© Borgis - Postępy Nauk Medycznych 7/2012, s. 576-582
*Jadwiga Fabijańska-Mitek, Agata Gieleżyńska, Katarzyna Koza
Nowe układy grupowe krwi
New blood group systems
Zakład Immunohematologii Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego, Warszawa
Kierownik Zakładu: dr hab. n. med. Jadwiga Fabijańska-Mitek
Streszczenie
Nauka o grupach krwi, czyli o antygenach na krwinkach czerwonych i skierowanych do nich przeciwciałach rozwija się od 112 lat. Początek dało jej genialne odkrycie układu grupowego ABO przez Karola Landsteinera. Umożliwiło ono w znacznym zakresie dobór bezpiecznej krwi do przetaczania oraz rozwój chirurgii, immunologii, hematologii i transplantologii. Do 2011 roku znano 30 układów grupowych obejmujących ponad 300 antygenów. Podstawą poznania nowego antygenu grupowego jest nadal jego reakcja ze swoistym przeciwciałem, wytworzonym przez osobę bez danego antygenu. Dla sklasyfikowania układu grupowego musi być znane podłoże genetyczne, czyli gen kodujący dany antygen i allele kodujące antygeny przeciwstawne oraz budowa biochemiczna struktur błonowych będących ich nośnikami. W lutym 2012 roku ukazały się publikacje o potencjalnie dwóch nowych układach grupowych Langereis (Lan) i Junior (Jr), których pojedyncze antygeny odkryto kilkadziesiąt lat temu. W 2011 roku przedstawiono wyniki badań nad układem grupowym znanym częściowo od ponad 80 lat, który obecnie nazwano P1Pk. W pracy przedstawiona jest fascynujące droga odkrywania tajemnic tych układów dzięki wykorzystaniu najnowszych technik badawczych oraz poznawanie ich biologicznej, nie tylko transfuzjologicznej roli.
Summary
Science of blood groups, which means red blood cells antigens and antibodies directed towards them, has been developing for 112 years. It started with brilliant discovery of ABO blood group system by Karl Landsteiner. This finding has allowed to match appropriate blood for transfusion and enhanced development of surgery, immunology, haematology and transplantology. Until 2011, 30 blood group systems, containing over 300 antigens, have been known. Every new blood group antigen is still described after reaction with specific antibodies, produced by the person without this antigen. In order to classify the new blood group system, genetic basis have to be described, i. e. the gene coding the antigen and alleles coding antithetical antigens, as well as biochemical structure of membrane component carrying these antigens. In February 2012 two papers have been released, regarding two potentially new blood group systems, Langeris (Lan) and Junior (Jr). Both of them contain only one antigen discovered decades ago. In 2011 results have been described on the blood group system known partially for over 80 years, currently known as P1Pk. In this paper the authors reveal fascinating road to discovery the secrets of group systems mentioned above using the latest research techniques, as well as exploring of their biological, not only transfusiological, role.
Wstęp
Nauka o grupach krwi zwana dawniej serologią, dziś zasadnicza część immunohematologii, rozwija się od 112 lat. Jej początki sięgają genialnego odkrycia (1900/1901) Karola Landsteinera, wiedeńskiego lekarza, który podzielił ludzi na trzy grupy w zależności od aglutynacyjnych cech ich krwi w stosunku do krwi innych osób (1, 2). Odkrycie to, nagrodzone w 1921 roku nagrodą Nobla, dało początek transfuzjologii i miało kluczowe znaczenie dla rozwoju chirurgii, immunologii, hematologii, a później transplantologii. Przez wiele lat znano tylko jeden unikatowy – ze względu na obecność naturalnych regularnych przeciwciał – układ ABO (O od niemieckiego ohne, czyli bez A, bez B, w Polsce dotąd nazywane zero). Przyjęto najpierw zasadę nadawania poznawanym antygenom oznaczeń literowych i po ponad ćwierćwieczu od odkrycia ABO zidentyfikowano kilka nowych antygenów uodporniając zwierzęta, które wytwarzały swoiste przeciwciała, podobne do przeciwciał występujących czasem u ludzi. Wykryto antygeny: M, N, S i P, z którymi mogą reagować naturalne (powstające przez kontakt z różnymi antygenami środowiska), nieregularne (występują rzadko i zanikają) przeciwciała, co odróżnia je od naturalnych, ale regularnych przeciwciał skierowanych do antygenów układu ABO (są zawsze obecne, poza wyjątkowymi patologiami).
