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6月14日是世界献血者日。从城市的大街小巷到偏远的乡村，从年轻的学子到年迈的长者，无数献血者用他们的实质行动解释着人间大爱。他们的善举不只挽救了无数垂危的生命，也为社会健康构筑起了一道坚实的防线。

现在，人类还没办法制造血液，急切需要的血液仍然依靠于别人的捐献。然而，在输血过程中，血型不匹配可能是致命的。有时，即便血库中有足够的血液提供，但因为血型不匹配，仍会致使短缺。

近期，丹麦技术大学的科学家借助肠道中的一种细菌酶成功将A型和b血型液转换为o血型液，这一突破有望缓解血液短缺的问题。

丹麦科学家将A/b血型转换成o血型

（图片来源：参考文献1）

血型——红细胞的身份辨别系统

血型是每一个红细胞我们的“身份辨别系统”，由于它们的表面有特定糖脂、糖蛋白的分子，这类分子构成了抗原。不一样的抗原组合决定了不一样的血型，如A型、B型、AB型和O型。这类抗原像是红细胞的“身份证”，在输血过程中起到至关要紧有哪些用途。

红细胞身份辨别系统示意图

（图片来源：人工智能合成）

当大家同意输血时，假如输入的血型与自己不匹配，免疫系统会辨别出外来的抗原并产生抗体进行攻击，致使紧急的免疫反应。

因此，匹配的血型可以确保红细胞顺利传递氧气而不被免疫系统排斥，知道血型和抗原关系能够帮助安全地进行输血和器官移植。

o血型真的是万能的吗

o血型一般被叫做“万能血型”，由于O型红细胞表面没A型或B型抗原，困难引起其他血型同意者的免疫反应，与大部分其他血型兼容，这意味着o血型特别合适在紧急状况下用于输血。然而，这种兼容性主要针对红细胞的输注，而不是血浆。

o血型红细胞可以广泛用，但o血型的血浆却不是万能的。o血型浆中含有抗A和抗B抗体，这类抗领会攻击含有A型或B型抗原的红细胞。因此，在输注血浆时，需要匹配受血者的血型，以免引起免疫反应和并发症。

血液中的红细胞

（图片来源：人工智能合成）

除去ABO血型系统，还有Rh血型系统。

Rh因子最早是由卡尔·兰德斯坦纳（Karl Landsteiner）和亚历山大·维纳（Alexander Wiener）于1940年在恒河猴（Rhesus monkey）的红细胞中发现的，因此命名为Rh因子。后来，大家在人体血液中也发现了这种抗原。它是依据红细胞膜上是不是存在一种特定的蛋白质（即Rh因子）来进行分类的。Rh因子也被叫做RhD抗原，假如红细胞上存在这种抗原，则称为Rh阳性（Rh+）；假如没有这种抗原，则称为Rh阴性（Rh-）。

O型Rh阴性血液被觉得是最“万能”的，由于它既没A型或B型抗原，也没Rh抗原。这个血型在紧急状况下特别要紧，由于它几乎不会引起任何免疫反应。

然而，O型Rh阴性血液在全球范围内相对稀有，因此在非紧急状况下，仍然优先考虑血型匹配的输血，以确保资源的合理用。

给红细胞“做手术”改变血型

红细胞的ABO血型取决于其表面的寡糖链结构。寡糖链是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的短链糖类分子，一般由2到10个单糖组成，介于简单的单糖和复杂的多糖之间。O型红细胞上既没A抗原也没B抗原，但事实上存在H抗原。H抗原是在寡糖链前体上加上一个岩藻糖构成的，除去极为罕见的孟买型，几乎所有人的红细胞上都有H抗原。

A型个体的A基因编码N-乙酰半乳糖胺转移酶，这种酶在H抗原的末端添加一个N-乙酰半乳糖胺，从而形成A抗原(Science in the News)。B型个体的B基因编码半乳糖转移酶，这种酶在H抗原的末端添加一个半乳糖，形成B抗原。

说到这里，大伙是否感觉有点乱套了，请看下图，简单来讲，a血型的红细胞只比o血型的红细胞多了一个N-乙酰葡萄糖分子；而b血型的红细胞只比o血型的红细胞多了一个半乳糖分子。

A/B/o血型红细胞的示意图

（图片来源：作者绘制）

那样，有没类似手术刀的工具可以切除A/b血型红细胞上多出来的N-乙酰葡萄糖和半乳糖呢？还真有，用一些生物酶就能给血红细胞做手术了！

通过生物酶给血红细胞做手术示意图

（图片来源：作者绘制）

血型转换可不是新技术

早在二十世纪五六十年代，就有研究发现某些细菌的酶可以去除红细胞表面的A和B抗原，这类发现开启了科学家尝试通过酶改变血型的研究方向。20世纪80年代初，纽约血液中心的科学家用来自咖啡豆的酶将B型红细胞转换为O型，并进行了小规模的志愿者试验。结果显示，这类转换后的O型红细胞在体内具备正常的活性和存活期。

