血液型を気にせず輸血できる時代が来るかもしれません。
デンマーク工科大学（DTU）とルンド大学（LU）で行われた研究により、腸内細菌から発見された酵素を赤血球と混合すると、ヒトAB0血液型のA抗原とB抗原を構成する特定の糖を除去できることが発見されました。
A型の人の赤血球にあるA抗原とB型の人の赤血球にあるB抗原は、適合しない血液型を輸血できない原因となっています。
もし原因となる抗原を全て除去できるようになれば、患者の血液型に関係なく輸血できる汎用輸血液を作れるようになるでしょう。
しかし、なぜ腸内細菌に血液型の壁を超える酵素が隠されていたのでしょうか？
今回はまず前半で異なる血液型が輸血できない理由や、血液型の進化的なルーツを紹介しつつ、次ページ以降で腸内細菌を利用した新たな方法について解説したいと思います。
研究内容の詳細は2024年4月29日に『Nature Microbiology』にて「アッカーマンシア・ムシニフィラ・エキソグリコシダーゼ（酵素名）は拡張血液型抗原を標的にしてABO汎用血液を生成する（Akkermansia muciniphila exoglycosidases target extended blood group antigens to generate ABO-universal blood）」とのタイトルで掲載されました。
目次
- 「血液型を超えた汎用輸血液」を目指す
- 血液型はウイルスや細菌に立ち向かうためにうまれた
- 腸内細菌が抗原を溶かす酵素を持っていた
「血液型を超えた汎用輸血液」を目指す
現在、採血された「赤血球」の消費期限は採血後28日間とされています。
冷蔵方法などを工夫することで多少は期限を延ばせますが、最大でも42日間が限界だとされています。
ですがもしA 型や B型 の血液型を汎用輸血液に変換することに成功すると、現在 4 つの異なる血液型の保管に関連する物流とコストを大幅に削減できます。
さらに、汎用輸血液の開発は、使用期限が近づく血液の無駄を削減することにより、輸血液の供給量の増加につながります。
新たな発見は、誰にでも輸血できる汎用血液を作成する第一歩になると期待されています。
そもそもなぜ間違った血液型を輸血してはダメなのか？
なぜ血液型が重要なのか？
その答えは免疫システムにあります。
A型・B型・AB型の血液には免疫システムに狙われてしまう A 抗原や B 抗原といった部位が存在します。
そのためもし間違った血液型を輸血してしまった場合、免疫システムが反応して輸血された赤血球を攻撃してしまい、体中に大量の赤血球の残骸が発生して凝集などを起こし、命にかかわることがあります。
免疫に詳しいひとならば、ここで「なぜ？」と思うでしょう。
通常、体内に入り込んだ異物に対して免疫システムが学習を行い、次いで異物を排除する抗体が作られます。
ハチにさされても初回は平気なのに2回目でアナフィラキシーショックが起きやすいのも、免疫システムがハチの毒に対して歪んだ学習をしてしまうからです。
しかし赤血球のA抗原やB抗原は初回であっても既に抗体が存在しており、強い拒絶反応を起こしてしまいます。
その違いは反応する抗体の種類いにありました。
血液型はウイルスや細菌に立ち向かうためにうまれた
A型とB型の血液型に対する抗体が生まれたときから存在するのは、私たちの環境が影響しています。
具体的には、私たちが普段接する食べ物や、体内に存在する細菌、ウイルスなどが含む糖構造が、A抗原やB抗原に似ているためです。
このため、免疫システムはこれら糖構造に反応して自然に抗体（IgM抗体）を作り出します。
そしてこの抗体が赤血球のA抗原やB抗原をウイルスや細菌の断片と勘違いして反応してしまいます。
輸血技術が用いられるようになったのは人類史全体では極めて最近であるため、仕方がないのかもしれません。
一方、異なる抗原や抗体が存在するのは、多様なウイルスや細菌に対して免疫能力の多様性を持たせるための進化の結果だと考えられます。
これまでの研究によっても、血液型の分布が歴史的に特定の地域で発生した伝染病との関連が報告されており、血液型が感染症に対する感受性や重症度に影響を与えることを示唆しています。
特に、マラリアはO型血液の分布に大きな影響を与えたとされています。マラリア原虫は赤血球を感染経路として利用し、A型やB型の特定の糖タンパク質に結びつくことが示されていますが、O型はこれらの糖タンパク質がないため、相対的にマラリアに感染しにくいとされます。
このため、マラリアが頻繁に発生する地域では自然選択によってO型が有利になり、高い比率で存在するようになったと考えられています。
例えば、ラテンアメリカではマラリアが広く流行していた歴史があり、この地域でO型が多いのは、そのような病原体との相互作用が一因とされます。
一方で、ヨーロッパやアジアでは他の病気が流行した歴史があり、それらの病気との関連で異なる血液型が選択された可能性があります。
