Enzyme zur Herstellung von Universalspenderblut entdeckt

Forscher der DTU und der Universität Lund haben Enzyme entdeckt, die in Verbindung mit roten Blutkörperchen bestimmte Zucker entfernen können, die die A- und B-Antigene im menschlichen AB0-Blutgruppensystem bilden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht.

„Zum ersten Mal entfernen die neuen Enzymcocktails nicht nur die bekannten A- und B-Antigene, sondern auch erweiterte Varianten, die bisher nicht als problematisch für die Transfusionssicherheit galten. Wir stehen kurz davor, universelles Blut von Spendern der Blutgruppe B zu produzieren, obwohl noch Arbeit nötig ist, um das komplexere Blut der Blutgruppe A umzuwandeln“, sagt Professor Maher Abou Hashem, Leiter der Studie an der DTU und einer der führenden Wissenschaftler hinter der Entdeckung.

Er weist darauf hin, dass diese Entdeckung das Ergebnis einer Kombination aus Fachwissen von DTU-Forschern im Bereich Enzyme der menschlichen Darmmikrobiota und Forschern der Universität Lund auf dem Gebiet der Blutkohlenhydratgruppen und Transfusionsmedizin sei.

Hohe Nachfrage nach Spenderblut

Menschliche rote Blutkörperchen tragen spezifische komplexe Zuckerstrukturen (Antigene), die die vier ABO-Blutgruppen definieren: A, B, AB und O. Diese Antigene bestimmen die Kompatibilität zwischen Spendern und Empfängern für sichere Bluttransfusionen und Organtransplantationen. Spenderblut wird auf Krankheitsmarker und wichtige Blutgruppen getestet und kann anschließend bis zu 42 Tage gekühlt aufbewahrt werden.

Der Bedarf an Spenderblut ist aufgrund des zunehmenden Anteils älterer Menschen und der steigenden Zahl von Patienten, die sich medizinischen Eingriffen unterziehen, die erhebliche Blutmengen erfordern, hoch. Die erfolgreiche Konvertierung der Blutgruppen A oder B in universelles ABO-Spenderblut kann die logistischen und finanziellen Kosten, die mit der Lagerung von vier verschiedenen Blutgruppen verbunden sind, erheblich reduzieren.

Darüber hinaus wird die Entwicklung eines universellen Spenderbluts die Versorgung mit Spenderblut erhöhen, indem die Menge an Blut, dessen Haltbarkeitsdatum bald erreicht ist, reduziert wird.

Die Notwendigkeit, A- und B-Antigene zu entfernen, um universelles Spenderblut zu erzeugen, erklärt sich aus der Tatsache, dass sie bei einer Transfusion in ungeeignete Empfänger lebensbedrohliche Immunreaktionen hervorrufen können.

Das Konzept, Enzyme zur Herstellung von Universalspenderblut zu verwenden, wurde vor über 40 Jahren vorgeschlagen. Seitdem wurden Enzyme entdeckt, die A- und B-Antigene wirksamer entfernen können. Allerdings können Forscher noch immer nicht alle mit Blut verbundenen Immunreaktionen erklären oder eliminieren, sodass diese Enzyme in der klinischen Praxis noch nicht eingesetzt werden.

Enzyme aus dem Darm

Forschungsteams der DTU und der Universität Lund haben einen neuen Weg bei der Suche nach Enzymen beschritten, die sowohl die A- und B-Blutantigene als auch die sie blockierenden Zucker entfernen können. Die Forscherteams entdeckten neue Enzymmischungen aus dem Darmbakterium Akkermansia muciniphila, das vom Abbau des Schleims auf der Darmoberfläche lebt.

Diese Enzyme erwiesen sich als äußerst wirksam, da die komplexen Zucker auf der Oberfläche der Darmschleimhaut chemisch denen auf der Oberfläche von Blutzellen ähneln.

„Die Besonderheit der Schleimhaut besteht darin, dass Bakterien, die auf diesem Material leben können, oft über speziell ausgewählte Enzyme verfügen, um die Zuckerstrukturen der Schleimhaut, einschließlich der ABO-Blutgruppenantigene, abzubauen. Diese Hypothese erwies sich als richtig“, sagt Hashem.

Die Forscher dieser Studie testeten 24 Enzyme, mit denen sie Hunderte von Blutproben verarbeiteten.

Die ABO-Blutgruppenantigene auf der Oberfläche roter Blutkörperchen sind auch in der Darmschleimhaut vorhanden. Die Forscher nutzten ein spezialisiertes Darmbakterium und dessen Fähigkeit, diese Antigene als Nährstoffe zu nutzen, um zwei Enzymmischungen zu entwickeln, die rote Blutkörperchen der Typen A und B in Universalspenderblut umwandeln. Grafik: Matthias Jensen, Postdoc an der DTU. Quelle: Matthias Jensen, Postdoc an der DTU.

„Universal Blood ermöglicht eine effizientere Nutzung des Spenderbluts und trägt auch dazu bei, Fehler bei der Transfusion von Blut mit inkompatiblen ABO-Gruppen zu vermeiden, die andernfalls möglicherweise tödliche Folgen für den Empfänger haben könnten.

„Wenn es uns gelingt, universelles ABO-Spenderblut herzustellen, vereinfachen wir die Logistik für den Transport und die Verwendung sicherer Blutprodukte und minimieren gleichzeitig den Blutverlust“, sagt Professor Martin L. Olsson, Leiter der Studie an der Universität Lund.

Die Forscher der DTU und der Universität Lund haben die neuen Enzyme und ihr Verarbeitungsverfahren zum Patent angemeldet und erwarten in ihrem neuen Gemeinschaftsprojekt in den nächsten dreieinhalb Jahren weitere Fortschritte in dieser Richtung. Im Erfolgsfall muss das Konzept in kontrollierten klinischen Studien getestet werden, bevor es für die kommerzielle Produktion und den klinischen Einsatz in Betracht gezogen werden kann.