Przełomem w badaniach antygenów krwinek czerwonych było wprowadzenie do laboratoriów serologicznych techniki antyglobulinowej (1945 rok), zwanej odczynem lub testem Coombsa, w której do wywołania reakcji aglutynacji używa się zwierzęcych przeciwciał anty-IgG, skierowanych do ludzkich immunoglobulin na krwinkach czerwonych (3). Okazało się, że przetaczanie krwi oraz kontakt matki z krwią dziecka w czasie porodu, prowadzą czasem do immunizacji charakterystycznymi antygenami krwinek czerwonych. Powstają wówczas przeciwciała klasy IgG, nazwane odpornościowymi. Pierwszym antygenem wykrytym przez ludzkie przeciwciała odpornościowe był antygen D, określany najpierw jako czynnik Rh. Nazwę Rh nadano później całemu układowi grupowemu obejmującemu obecnie kilkadziesiąt antygenów. Do dziś wykryto setki antygenów czerwonokrwinkowych, posiadających małe lub duże znaczenie kliniczne, w zależności od ich oddziaływania ze swoistymi przeciwciałami o określonej aktywności hemolitycznej. Prowadząc badania rodzinne ustalano związki antygenów i klasyfikowano je tworząc kolejne układy grupowe. Od roku 1990, kiedy wykryto geny układu ABO i ustalono ich sekwencje nukleotydowe, szybko rozwija się genetyka antygenów grupowych (4). Badania molekularne i biochemiczne umożliwiają charakterystykę układów grupowych na poziomie DNA, na poziomie białek strukturalnych będących nośnikami antygenów oraz enzymów tworzących węglowodanowe determinanty antygenowe na glikoproteinach i glikolipidach błonowych. Sto lat po odkryciu Landsteinera, czyli na początku XXI wieku znano ponad 20 układów grupowych obejmujących ponad 200 antygenów, a w 2011 roku 30 układów z ponad 300 antygenami (5, 6).
Doniesienia z początku bieżącego roku pozwalają oczekiwać na zatwierdzenie dwóch nowych układów grupowych: Langeries i Junior. Ponadto zweryfikowano informacje o znanym od 80 lat układzie grupowym nr 003 określanym najpierw jako P, potem P1, obecnie P1PK.
Wykrywanie, nazewnictwo i klasyfikacja grup krwi
Pojęcie grup krwi odnosi się obecnie do wszystkich antygenów na krwinkach czerwonych. Nad ich nazewnictwem i klasyfikacją czuwa od 1990 roku Robocza Komisja ISBT (International Society of Blood Transfusion), która co kilka lat informuje o liczbie układów grupowych, antygenów, o lokalizacji genów w chromosomach i ich budowie. Układy posiadają kolejne numery, ostatnio od 001 (ABO) do 030 (RhAG), odpowiadające kolejności wykrywania. Antygeny w każdym układzie posiadają też oznaczenia numeryczne (np. antygen A: 001001, B: 001002, D: 004001, E: 004003 itd.). Zapis ten jest wygodny dla rejestracji elektronicznej, jednak w codziennej pracy i w publikacjach immunohematolodzy posługują się pierwotnymi nazwami literowymi lub nazwami i ich skrótami nadawanymi później od nazwisk ludzi, u których zidentyfikowano odpowiednie przeciwciała, a za ich pomocą nowe antygeny np. Kell, Duffy, Kidd, Colton, Diego itd. (5-7).
Nadal podstawą identyfikacji antygenu jest jego reakcja ze swoistym przeciwciałem. Następnie musi być znany sposób dziedziczenia antygenu, wykryty jego gen, allele oraz sekwencje nukleotydów. Aby umieścić antygen w układzie grupowym wykazuje się związek z jego przeciwstawnym odpowiednikiem (np. Jka i Jkb, K i k, itd.) oraz ustala się budowę biochemiczną nośnika antygenów należących do tego samego układu. Antygeny, które nie spełniają warunków zaliczenia do układów grupowych pozostają w kolekcjach lub w seriach, gdy są antygenami powszechnymi (> 90% w populacji) lub prywatnymi (< 1%). Kolekcje i serie są rodzajem „poczekalni” do czasu odkrycia cech umożliwiających wprowadzenie antygenu do istniejącego układu grupowego lub utworzenie nowego układu (7).
Układ grupowy Langereis Lan
Antygen Lan znany jest od 1961 roku jako antygen powszechny występujący we wszystkich populacjach z częstością > 99%. Został odkryty, gdy stwierdzono pierwszy raz przeciwciała u osoby nie posiadającej go i był sklasyfikowany jako antygen o dużej częstości występowania w serii 901 z numerem 901.002. Opisano przeciwciała anty-Lan odpowiedzialne za poprzetoczeniowe reakcje hemolityczne od bardzo słabych do ciężkich. Choroba hemolityczna płodu/noworodka posiadającego grupę krwi Lan (+), którego matka ma grupę Lan (-) i przeciwciała anty-Lan, jest łagodna lub nie występuje. Ze względu na małą liczbę osób Lan (-) nie można wykluczyć innych niż opisane dotąd objawów (7).
