비즈니스 기회
A형과 B형 혈액을 O형으로 변형시키는 놀라운 방법
수혈은 생명을 구합니다. 미국에서만 사람들은 매년 약 1,000만 개의 유닛을 받습니다. 그러나 혈액 은행은 항상 공급이 부족한데, 특히 "보편적 기증자" O형의 경우에는 더욱 부족합니다.
놀랍게도, 장내 마이크로바이옴은 다른 혈액형을 화학적으로 보편적인 혈액형으로 전환하여 보편적인 혈액 공급을 촉진하는 솔루션을 제공할 수 있습니다.
잘못된 혈액형(예: A형에서 B형)을 주입하면 치명적인 면역 반응이 일어납니다. 하지만 O형 혈액은 거의 모든 사람과 잘 맞습니다. 허리케인, 지진, 산불 및 기타 위기 상황에서는 의사가 가능한 한 많은 사람들을 신속하게 치료해야 하기 때문에 O형 혈액은 특히 수요가 많습니다.
때때로, 혈액은행은 혈액형에 따라 불균형이 있는데, 예를 들어, A형은 너무 많고 보편적인 O형은 충분하지 않습니다. 이번 주에 덴마크와 스웨덴의 연구팀은 A형과 B형 혈액을 보편적인 기증자로 쉽게 전환하는 효소 칵테일을 발견했습니다. 장내 세균에서 발견되는 이 효소는 A형과 B형 혈액 세포의 표면에 흩어져 있는 면역 자극 당 분자를 씹어 면역 반응을 일으키는 경향을 제거합니다.
이전의 시도와 비교해 볼 때, 효소 혼합물은 A형과 B형 혈액형을 O형 혈액으로 현저하게 높은 효율로 전환시켰습니다.
의상 교체
혈액형은 여러 가지 방법으로 특징지을 수 있지만 대략적으로 말하면 A, B, AB 및 O의 네 가지 주요 형태가 있습니다.
이러한 유형은 항원이라고 하는 당 분자의 종류가 적혈구의 표면을 덮고 있는지 여부에 따라 구별됩니다. 항원이 일치하지 않으면 면역 거부 반응을 유발할 수 있습니다. A형 혈액에는 A 항원이 있습니다. B형에는 B 항원이 있습니다. AB형은 둘 다 가지고 있습니다. 유형 O에는 둘 다 없습니다.
이것이 O형 혈액이 대부분의 사람들에게 사용될 수 있는 이유입니다. 일반적으로 면역 반응을 유발하지 않기 때문에 사람의 혈액형을 결정하기 어려운 응급 상황에서 더욱 필요합니다. O형 보유량을 늘리는 한 가지 확실한 방법은 더 많은 기부자를 모집하는 것이지만 항상 가능한 것은 아닙니다. 이에 대한 해결책으로 과학자들은 줄기세포 기술을 사용하여 인위적으로 O형 혈액을 생산하려고 시도했습니다. 실험실에서는 성공적이지만 비용이 많이 들고 실제 요구 사항에 맞게 확장하기가 어렵습니다.
한 가지 대안은 헌혈된 혈액에서 A 항원과 B 항원을 제거하는 것입니다. 1980년대에 처음 제안된 이 접근법은 효소를 사용하여 면역 자극 당 분자를 분해합니다. 아이스크림 콘을 핥는 것처럼 항원이 서서히 녹으면서 혈액 세포는 A 또는 B 정체성을 벗겨 결국 보편적인 O 혈액형으로 변형됩니다.
이 기술은 첨단 기술처럼 들리지만, 당을 분해하는 것은 음식을 행복하게 소화하는 장내 미생물 덕분에 우리 몸이 매일 자연스럽게 하는 일입니다. 이로 인해 과학자들은 소화 경로에서 효소를 찾아 혈액형을 전환할 수 있는지 궁금해했습니다.
50여 년 전, 브리티시 컬럼비아 대학의 한 연구팀은 장내 마이크로바이옴에서 발견되는 박테리아 효소를 사용하여 A형 혈액을 O형으로 변환하는데 성공했습니다. 일부 장내 미생물은 점액을 갉아먹는데, 점액은 장을 덮고 있는 설탕 분자로 이루어진 끈적끈적한 물질입니다. 이 점액 내벽은 적혈구의 항원과 분자적으로 유사합니다.
따라서 장내 미생물의 소화 효소는 잠재적으로 A와 B 항원을 갉아 먹을 수 있습니다.
한 실험에서 연구팀은 장내 마이크로바이옴에서 효소를 운반하는 인간 대변 샘플을 채취해 적혈구 당 사슬을 분해할 수 있는 DNA를 찾았습니다.
그들은 결국 단일 박테리아 균주에서 두 개의 효소를 발견했습니다. 인간의 혈액을 대상으로 한 실험에서, 이 두 사람은 A형 항원을 쉽게 제거하여, 보편적인 O형 항원으로 바꾸어 놓았습니다.
