2022年度输血医学科研新进展.pdf

临床输血与检验2023年6月第25卷第3期415DOI：10.3969/j.issn.1671-2587.2023.03.023*本课题受国家自然科学基金面上项目（No.81970166）资助作者单位：100850 军事医学研究院卫生勤务与血液研究所作者简介：贺敏威，助理研究员，博士，主要从事输血医学基础与前沿技术研究，（E-mail）。通信作者：詹林盛，研究员，博士生导师，主要从事输血医学基础与前沿技术研究，（E-mail）。综述2022年度输血医学科研新进展*贺敏威 詹林盛 【摘要】随着生物组学、生物工程技术和新型纳米材料技术等前沿技术与输血医学的交叉融合，输血医学的进展内容每一年度都会有一定幅度的更新、补充和完善。本文从血细胞生成和替代、血细胞储存损伤和保存新技术、输血免疫反应发生发展机制和临床输血治疗等方面对2022年度输血医学领域的主要研究进展作简要概述。【关键词】输血 科研进展 综述 【中图分类号】R457 【文献标识码】A 【文章编号】1671-2587（2023）03-0415-05Research Advances in Blood Transfusion Medicine in the Year of 2022 HE Minwei,ZHAN Linsheng.Institute of Health Service and Transfusion Medicine,Beijing 100850【Abstract】With the application of cutting-edge technologies such as bioomics,bioengineering and novel nanomaterials,our understanding of blood transfusion medicine is constantly improving year by year.Here,we reviewed representative research in the fields of blood generation/replacement,blood cell storage lesion,transfusion related adverse effect,clinical transfusion therapy and provided an insight into the advances of our knowledge in blood transfusion.【Key words】Blood transfusion Cutting-edge advances Review新冠肺炎的大流行使得全球血液安全保障面临巨大挑战，同样对同期输血医学科研产生了深远的影响。在此背景下近年国内外输血领域依然取得了诸多显著的研究成果。除Transfusion等输血医学专业期刊外，JAMA、Blood、Nature子刊等国际顶级期刊也报道了一系列输血医学相关重要科研成果（见表1）。表1 2022年度顶级期刊发表部分输血医学相关研究概况在后新冠时代，输血医学科学研究将更多聚焦输血医学本领域的主流科学问题，因此本文主要关注2022年度输血医学核心领域的主要科研进展，特别是对血细胞生成和替代、血细胞储存损伤与保存新技术、输血免疫反应发生发展机制和临床输血治疗等方面的进展作简要概述。1 血细胞的生成与替代研究1.1 红细胞的体外生成及临床应用：红细胞输注是最常见的临床治疗手段之一。由血型抗原抗体不合引起的同种异体免疫反应对于输血有效性和安全性仍然构成挑战。镰刀红细胞贫血、肿瘤等疾病患者需频繁输血，加之Rh抗原系统复杂的基因多态性，使得这些患者易受到同种异体免疫反应的影响。美国费城儿科医院团队结合干细胞重编程和基因编辑技术，获得不表达RhD和RhCE的诱导多能干细胞（iPSC），然后将特定组合RhD或RhCE的DNA片段转染到iPSC中，体外诱导干细胞的定向分化，最终生成表达特定Rh抗原的红细胞。