もし特定の抗原にしか反応できない場合（たとえば人類全員がA抗原にしか反応できない場合）1種類の強烈な病原体の攻撃により、その地域の人類が全滅してしまったでしょう。
一方、このシステムにも例外があります。
O型が誰にでも輸血できる理由
O型の赤血球には、免疫システムに目をつけられてしまうA抗原やB抗原が存在しないため、O型の血液はA型の人もB型の人もAB型の人にも使うことができます。
またAB型の人はもともと自分の体内にA抗原とB抗原が両方を持つ赤血球が存在しており、自分の赤血球を攻撃しないように、これらを攻撃する仕組みがなく、誰の血液型でも輸血することが可能です。
そのためどんな血液型の患者にも輸血できる汎用輸血液を作成するには、赤血球上に存在する A 抗原やB 抗原をどうにかして、免疫システムに狙われないようにする必要があります。
新たな研究ではこの方法で革新的発見がありました。
なんと私たちの腸内細菌のなかに抗原を溶かしてくれる酵素を持っているものが発見されたのです。
腸内細菌が抗原を溶かす酵素を持っていた
A抗原やB抗原などの赤血球上の抗原は、タンパク質と糖鎖から構成されています。
糖鎖は炭水化物から構成されており、タンパク質に結合することで様々な反応の目印や手助けを行う機能があります。
実際、私たちの免疫システムも、タンパク質と糖鎖の両方を認識して排除する能力を持っています。
今回デンマーク工科大学の研究者たちは、特にこの糖鎖に着目しました。
もしA抗原やB抗原に存在する糖鎖部分だけでも分解してしまえば、赤血球の機能はそのままに、免疫システムに目をつけられない汎用輸血液を作れる可能性があったからです。
そこで研究者たちが着目したのは、ヒトの腸内細菌でした。
私たちの腸内細菌の中には、腸粘膜の表面でバリアの機能をする、多様な糖鎖を分解して生きているものが存在します。
また意外なことに、腸粘膜表面の糖鎖と赤血球上の糖鎖は化学的によく似ています。
もし私たちの腸内に、A抗原やB抗原に似た糖鎖をエサにしている腸内細菌がいたとしたら、大きな利用価値があります。
ただ、そのような腸内細菌がいたとしても、細菌そのものを血液に混ぜるわけにはいきません。
（※血液に細菌をまぜたらそれは汚染です）
そのため研究者たちはさらに的を絞り込み、腸内細菌が持つ糖鎖の分解酵素に探索の焦点をあわせました。
するとアッカーマンシア・ムシニフィラと呼ばれる腸内細菌の酵素には、組み合わせ次第で赤血球表面のA抗原やB抗原を分解できる可能性があることが判明。
早速研究者たちは抽出された24種類の酵素を組合わせて各種の輸血液と混合し、処理済みの赤血球が免疫システムにどう認識されるかを確かめてみました。
結果、一部の酵素を組合わせることで、A抗原とB抗原に付着している糖鎖を効果的に除去できることが判明しました。
また発見された酵素の組み合わせは極めて効率的であり、室温環境にて最高の赤血球濃度を30分という極めて短い時間で処理することが可能でした。
さらにこの酵素は、つい最近発見されたA抗原の亜種やB抗原の亜種に対しても有効に機能することが明らかになりました。
これら亜種の存在はA抗原やB抗原が実際には1種類だけではなく、複数種類の抗原から成り立っていることを示しています。
過去にA抗原やB抗原を無効化する試みが幾度となく失敗してきたのも、処理しきれなかった亜種が免疫システムに目をつけられ拒否反応を起こしていたからでした。
ただ研究者たちは「臨床試験に臨むにはさらなる研究が必要である」と述べています。
今回の研究で発見された酵素の組み合わせは抗原を分解（特にB抗原に有効）し血液の適合性を高めてくれましたが、まだ基礎研究段階であるため、市販品として普及させるには改良が必要だったからです。
万人が利用する「汎用輸血液」としての安全性を実証することは、決して簡単ではありません。
しかし実現したときの恩恵は、計り知れないものとなるでしょう。
参考文献
Enzymes open new path to universal donor blood
https://www.dtu.dk/english/news/all-news/enzymes-open-new-path-to-universal-donor-blood?id=bd1b351b-5b7e-4aa3-a32b-03cd22c9aee7
元論文
Akkermansia muciniphila exoglycosidases target extended blood group antigens to generate ABO-universal blood
https://doi.org/10.1038/s41564-024-01663-4
ライター
川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。
編集者
海沼 賢: ナゾロジーのディレクションを担当。大学では電気電子工学、大学院では知識科学を専攻。科学進歩と共に分断されがちな分野間交流の場、一般の人々が科学知識とふれあう場の創出を目指しています。