이 연구는 한 혈액형을 다른 혈액형으로 전환하기 위한 개념 증명이었으며, 잠재적으로 실제 세계에 영향을 미칠 수 있습니다. 유럽과 미국에서 흔히 볼 수 있는 A형 혈액은 헌혈 공급량의 약 3분의 1을 차지합니다. 이를 보편적인 O로 변환하는 기술은 이 지역의 혈액 자원을 늘릴 수 있습니다.
하지만 한 가지 문제가 있습니다. 전환된 혈액이 항상 효과가 있는 것은 아닙니다.
ABO+에 대해 이야기합시다
임상시험에서 검사해 본 결과, 전환된 혈액은 안전성에 대한 우려를 불러일으켰습니다. 헌혈된 혈액에서 A 또는 B 항원을 완전히 제거할 때에도, 이전 연구에서 얻은 작은 힌트를 통해 형질전환된 헌혈자의 혈액과 수혈자 사이의 면역 불일치가 발견되었습니다. 다른 말로 하면, 조작된 O 혈액은 때때로 여전히 면역 반응을 일으켰습니다.
그 이유는 무엇일까요?
혈액형에는 기존 ABO보다 더 많은 것이 있습니다. A형은 두 가지 아형으로 구성되는데, 하나는 다른 형보다 A 항원 수치가 더 높습니다. 아시아계와 아프리카계 사람들에게서 흔히 볼 수 있는 B형은 "확장된" 형태로도 나타납니다. 최근에 발견된 이 설탕 사슬은 클래식 버전보다 더 길고 분해하기가 더 어렵습니다. "확장 항원"이라고 불리는 이 항원은 일부 전환된 혈액이 수혈 후에도 여전히 면역계를 자극하는 이유일 수 있습니다.
이번 연구는 장내 세균 DNA를 다시 들여다봄으로써 이러한 확장된 형태를 다루었습니다. 한 가지 박테리아 변종인 A. 뮤시니필라(A. muciniphila)가 눈에 띄었습니다. 이 미생물은 A형과 B형 항원을 잘게 쪼개는 이전에 발견된 버전처럼 작동하는 효소를 포함하고 있지만, 놀랍게도 두 항원의 확장 버전도 제거합니다.
이러한 효소는 이전에 과학계에 알려지지 않았으며, B 항원과 확장된 B 항원을 절단하는 이전 벤치마크 효소와 비교할 때 유사성이 30%에 불과했습니다.
과학자들은 서로 다른 기증자의 세포를 사용하여 혈액 항원을 빠르게 제거하는 효소 수프를 만들었습니다. 스크리닝 결과 혈액형으로 전환될 수 있는 여러 효소가 발견되었지만, 각각의 효과는 제한적이었습니다. 그러나 혼합하여 일치시켰을 때, 이 레시피는 기증된 B형 세포를 O형으로 변형시켰고, 다른 혈액형과 혼합했을 때 면역 반응이 제한되었습니다.
비슷한 전략으로 세 가지 효소를 만들어 문제가 되는 A 항원을 잘라내고, 그 결과 혈액을 O형으로 변형시켰습니다. 어떤 사람들은 항원을 다른 체액(예: 타액, 땀 또는 눈물)으로 분비합니다. 비분비자(non-secreter)라고 불리는 다른 사람들은 이러한 항원이 몸 주위를 떠다니는 양이 적습니다. 연구팀은 분비자와 비분비자 모두로부터 기증받은 혈액을 사용하여 적혈구를 처리하여 A 항원과 그 확장 버전을 제거했습니다.
다른 혈액형과 섞었을 때, 효소 칵테일은 B형에서 O형으로 변형된 세포보다 효능이 낮았지만 면역 반응을 낮췄습니다.
연구팀은 이 효소들의 구조를 지도화함으로써 일부 부위가 설탕 사슬을 자르는 능력을 증가시킨다는 것을 발견했습니다. 과학자들은 이러한 핫스팟 구조에 초점을 맞춰 다른 자연 유래 효소를 찾거나 AI를 사용하여 더 나은 효능과 정밀도를 가진 효소를 설계할 준비가 되어 있습니다.
이 시스템은 여전히 인간을 대상으로 테스트해야 합니다. 그리고 연구팀은 혈액형을 양성 또는 음성으로 만드는 Rh 시스템과 같은 다른 혈액 항원에 대해서는 다루지 않았습니다. 그렇지만, 미생물 효소는 보편적인 혈액을 설계하는 데 유망한 방법으로 보입니다.
이상의 기사는 2024년 4월 29일 SingularityHub에 게재된 “Scientists Find a Surprising Way to Transform A and B Blood Types Into Universal Blood”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : https://singularityhub.com/2024/04/29/scientists-find-a-surprising-way-to-convert-a-and-b-blood-types-to-universal-blood/