在随后的20世纪90年代，该研究进一步扩大，处置过的B型红细胞被输给了O型和A型的健康志愿者，绝大部分状况下未出现不好的反应。

再到2000年，哈佛医学院的科学家将改造的O型红细胞输给了21名A型或O型病人。试验结果显示，与对照组相比，试验组的血红蛋白水平正常，红细胞的存活期也无异常，只有在输血两周后有5名病人的抗B滴度升高，也就是血液中针对B型红细胞抗原的抗体浓度增加，但未见其他不好的反应。

大伙可能发现了，在早期的研究中，科学家们主要集中于转变B型红细胞，而非A型红细胞，重要原因在于A抗原在红细胞上的表现形式较为复杂，并不像上面的示意图那样简单。

A抗原是由一系列糖分子组成的，这类糖分子通过N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）与红细胞表面结合。A型红细胞上不只存在A抗原，还存在多种不一样的A亚型，这类亚型的结构复杂且多样，使得单一的酶很难高效去除所有种类的A抗原。

红细胞上A抗原的表现形式较为复杂（示意图）

（图片来源：人工智能合成）

血型转换的临床应用前景

2022年，剑桥大学的科学家成功地将三位已经过世捐赠者的肾脏血型转变为O型。这一研究借助了一种叫作“规范温度灌注机器”的设施，通过将含有特定酶的血液灌注到捐赠肾脏中，去除肾脏血管内壁的血型标志物，这使得这类肾脏转变为可以常见同意的o血型。这一突破性的研究成就或有望降低等待肾移植的病人的等待时间并增加移植的成功率。

日前，在《自然·微生物学》上发表的一篇论文中，丹麦技术大学和瑞典隆德大学的研究职员报告了一项要紧发现。他们在肠道内定植（指微生物在宿主的特定部位定居并开始繁殖的过程）的嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila，简称为 AKK）中找到了一组酶，这类酶可以转化人类红细胞中的已知和此前未知的抗原，将血液转化为o血型。

研究团队对嗜黏蛋白阿克曼菌产生的酶进行了生物化学筛选，这类酶可以分解黏液中的聚糖。他们发现了一组结构独特的酶组合，可以有效地将A型和B型红细胞转化为O型。这类酶对于近期发现的扩展型A型和B型抗原也有效，并在测试中减少了错配反应，特别是对转换的B型红细胞。即便对结构比较复杂的红细胞表面上的A抗原及其扩展抗原，AKK的除去效率也是相当高，他们发现只需要0.5μM AmGH36A （一种AKK）就可在30分钟内完全转化来自三个供体的A抗原。

这一发现有望成为一种潜在的临床工具，增加常见相容血液的提供，提供解决血液供需矛盾的新渠道。

红细胞和嗜黏蛋白上的A、B、O血型抗原示意图

（图片来源：参考文献1）

结语

科学研究的进展叫人振奋，可能在将来，通过血型转化技术，就可以有效解决血液提供中的“偏型”问题，达成更为均衡的血液资源分配。然而，血型转化红细胞及干细胞诱导分化红细胞等生物工程技术，在制备效率、制品稳定性、远期安全性与经济本钱等方面，仍然面临巨大的挑战。这类技术距离达成标准化和规模化提供临床的目的，还有非常长的路要走。

人工改造血液的临床应用前景虽然广阔，但也充满了不确定性和技术难点。在现阶段血液提供仍然主要依靠于免费献血和按期献血。按期献血不只能满足急切需要血液的需要，还能通过科学习管理和合理分配，提升血液资源的借助效率。

世界献血日到来了，大家一块去献个血吧！

参考文献：

1、Jensen, Mathias, et al. Akkermansia muciniphila exoglycosplayidases target extended blood group antigens to generate ABO-universal blood. Nature Microbiology (2024): 1-13.

2、Rahfeld, Peter, et al. An enzymatic pathway in the human gut microbiome that converts A to universal O type blood. Nature Microbiology 4.9 (2019): 1475-1485.

3、Kwan, David H., et al. Toward efficient enzymes for the generation of universal blood through structure-guided directed evolution. Journal of the American Chemical Society 137.17 (2015): 5695-5705.

4、Hakomori, Senitiroh, and Geneva D. Strycharz. Cellular blood-group substances. I. Isolation and chemical composition of blood-group ABH and Leb isoantigens of sphingoglycolipid nature. Biochemistry 7.4 (1968): 1279-1286.

5、Goldstein, Jack, et al. Group B erythrocytes enzymatically converted to group O survive normally in A, B, and O individuals. Science 215.4529 (1982): 168-170.

6、Kruskall, Margot S., et al. Transfusion to blood group A and O patients of group B RBCs that have been enzymatically converted to group O. Transfusion 40.11 (2000): 1290-1298.

7、MacMillan, Serena, et al. Enzymatic conversion of human blood group A kidneys to universal blood group O. Nature Communications 15.1 (2024): 2795.

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