Ove jeseni na Nacionalnom kongresu Američkog društva kemičara (American Chemical Society, ACS) ekipa znanstvenika s vankuverskog Sveučilišta British Columbia (UBC) predstavila je rezultate svog istraživanja enzima crijevnih bakterija, posebice onih koji razgrađuju antigene A i B s površine crvenih krvnih stanica, eritrocita.

A, B, AB, 0

Podsjetimo se: ljudski eritrociti na svojoj površini imaju dva tipa antigena, ugljikohidratnih molekula simplificirano nazvanih „A“ i „B“. Ovisno o tome nosi li pojedina osoba na svojim eritrocitima antigen A ili B ili oba (AB) ili pak nijedan od njih (što se označava kao 0, nula), eritrocite svrstavamo u krvne grupe svima poznatog AB0-sustava.

Ti ugljikohidrati se u imunološkom smislu ponašaju kao tkivni (transplantacijski) antigeni, a kako transfuzija krvi nije ništa drugo nego transplantacija „tekućeg organa“ iz čovjeka u čovjeka, pojava nepodudaranja krvnih grupa pri transfuziji je u stvari odbacivanje antigenski neprihvatljivog organa. Iz tog razloga su samo neke kombinacije davanja i primanja krvi uzajamno podudarne pri transfuziji (vidi tablicu).

Krv jest tkivo i organ, ali je i lijek. Krv spašava živote. Iako ju je moguće u medicinski propisanim uvjetima konzervirati i na određeno vrijeme sačuvati, ipak se povremeno dogodi nedostatak određenih krvnih grupa „na lageru“ transfuzioloških banaka i tada se ponajviše traži spasonosna krvna grupa 0 kao univerzalni donor. No, nekada su potrebe za krvlju tako velike da niti donora s nultom grupom nema dovoljno.

Glad za krvlju

Potražnja za krvlju kompatibilne krvne grupe je u suvremenom svijetu sve veća, a do proizvodnje umjetne, sintetičke krvi nas dijeli još nekoliko desetljeća - ako to ikada uopće bude u potpunosti ostvareno. Sve prisutniji nedostatak krvnih zaliha, svojevrsna suvremena „glad za krvlju“, navela je istraživače na pronalaženje prirodnijih, a jednostavnijih i jeftinijih rješenja tog problema.

Osnovna ideja enzimske pretvorbe krvnih grupa je jednostavna: ako bismo s površine eritrocita mogli ukloniti A i B antigene (koji su u biokemijskom smislu jednostavni šećeri, ugljikohidrati), onda možemo pretvoriti A, B ili AB-krv u nultu krv, upravo onu koja na sebi nema antigene. A ako nema antigene, na nju imunološki sustav primatelja prilikom transfuzije ne reagira i ne može biti "odbačena".

Znanstvenici već više godina pokušavaju enzimatski kontroliranim biokemijskim procesima „transformirati“ doniranu krv u univerzalni, nulti tip, no dosadašnje metode su bile komplicirane i skupe, pa još uvijek traje potraga za učinkovitim načinima koje bi pritom bili i ekonomični, selektivni, a u zdravstvenom smislu sigurni i pouzdani.

Metagenomski lov na enzime

U istraživačkom laboratoriju na UBC korištena je metagenomika, posebna metoda proučavanja genske strukture bakterija. Metagenomika iz mješavine mikroorganizama pronađenih u određenom ekosustavu izdvaja cjelokupnu DNK svih postojećih bakterija.

Iz određenog okoliša se uzimaju uzorci milijuna mikroorganizama bez potrebe za uzgojem čistih, pojedinačnih bakterijskih kultura. Potom se genetski modificirana Escherichia coli - omiljena laboratorijska bakterija modernih genetičara - koristi da iz tog ogromnog zajedničkog bazena bakterijskih DNK izdvoji samo one bakterije čiji geni kodiraju enzime za razgradnju ugljikohidratnih antigena na eritrocitnoj membrani.

U prvim (ne baš uspješnim) pokušajima metagenomskog „lova“ na takve enzime korištena je DNK izolirana iz komaraca i pijavica, dakle onih životinja koje same proizvode vlastite enzime za razgradnju krvi kojom se hrane. Nakon višestrukih pokušaja i pogrešaka na kraju se kao najpogodniji kandidat za proizvodnju enzima ipak pokazao mikrobiom ljudskoga crijeva, odnosno bakterije koje su dio naše prirodne crijevne flore.

Naše crijevne bakterije - uz ostale brojne funkcije - razgrađuju i složene glikolizirane proteine (spojeve ugljikohidrata i bjelančevina) nazvane mucini, pomažući tako našoj probavi, pritom koristeći ugljikohidratnu komponentu mucina kao vlastitu hranu. Ono što je značajno u ovoj priči je da su mucinski ugljikohidrati strukturalno vrlo slični antigenima A i B na ljudskim eritrocitima.

Istraživači su proučavali one enzime koje crijevne bakterije koriste za razgradnju uglljikohidrata u molekulama mucina i pritom su otkrili veliku skupinu enzima koji su tridesetak puta učinkovitiji u uklanjanju antigena s crvenih krvnih stanica od ranije proučavanih enzimskih „kandidata“.

Usmjerena evolucija specijaliziranih bakterija

Trenutno je u tijeku validacija tih bakterijskih enzima u UBC-ovom Centru za istraživanje krvi (Centre for Blood Research) i testiranje njihovog potencijala za kliničko ispitivanje na ljudima.

Osim toga, razvija se metoda tzv. usmjerene evolucije, laboratorijske tehnologije proizvodnje proteina koja simulira prirodnu evoluciju s ciljem stvaranja odabranih, usko specijaliziranih crijevnih bakterija s najučinkovitijim omjerom proizvodnje enzima za uklanjanje antigenskih ugljikohidratnih molekula s eritrocita.

Iako ovakav sustav „sintetiziranja univerzalne krvne grupe“ još mora proći višestruka pretklinička i klinička ispitivanja kako bi se osigurala željena učinkovitost u primjeni i minimizirale neželjene nuspojave, već i sada - po prvim rezultatima - crijevno-bakterijska enzimska preobrazba ljudskih krvnih grupa djeluje vrlo obećavajuće.

^{Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.}