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一樣血輸百樣人?有沒有能讓血液變成泛用血型的八卦

雷雅淇 / y編_96
・2019/05/24 ・3750字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

有看工作細胞就知道 血小板是我老婆 ,紅血球會攜帶氧氣,並將其運送至我們身體裡的所有細胞和組織裡。如果我們在意外或是手術當中因故大量失血的話,便需要輸血來補充失去的血液。

紅血球:有人需要氧氣嗎? source:工作細胞宣傳圖

如果哪天有機會登上選美舞台,被問到願望是什麼的時候,與其回答世界和平,不如祝願世界上所有人都是相同的血型吧!那更有機會獲得滿堂彩——事與願違的是,這個世界還是不太和平,而人類的血型到底有幾種,就算你排列組合每次都考一百分也很難全部參透。

不信?那就拿出你的紙筆,讓我們先來聊聊血液類型是怎麼一回事。

血型:一段愛與抗原的故事

如果你國高中生物  學得很好,一定會記得血型是由存在或缺失特定抗原來決定的

就拿我們最熟悉的 ABO 血型系統來說吧,其抗原有四種,分別為:A(A抗原還可以分成A1和A2兩個亞型,在這裡就先不多說了(´・_・`))、B、AB 。常見的表現型則為 O、A、B 和 AB(也就是以下這張我們在生物課本看到爛的表)。

有沒有喚起你國高中的記憶呢?source:Wikipedia

抗原位在紅血球表面,A 型是 A 抗原、B 型是 B 抗原、AB 型則是 A 與 B 抗原。而血漿中則存在著抗體,A 型有 B 抗體、B 型有 A 抗體、O 型則是 A 與 B 抗體。當抗體和抗原互配的時候(例:抗體 A 遇到抗原 A)血液會凝集、造成溶血現象。因此,紅血球表面沒有抗原的 O 型血可以比較廣泛地輸血給其他血型,但卻無法接受其他血型的血。

覺得上面的內容有點複雜又有點熟悉嗎?很正常,因為以上知識都跟著你我逝去的青春一起停留在我們的國高中生物課本。而接下來,就是我們都知道的:現實並沒有這麼簡單(掩面哭)。

ABO 血型系統中除了這四種常見的血型之外,其實還有數十種亞型。像是你可能有聽過的「亞孟買型」(在台灣盛行率約 1/8000,印度為 1/10000,歐洲則是 1/1000000),即是歸屬在ABO血型系統的亞型;亞孟買型在檢測上因為不會跟抗 A 和抗 B 血清反應,所以常常被誤認為 O 型。那要怎麼確定呢?

source:アニメ『血液型くん!』宣傳圖

若哪一天何其有幸,我們的鄉土劇可能會出現以下劇情:

AB 型的小明和 A 型的小美生出了一個檢測出來是 O 型的寶寶,上高中生物課沒有在打瞌睡的小明眉頭一皺覺得案情不太單純,這跟說好的遺傳規則不一樣啊!那時候的格子可不是畫假的啊!難不成這跟小明同父異母的哥哥的同母異父的妹妹的隔壁鄰居:O 型的小華有關嗎?

這時身為生物學家的小美已經翻白眼翻到外太空了,自己被懷疑外遇就算了,怎麼能不看泛科學呢?於是在去鄉土劇御用的基因檢測公司驗 DNA 前,小美建議小明先往下做個 H 抗原的檢測。由於 H 抗原是 A、B 抗原的前驅物,O 型亦有 H 抗原,所以如果檢測沒有反應的話,表示寶寶很可能是一萬人左右僅一人有的亞孟買型。

答案揭曉,小明小美都是等位基因型為 (H/h),所以生出 (h/h) 不會產生 ABO 血型抗原、亞孟買型血型的孩子也是有可能的。遺傳定律沒有崩壞,鄉土劇還讓大家認識了 ABO 血型系統與亞孟買血型,這真的是科學大獲全勝的一天啊!