以此方法获得的红细胞不仅可用于体内输 J Clin Transfus Lab Med,June.2023,Vol 25,No.3416注，还可以用于精确鉴定血浆中Rh抗体特异性，为红细胞输血治疗或特殊血型抗原的检测提供了新的思路1。英国布里斯托大学科学家首次将实验室中培养获得的红细胞输入志愿者体内，以分析这些人工产生红细胞的功能。通过磁珠分选血液中的干细胞，在培养基中培养1821天，获得网织红细胞。将这些红细胞再次过滤和分离，并在4存放10天后输入志愿者体内后进行密切监测，每人输注510毫升（mL）。截至本研究结果公开报道时，志愿者未出现不良反应。该项临床试验是实验室获得血液用于临床治疗的重要尝试，但如何低成本方法以生产出足够的血液仍然是主要问题2。1.2 血小板体外生成及一期临床试验：输注血小板是临床治疗凝血功能障碍和血小板减少症等疾病的重要方法，运用新技术拓宽血小板获得途径对解决临床上血小板的短缺问题具有重要意义。裴雪涛/李艳华研究团队运用化学重编程技术实现了巨核细胞及血小板的体外生成，并利用单细胞转录组和染色质开放性测序技术追踪了该过程中细胞的动态变化。此前，仅通过化学小分子制备人巨核细胞及血小板的研究鲜有报道。该研究团队筛选出含有4种小分子化合物的“鸡尾酒”组合，成功将人源成红细胞高效重编程为巨核细胞（induced megakaryocytes，iMKs），并证实iMKs具有在体内外生成功能性血小板的能力。该化学重编程技术安全可控、高效便捷，有望为解决临床血小板短缺等问题开辟全新的路径，在血液系统疾病、急性放射病、战创伤、病毒或细菌性传染病等多种疾病引发的血小板减少症、出血的防治等方面展现出潜在的临床应用价值3。日本京都大学团队报道了首例自体输注iPSC衍生血小板（iPSC-PLT）的临床试验结果，用于治疗一名患有严重再生障碍性贫血且无相容性供体血小板的患者。通过iPSC诱导法，研究人员成功获得细胞数量达1011的GMP级自体血小板，血小板通过三次依次递增的剂量输注到患者体内，患者无明显不良反应，且随访一年未发生明显并发症4-5。1.3 红细胞替代品研究：血红蛋白氧载体（HBOC）不含血型抗原和病原体，并能长期储存。在临床试验中，早期开发的HBOC因其理化特征的限制，具有导致心肌梗死的风险。为降低HBOC的副作用，Hiromi Sakai团队开发了一种血红蛋白囊泡（HbVs），将浓缩的血红蛋白包裹在PEG化的磷脂中，成为具有类似红细胞结构的血红蛋白脂质体囊泡（平均直径225285nm）。HbV体内输注后，志愿者仅出现体温升高，无其他不良反应。与早期HBOC相比，HbV导致心肌梗死的风险更小，并且可观测到的输注后不良反应均可耐受并自发消退，本项研究为血液供应不足时急性失血救治策略提供了新思路6。2 血细胞的储存损伤与保存新技术2.1 血细胞储存损伤机制：血液储存过程中红细胞的ATP和2,3-DPG等成分快速消耗，这两种分子都是影响红细胞携放氧和输血后红细胞回收率的重要分子。之前有研究证明1-磷酸鞘氨醇（S1P）通过介导血红蛋白结合Band3 N端结构域以促进红细胞的糖酵解7。A DAlessandro团队进一步探究了S1P对红细胞储存后能量代谢和回收率的影响，对来自REDS红细胞组学研究项目的1 929个样本（n=643，储存第10、23和42天）中S1P水平进行定量，并向储存红细胞中加入不同浓度的S1P（1、5、10 M），然后检测红细胞代谢产物水平和输注后回收率。补充S1P可以提高红细胞糖酵解代谢产物的水平，ATP和2,3-DPG的生成增多，但磷酸戊糖途径代谢减弱。S1P的增加会降低输血后的回收率，无法自体合成S1P的模型小鼠（Sphk1-KO）中储存红细胞输注后回收率明显升高。因此，S1P在红细胞储存质量中扮演一个“坏人”的角色8。上海瑞金医院团队证明长链酰基肉碱（LCAC）的积累是血小板储存损伤和线粒体功能衰退的原因之一。