血液是生命之泉。全球每年需要进行超过1.18亿次的血液捐赠，以满足输血治疗的需求。在输血过程中，确保捐赠者红细胞（RBCs）与受血者之间的血型匹配是至关重要的，以避免可能致命的输血溶血反应。ABO血型系统是输血中的主要免疫学屏障，因为ABO抗原（A和B抗原）的存在可能导致血型不匹配时发生免疫反应。目前，通过检测RBCs表面的ABO糖基和血浆中的抗体来匹配血型，以确保输血安全。然而，这种血型匹配过程复杂且耗时，限制了血液的有效分配和紧急情况下的输血速度。因此，寻找一种能够简化血型匹配过程的方法具有重要意义。一种有吸引力的解决方案是通过酶促转化将RBCs上的ABO糖基转化为通用的O型糖基，从而生成所谓的“通用型血液”，这种血液可以与任何ABO血型的受血者匹配。
2024年4月，丹麦技术大学生物技术与生物医学系科学家Maher Abou Hachem团队联合瑞典隆德大学检验医学系血液与输血医学系科学家Martin L. Olsson团队在《nature microbiology》上发表题为“Akkermansia muciniphila exoglycosidases target extended blood group antigens to generate ABO-universal blood”的研究文章，该研究发现了肠道共生菌Akkermansia muciniphila（AKK）能够降解黏液中的O-糖基，深入探索了AKK中能够转化A和B抗原及其碳水化合物延伸部分的糖苷水解酶，以期开发出一种能够生产通用型输血用血液的新方法。
该研究首先进行酶源筛选和生化评估，从AKK中筛选并评估了23种糖苷水解酶的生化特性，通过一系列体外实验，发现这些酶能显著去除红细胞上的经典及扩展ABO抗原，相比仅转化A或B抗原，能更好地提高与O型血血浆的兼容性。随后，成功确定了7种能够高效地将A型和B型红细胞转化为O型红细胞的外切糖苷酶组合，这些酶组合在测试中表现出色，特别是当它们被混合或组合使用时效果更佳。通过不断优化酶组合和反应条件，最终确定了一组结构独特的外切糖苷酶（AmGH110A和AmGH20A）组合，这种酶组合不仅适用于经典的血型抗原，还适用于扩展的ABO抗原，显著提高了转化效率，进一步提高了转化后红细胞的通用性和安全性。此外，对两种能够转化B抗原的酶进行了结构分析，发现这些酶的结构有助于提高对红细胞上唾液酸聚糖的催化效率，特别揭示了一种以前未知的假定碳水化合物结合模块，这可能有助于解释酶的高效性和特异性，并为未来的酶工程改造和优化提供了重要的理论基础。
总之，该研究证明了Akkermansia muciniphila中的糖苷水解酶在制备通用型输血用血液方面的潜在应用价值。通过精确筛选和组合这些酶，有望实现红细胞表面ABO抗原的全面转化，从而简化血液管理流程，降低ABO血型不匹配输血的风险，为全球输血治疗带来革命性的改变。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41564-024-01663-4