— END —

不過真實人生當然不會這麼跌宕起伏,大多數的使用場景會在輸血時發生,所以臨床上輸血前會先做檢查,觀察血液的凝集作用。

聰明的你大概也聽過像是 Rh 血型系統、P 血型系統、米田堡血型系統等等,那這些其他血型又是怎麼一回事呢?我可以在這篇文章中看到所有血型的介紹嗎?(敲碗)當然不可能!又不是在寫論文(X)而且寫上萬字都寫不完啊(O)為什麼?

在國際輸血協會 (International Society of Blood Transfusion) 中登錄的血型系統高達 36 種,其中涉及的抗原數量超過三百種。回想一下:剛剛講得天花亂墜的 ABO 血型系統是由 4 種抗原所調控,再往下展開還有我們也常聽到的 Rh 血型系統,可是有高達 55 種抗原呢(燦笑)!

所以就讓我們來轉移一下話題,聊聊血型到底是怎麼被發現的?

關於血型的發現,只能說好哩加在

雖然還沒農曆七月,但讓我們先來說說驚悚的故事:你知道嗎?(所長口音)在血型還沒被發現的一百多年前,紅酒、牛奶、水銀、尿液、唾液或是動物的血液都曾被醫界拿來輸給失血過多的病人喔。(抖)

當時就算是用人血輸血,成敗似乎也完全靠運氣,而且往往很容易致命。

對現在的我們來說,光是聽到就覺得崩潰不知道這是在幹嘛,對當時的人來說也一定覺得很崩潰:都用人血了,到底為何有的時候可以有的時候不行?

這麼偉大的人應該得個諾貝爾獎然後放在紙幣上啊!等等他都有耶!source:Wikimedia

1900 年奧地利大學的蘭德施泰納 (Karl Landsteiner) 教授發現了這個現象,並在深入研究後提出了「血型」的概念,他將人類血型分為 A、B、C 三種,而這就是 ABO 血型系統的前身(AB 型是後來才被發現)。這項成果剛發表的時候並沒有受到重視(錯誤的輸血方式甚至還在持續進行……),直到後來,人們理解到這是一種免疫現象,同時有科學家陸續建立了臨床鑑定的方法,相關的應用以及研究才逐漸開展了起來。

蘭德施泰納不只發現了 ABO 血型系統,之後也與其他科學家協力發現了 MNS 血型系統、Rh 血型系統等等。血型系統的發現在醫學上是非常重大的發現,這大大地提升了外科手術成功的機率。蘭德施泰納於 1930 年以人類血型的發現得到了諾貝爾生理醫學獎。此外,在改用歐元前,奧地利面額 1000 先令的鈔票上也可以看到他的身影。

捐血一袋到救人一命之間的距離,能不能更近?

儘管各國的血型分佈不盡相同,但幾乎能讓所有血型使用的 O 型血仍然是最泛用的;既然我們都知道其他血型和 O 型血之間的差異,有沒有可能將其他血型的血液變為 O 型血呢? 

去年年中 (2018/8/20) 溫哥華英屬哥倫比亞大學 (The University of British Columbia) 的研究員在美國化學學會  (American Chemical Society,  ACS) 中分享了他們的研究成果:他們利用總體基因學 (metagenomics) 的研究方法發現了在人類腸道中的微生物酵素,能用來去除紅血球表面的 A 抗原和 B 抗原,讓血液成為泛用的 O 型血。

其實,這並不是第一次利用酵素去除血球表面抗原以期能開發通用血型。早在 1990 年代,已有技術能利用糖苷水解酶去除 B 型血液上的抗原,只是成果的泛用性仍然相當侷限。

本次的研究團隊一開始是從蚊子、水蛭等會攝食血液的動物身上採集 DNA,並試圖分離出新的酵素。不過後來,他們轉而利用總體基因學技術分析人類糞便中的微生物,進而發現微生物所分泌的酵素相當合乎所需,可以用來去除特異性抗原,把 A 型和 B 型血液細胞變成通用 O 型血。更棒的是,其效率比過去發現的其他酵素效率還要來得高上許多。

研究人員認為,這是因為細菌需分解含有單醣的人體腸壁粘蛋白 (mucins),而其結構非常類似血液細胞的抗原。另一方面,研究人員也表示:目前尚需要繼續大規模測試分離的酵素,找出最佳的候選酵素後再進行臨床試驗。