脂肪酸氧化受阻和AMPK/乙酰CoA-羧化酶/CPT1信号通路激活促进的脂肪酸代谢导致了LCAC的积累。NAD+耗竭后，去乙酰化酶Sirt3的活性减弱，CPT2 K29位点乙酰化水平升高，最终阻止了脂肪酸的氧化，促进了LCAC的积累。因此，该研究表明CPT2是改善血小板储存质量的潜在靶点9。2.2 新成分红细胞储存液的临床评价：血液储存损伤是储存血液质量下降的主要原因。适当的红细胞储存液和储存条件限制了储存红细胞性质变化，因此改良储存液成分或储存条件成为了提高储存红细胞质量的主要方法。A DAlessandro团队证明：低氧储存条件下，红细胞发生代谢重塑，氧气从红细胞释放加快，提高了红细胞储存质量和储存寿命10。相对于广泛应用的SAGM（生理盐水-腺嘌呤-葡萄糖-甘露醇）储存液，多项研究发现含有碱性添加剂的PAGGGM（磷酸-腺苷-葡萄糖-鸟苷-葡萄糖-甘露醇）储存液可以更好地保留葡萄糖和红细胞的氧化还原代谢能力。为了评估PAGGGM与SAGM储存液对红细胞输注后回收率的影响，20名志愿者分别输注了在SAGM/PAGGGM中储存35天的红细胞。实验结果显示分别储存于两种临床输血与检验2023年6月第25卷第3期417储存液的红细胞在体内回收率并无显著差异，因此证明PAGGGM并不是SAGM的有效替代品11。2.3 新型纳米材料用于改善储存血液质量：红细胞 在 储 存 过 程 中 会 产 生 多 种 损 伤 相 关 分 子 模 式（DAMP），如游离血红蛋白、多聚不饱和脂肪酸、核小体和细胞外DNA等，它们可能进一步损伤红细胞而降低血液质量。DAMP普遍带有正电荷或负电荷，针对这个特性，P.Vemula团队开发了含有牛磺酸和吖啶的静电纳米纤维片（Tau-AcrNFS），这些纤维片表面带有阴离子、阳离子和DNA嵌入基团，用于清除储存血中的DAMP。研究人员发现：在储存过程中间歇性使用Tau-AcrNFS以清除DAMP可以更好保留红细胞膜完整性，并降低双凹圆盘状细胞转变为球状细胞的比率。对小鼠进行红细胞体内回输后，去除DAMP可以明显提高储存红细胞的体内回收率。这种基于纳米材料的预防性技术为提升血液储存质量、减少输血不良反应提供了新思路12。血小板储存时间短是血小板输注面临的主要挑战，寻找延长血小板储存时间的方法也成为了一个热点问题。接触界面引起的血小板激活一般可以通过聚合化合物修饰接触表面或引入纳米凹槽来降低13。科研人员使用流体力显微镜（FluidFM）打印出多种形状的纳米槽图案，比较血小板对各种纳米表面的反应程度。结果显示半球形阵列（网格）和六角形瓦片状（蜂巢）结构降低了表面刚度，抑制血小板的黏附，为血小板储存袋的改良提供了理论基础14。3 输血免疫反应研究3.1 红细胞同种异体免疫反应：红细胞同种异体免疫反应是红细胞输注的一个严重并发症，但抗非ABO血型抗原的抗体产生机制仍不清楚。J Hendrickson教授团队发现：储存的小鼠红细胞能够激活在同种异体免疫反应中发挥关键作用的脾脏树突状细胞（DC）。炎性细胞因子的产生、DC激活和迁移及随后的红细胞同种异体免疫反应的发生都特异性依赖于DC细胞中MyD88的功能，这说明红细胞引起的同种异体免疫反应由一组特定的模式识别受体（PRR）触发15，该项研究为红细胞同种异体免疫反应的防治提供新的靶点。使用抗-D抗体进行被动免疫可以预防新生儿溶血病。但在某些特殊条件下，一些单克隆抗-D抗体反而会增强同种异体免疫反应。K Hudson团队发现不同亚型IgG在红细胞输注后同种异体免疫反应强度上存在明显差异，其中IgG2c具有显著的同种异体免疫活性。红细胞与IgG2c的免疫复合物在脾脏中优先被DC吞噬，DC表达高水平的FcRIV，对IgG2c具有高亲和力，因此FcRIV是IgG2c介导的同种异体免疫反应的主要执行者。该项研究说明在采取被动免疫法防治同种异体免疫反应时，抗体类型需考虑在内16。3.2 血小板同种异体免疫反应：血小板输注后