onderzoekers van de Universiteit van Lund op het gebied van koolhydraatgroepen in het bloed en transfusiegeneeskunde.

Grote vraag naar donorbloed

Menselijke rode bloedcellen dragen specifieke complexe suikerstructuren (antigenen) die de vier ABO-bloedgroepen definiëren: A, B, AB en O. Deze antigenen controleren de compatibiliteit tussen donoren en ontvangers voor veilige bloedtransfusies en orgaantransplantaties. Donorbloed wordt getest op ziektemarkers en belangrijke bloedgroepen en kan vervolgens tot 42 dagen in de koelkast worden bewaard.

De behoefte aan donorbloed is groot vanwege het toenemende aandeel ouderen en het toenemende aantal patiënten dat medische ingrepen ondergaat waarvoor aanzienlijke hoeveelheden bloed nodig zijn. Succesvolle conversie van bloedgroep A of B naar universeel ABO-donorbloed kan de logistieke en financiële kosten die gepaard gaan met de opslag van vier verschillende bloedgroepen aanzienlijk verlagen.

Bovendien zal de ontwikkeling van universeel donorbloed de voorraad donorbloed vergroten, doordat de hoeveelheid bloed waarvan de houdbaarheidsdatum nadert, wordt verminderd.

De noodzaak om A- en B-antigenen te verwijderen om universeel donorbloed te creëren, wordt verklaard door het feit dat ze levensbedreigende immuunreacties kunnen veroorzaken als ze worden getransfundeerd bij verkeerde ontvangers.

Het concept om enzymen te gebruiken voor de productie van universeel donorbloed werd meer dan 40 jaar geleden voorgesteld. Sindsdien zijn er enzymen ontdekt die A- en B-antigenen effectiever verwijderen, maar onderzoekers kunnen nog steeds niet alle immuunreacties die met bloed gepaard gaan, verklaren of elimineren. Daarom worden deze enzymen nog niet in de klinische praktijk gebruikt.

Enzymen uit de darmen

Onderzoeksteams van de DTU en de Universiteit van Lund hebben een nieuwe route ingeslagen om enzymen te vinden die zowel de A- als B-bloedantigenen en de suikers die deze blokkeren, kunnen verwijderen. De onderzoeksteams hebben nieuwe enzymmengsels ontdekt van de darmbacterie Akkermansia muciniphila, die leeft van het afbreken van het slijm dat het darmoppervlak bedekt.

Deze enzymen blijken uiterst effectief te zijn, omdat de complexe suikers op het oppervlak van het darmslijmvlies chemisch gezien lijken op de suikers op het oppervlak van bloedcellen.

"Het bijzondere van het slijmvlies is dat bacteriën die op dit materiaal kunnen leven, vaak over speciaal geselecteerde enzymen beschikken om de suikerstructuren van het slijmvlies af te breken, waaronder de ABO-bloedgroepantigenen. Deze hypothese bleek te kloppen", aldus Hashem.

De onderzoekers testten in deze studie 24 enzymen, die ze gebruikten om honderden bloedmonsters te verwerken.

De ABO-bloedgroepantigenen die op het oppervlak van rode bloedcellen voorkomen, zijn ook aanwezig in de darmwand. De onderzoekers gebruikten een gespecialiseerde darmbacterie en diens vermogen om deze antigenen als voedingsstoffen te gebruiken om twee enzymmengsels te ontwikkelen die rode bloedcellen van type A en B omzetten in universeel donorbloed. Afbeelding: Matthias Jensen, postdoc aan de DTU. Bron: Matthias Jensen, postdoc aan de DTU.

Universeel bloed zorgt voor een efficiënter gebruik van donorbloed en helpt bovendien fouten te voorkomen bij het transfunderen van bloed met incompatibele ABO-groepen, die anders potentieel fatale gevolgen voor de ontvanger zouden kunnen hebben.

"Als we universeel ABO-donorbloed kunnen creëren, vereenvoudigen we de logistiek van het transport en gebruik van veilige bloedproducten en minimaliseren we het bloedverlies", aldus professor Martin L. Olsson, hoofd van het onderzoek aan de Universiteit van Lund.

De onderzoekers van DTU en de Universiteit van Lund hebben patent aangevraagd op de nieuwe enzymen en hun verwerkingsmethode en verwachten de komende drieënhalf jaar verdere vooruitgang in deze richting te boeken in hun nieuwe gezamenlijke project. Indien succesvol, moet het concept worden getest in gecontroleerde klinische studies voordat het in aanmerking komt voor commerciële productie en klinisch gebruik.