看到這裡可能會有人覺得奇怪:聽說台灣的捐血量很穩定啊……那我們幹嘛要在意泛用血型?反正捐的人多,想要什麼型都行?但話不可是這麼說的。

根據世界衛生組織在 2012 年的統計,高所得國家的捐血率(捐血人次與人口數的比值)較高,平均為 3.68%,而台灣的捐血率近十年來都在 7% 以上,在 2011 年甚至超過 8%。從下面的圖表也可以看到台灣的捐血率似乎趨於穩定;但另一個現象則是 24 歲以下的學生族群捐血人數明顯逐年遞減,這表示未來的捐血率仍存在變數。

source:捐血中心 107 年年報

雖然台灣目前捐血、供血情況尚算穩定,血液品質也不錯,醫療技術的進步也使輸血量降低。但泛用血液血型以及人造血的研究發展,仍是有其必要性。因為這些研究的目的,並不全然是要取代天然血液,而是希冀能解決天然血液在使用上的一些問題以及限制:例如降低傳染疾病之風險、免除輸血前的相合試驗、使細胞較穩定可以長期儲存等等。就讓我們等待,並心懷希望吧!

參考資料

文章難易度
雷雅淇 / y編_96
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PanSci 總編輯|之前是主編,代號是(y.),是會在每年4、7、10、1月密切追新番的那種宅。中興生技學程畢業,台師大科教所沒畢業,對科學花心的這個也喜歡那個也愛,彷徨地不知道該追誰,索性決定要不見笑的通吃,因此正在科學傳播裡打怪練功衝裝備。


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研究指混打 AZ 與 BNT 疫苗效果拔群!感染率比接種 2 劑 BNT 更低

台灣科技媒體中心_96
・2021/10/22 ・2347字 ・閱讀時間約 4 分鐘

2021 年 10 月 21 日,國際期刊《自然》(Nature)公開一篇法國里昂國際傳染病研究中心(Centre International de Recherche en Infectiologie Lyon, CIRI)的研究,探討混合施打 AZ 與 BNT 兩種不同廠牌的新冠疫苗後,產生細胞免疫的特性與效果。研究觀察 13,121 名護理人員的真實世界數據,發現混打 AZ 與 BNT 疫苗,比起施打兩劑 BNT 疫苗,可更好的預防新冠病毒引起的嚴重急性呼吸系統綜合症。

研究團隊為瞭解混打這兩種疫苗的機制,觀察兩種疫苗不同的施打組合,發現兩種組合都可以引起很強的抗體反應,而混打疫苗的個體,血清中抗體都有更強的中和能力。此增強的效果,與轉化、活化 B 細胞辨認新冠病毒受體結合區域(Receptor Binding Domain, RBD)的頻率上升有關。

比起第一劑的 BNT 疫苗,AZ 疫苗引起的 IgG 反應較弱,但引起 T 細胞的反應更強,作者認為這可解釋兩種疫苗混打後效果較好的原因。研究結論也提到,混打的方式可能特別適合免疫功能較低下的人。

我們對於混打的瞭解有多少?

國家衛生研究院感染症與疫苗研究所副研究員級主治醫師齊嘉鈺表示,先前許多針對疫苗混打的研究規模比較小,參與人數大多僅數十人到數百人;研究方向著重在免疫反應的差異,而非真實世界的保護力;實驗方法也有限制,例如,分析中和抗體時所用的是替代指標或是人工假病毒中和試驗,而非活的新冠病毒,因此對預測真實臨床病毒的中和能力仍然會有一些疑慮。

最近有另一篇剛剛發表刊登在 Lancet 的報告,是來自瑞典全國性大規模的疫苗混打研究結果,該研究總計納入超過 10 萬名接受 ChAd(腺病毒載體)/mRNA 疫苗混打者與 43 萬名完成兩劑都是接種 ChAd 疫苗者進行保護力的分析。結果發現,疫苗混打組確實對有症狀感染具有更高的保護效果,但是並未深入剖析相關的免疫機制。

