鬧血荒怎麼辦？把血液全部變成 O 型血！

血型的不同在於它們表面帶有不同的抗原(antigen)和抗體，血型 A 型的紅血球表面帶有 Type A antigen 和抗體 anti-B，B 型的人帶有 Type B antigen 和抗體 anti-A，AB 型的則帶有 A, B 兩種抗原但是不帶有抗體，O 型的人則不帶有抗原，但是帶有 anti-A 和 anti-B 兩種抗體。


Figure / Blood Groups and Red Cell Antigens - Chapter 5 The ABO blood group

抗原和其對應的抗體相結合，例如抗原 Type A antigen 和抗體 anti-A 結合的話就會引發免疫反應造成溶血(hemolysis)，所以不同血型的人不能互相輸血，但是 AB 型的人可以接受所有人的血，因為他不帶有抗體，而 O 型可以捐血給所有人，因為它不帶有 A, B antigens 。

如果血庫缺少某種血或需要某種血怎麼辦？要是可以把所有的血全部變成 O 型血就好了，這樣不管需要哪種血都可以輸 O 型血。

UBC 的研究團隊在這篇研究中，發現人類的腸道菌中有兩種酵素可以把紅血球上的 Type A antigen 移除使它變成 O 型。紅血球表面的抗原，其實就是不同的醣連結 (carbohydrate chains)，A 型的比 O 型的多帶了個 GalNAc (N-acetylgalactosamine)，B 型的則是多帶惹 galactose。

他們掃了上萬個腸道菌基因，發現腸道菌 Flavonifractor plautii 的兩個酵素 N-acetylgalactosamine deacetylase (GalNAc deacetylase) 和 α-galactosidases (GalNase)，這兩個酵素合作的話，可以有效去除紅血球上的 Type A antigen，也就是把某部分的醣切掉，使它變成成 O 型紅血球上較短的醣連結。同理，也可以把 B 型紅血球表面的抗原去除，使它變成 O 型。


Figure / Blood Types and Carbohydrate Chemistry

UBC 團隊目前只試惹 A 型血，因為它比較普遍。不過，真的要用於輸血之前，要先有確認所有的 A 型紅血球都有被轉換成 O 型才行。


Article:

Science News / Type A blood converted to universal donor blood with help from bacterial enzymes (June 2019)


Paper:

P Rahfeld et al, An enzymatic pathway in the human gut microbiome that converts A to universal O type blood. Nature Microbiology (2019)

30 秒驗出你的血型

只要把一滴血滴在試紙上，就可以立刻知道你的血型。

要了解這個原理，要先知道幾件事：

1. 抗原(antigen, Ag)和抗體(antibody, Ab)的關係：抗原有其對應的抗體，如果和對應的抗體相結合，血液就會凝結(agglutination)。

2. 血型和血液的關係：血液(whole blood)裡有紅血球(RBC, red blood cells)和血漿(plasma)，紅血球上有 antigen (Ag)，你是 A 型的話紅血球帶有的 Ag 就是 A，然後你的血液裡的 antibody 就是 anti-B，用邏輯來想的話，就是如果你是 A 型，那你血液裡的抗體就是 anti-B，不會是 anti-A，因為如是 anti-A 的話，那你的血液就凝結了。AB 型的話你的紅血球上面的 antigen 就是 A 和 B 都有，想當然爾你的血液裡就不會有 anti-A 和 anti-B 的抗體。不清楚的話可以看下圖就可以比較明瞭。


Figure: Wikipedia

3. 這個試紙用的染料是 BCG (bromocresol green)，會和血漿中的 HSA (human serum albumim)反應，顯現出 steel 的顏色(青銅色？)。如果是和全血反應的話，就會呈現咖啡色。
4. 血液滴在試紙上的話，是可以在紙上散開的，但是如果紅血球凝結的話，就會變成只有 plasma (含有 HSA) 能夠在紙上散開。

這個檢測有兩種，forward 和 reverse，forward 只需三十秒，reverse 也只要兩分鐘。


Figure: Zhang et al, Science Trans Med (2017)

Forward 是指直接測紅血球，也就是抗原是什麼(上圖 A)。試紙上面放的是 anit-A 和 anti-B 兩種抗體(各一邊)，如果你是 A 型的話，你的血就會和上面的 anti-A 凝結，於是在放 anit-A 的地方就會只剩 plasma 能夠繼續往前移動和 BCG 結合變成 steel 顏色，而另一邊放 anti-B 的地方，因為不會和紅血球(A antigen)凝結，所以能夠和 plasma 一起移動到 BCG 的地方，顯現出咖啡色。

Reverse 的話則是血液中的抗體(上圖 B)，因此試紙上放的是 A, B 紅血球，各放一邊。同樣的，當你把血液滴在紙上後，血液中的抗體會和試紙上的紅血球結合。如果你是 A 型的話，那你血中的抗體就是 anti-B，會和試紙上的 B 型紅血球(B antigen)結合，於是血液會凝結，只剩 plasma 能夠繼續前進到有 BCG 的地方顯現出 steel 的顏色。如果你是 AB 型的話，因為血液中沒有 anti-A 和 anti-B 的抗體，不會和試紙上的 A, B 兩種紅血球結合和凝結，所以全寫可以擴散到兩邊的 BGC，因此兩邊都會顯現咖啡色。

這個測試方法非常的簡單快速，不需要把血液用離心分離，只要一點點的血就可以了。比較可能會有的問題大概就是試紙的穩定度和保存期限吧，例如 BCG 的 pH 值會不會改變，會不會影響顯色(影片中兩種的顯色 -- steel 和咖啡色 -- 可以分辨的出來不同，但是有點相近)，試紙上的抗體和紅血球能夠保存多久。如果這些問題都不是問題的話，那還滿方便的呢。



這個研究也用同樣的原理測試 Rh 型(D antigne)，但是比較複查需要測光表，有興趣的可以看原文。



Article:

L Wessel, Watch a special paper tool that can determine your blood type in seconds. Science Magazine (2017)


Paper:

H Zhang et al, A dye-assisted paper-based point-of-care assay for fast and reliable blood grouping. Science Translational Medicine (2017)