齊嘉鈺指出,本文是來自法國的研究,對象是 1 萬 3 千多名醫護人員,其中 2,500 多名接受混打(ChAd/BNT),另外 1 萬多名兩劑皆施打輝瑞 BNT162b2 疫苗。相較於其它文獻,這一篇研究除了分析對感染的保護力差異外,更清楚探討混打疫苗所誘發的免疫機制。

感染率比較:混打組 0.42% < 0.71% 兩劑BNT

台灣兒童感染症醫學會理事長邱南昌指出,研究比較 10,609 名間隔四週施打兩劑 BNT 疫苗,和 2,512 名第一劑施打 AZ 疫苗 12 週後第二劑改用 BNT 疫苗者,發生 COVID-19 感染的情形,以及免疫系統的反應情形。兩劑都打 BNT 疫苗組感染的發生率是混打組的兩倍(0.71% 比 0.42%)。作者還檢驗了多種免疫反應,只打完第一劑後,AZ 疫苗產生的抗體濃度較 BNT 疫苗低;但施打完兩劑後,有些抗體濃度就相似,有些則是混打組較高;在記憶細胞方面,混打組也產生較多。

邱南昌表示,這些免疫反應,可以解釋為何混打的人,能夠降低更多的感染風險。對於變種病毒也是混打組有較好的免疫反應。與過去只是驗抗體濃度,此篇有現實世界的資料,也較之前研究做了更深入的免疫反應檢驗,證實第一劑 AZ 疫苗第二劑 BNT 疫苗,可以得到比兩劑都打 BNT 疫苗更好的效果。

輝瑞 BNT 疫苗。圖/Wikipedia

混打後的免疫反應能維持多久?仍未有結論

邱南昌也說,此篇沒混打組的兩劑 BNT 疫苗是間隔四週,但混打組兩劑間是間隔 12 週。之前的資料就顯示第二劑間隔較久才施打,產生的抗體濃度較高。但由此研究檢驗多種免疫反應的結果看來,時間間隔應不是唯一理由,還有其他可顯示有混打對免疫反應增強的理由。此外,不同地區不同的流行狀況,會影響保護力的研究結果,但免疫反應應是差不多。

齊嘉鈺則補充,研究對象都是醫護人員,因此結果要外推到其他一般大眾,包括更廣的年齡層、潛在疾病等,還需要更多的證據;工作性質不一樣的醫護人員之間暴露於病毒的風險也不同,也可能影響兩組疫苗保護力的結果;免疫機制的實驗僅追蹤至施打完第二劑後 4 週,所以,混打後的免疫反應能維持多久、何時會降低、需不需要再追加第三劑,也還沒有結論。

若開放混打,我該衝一波嗎?

本文有幾項重要結論:

  1. 兩劑間隔 12 週,有順序的混打(ChAd/BNT)疫苗確實比間隔 4 週施打兩劑 BNT 疫苗對降低感染提供更好的保護力。
  2. 兩種組合都刺激了很強的抗棘蛋白抗體反應,但混打可以誘發更強的中和抗體,即使是針對不同的 SARS-CoV-2 變種病毒。這種增強的中和抗體反應與可以辨識受體結合區域(RBD)的記憶 B 細胞持續的成熟及活化有關。
  3. 第一劑施打 ChAd 疫苗後比 BNT162b2 疫苗誘發的抗體反應弱,但卻有更強的 T 細胞反應,可以解釋兩種疫苗混打使用時的互補性。

這個結果再一次為混打疫苗的保護力提出更多的科學證據,同時也特別對一些免疫功能低下,如器官移植的患者,提供更好的疫苗接種選擇建議。

COVID-19 有多種疫苗,陸續有研究顯示混打可能誘發不同免疫反應,得到比單一疫苗更好的保護力。但是疫苗種類繁多,混打方式的排列組合更多樣,目前只有少數方式有確切數據可驗證。

我國根據我們各種疫苗的供應量和已經發表的研究資料,有可能會逐漸開放准許混打的種類。但是就本研究的資料看來,即使不混打也仍得到相當不錯的保護力。所以其實也不必執著於是否要混打,有什麼疫苗能打就打什麼,反而是最簡單的選擇。

研究文獻

※為了盡快了解研究的重大發現,此為 Nature 期刊提供的未經編輯文章,在最終發布完稿之前,研究者還可能修正文章內容。

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