Ostatnio, wykorzystując limfocyty Japonki o grupie krwi Lan (-), która wytworzyła przeciwciała anty-Lan, wyprodukowano przeciwciało monoklonalne OSK43 (8). Użyto je do oznaczania osób Lan (+) i Lan (-) metodami hemaglutynacji, cytometrii przepływowej i immunofluorescencji. W populacji japońskiej wśród 713 384 dawców krwi wykryto 14 osób Lan (-), które stanowiły 0,002% populacji. Stwierdzono silniejszą ekspresję antygenu Lan na krwinkach z pępowiny niż na krwinkach osób dorosłych.
Za pomocą przeciwciała OSK43 uzyskano metodą immunoprecypitacji białko błonowe z lizatu krwinek czerwonych. Ważyło ono 80 kDa i techniką spektrometrii masowej zostało zidentyfikowane jako ABCB6, należące do rodziny ABC (ATP-binding cassette) transporterów wykorzystujących energię z ATP (9, 10). ABCB6 znane były wcześniej jako podrodzina mitochondrialnych transporterów porfiryn, biorących udział w syntezie hemu i posiadających dużą ekspresję w komórkach erytropoetycznych. Metodą elektroforezy w żelu poliakrylamidowym stwierdzono obecność ABCB6 wśród białek błonowych erytrocytów osób Lan (+) i brak u osób Lan (-).
Klon K-562 – ludzkich komórek erytroleukemii – transfekowano materiałem genetycznym ABCB6 i uzyskano ekspresję ABCB6 w błonie komórkowej. Komórki te reagowały następnie z przeciwciałem OSK43 o swoistości anty-Lan, co potwierdziło, że białko ABCB6 jest nośnikiem antygenu LAN (8).
Izolowano DNA osób Lan (+) i 11 niespokrewnionych Lan (-) oraz zsekwencjonowano gen odpowiadający za syntezę białka ABCB6. Stwierdzono, że allel ABCB6 –/– u osób Lan (-) występuje na chromosomie 2 w locus ABCB6, który wykryto u osób Lan (+). Scharakteryzowano mutacje punktowe w siedmiu z szesnastu eksonów oraz w jednym intronie. Potwierdzono recesywne dziedziczenie tej grupy krwi wynikające albo z homozygotyczności tej samej mutacji null, albo heterozygotyczności dwóch różnych mutacji (8).
Po 50 latach od wykrycia antygenu Lan, w nowej dekadzie XXI wieku poznano jego podłoże genetyczne, stwierdzono obecność recesywnego allelu null, który mimo niewielkich różnic na poziomie DNA nie daje produktu, scharakteryzowano białko ABCB6 odpowiadające za swoistość grupy krwi Lan (+). W ten sposób spełniono kryteria niezbędne do utworzenia układu grupowego, który nazwano Langeries z symbolem Lan i dwiema grupami krwi: Lan (+) i Lan (-).
Uznając udział ABCB6 w transporcie porfiryn i hemopoezie (11, 12) badano je u ludzi Lan (-). Nie stwierdzono upośledzenia produkcji hemu ani objawów porfirii. Być może ABCB6 nie jest jedynym białkiem niezbędnym do transportu porfiryn lub osoby Lan (-) mają mechanizm kompensujący niedobór tego białka. Sugestię tę potwierdza rola przypisywana ABCG2, scharakteryzowanemu jako nośnik omówionego niżej układu grupowego Junior (13).
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Landsteiner K: Zur Kenntness der antifermentiven lytischen und agglutinierenden Wirkungen des Blutserums und der Lymph. Centralblatt fur Bacteriologia 1900; 27: 357-366.
2. Landsteiner K: Uber Agglutinationserscheinungen normal menschlichen Blutes. Wiener Kinische Wochenschrift 1901; 14: 1132-1134.
3. Coombs RR: Historical note: past, present and future of the antiglobulin test. Vox Sang 1998; 74: 67-73.
4. Daniels G: The molecular genetics of blood group polymorphism. Hum Genet 2009; 126: 729-742.
5. Fabijańska-Mitek J (red.): Immunologia krwinek czerwonych. Grupy krwi. OINpharma, Warszawa 2007; 9-168.
6. Fabijańska-Mitek J: Immunohematologiczne podstawy współczesnej transfuzjologii. [W:]. Korsak J, Łętowska M (red.): Transfuzjologia kliniczna. α-medica press. Warszawa 2009; 38-68.
7. Reid ME, Lomas-Francis Ch: The blood group antigen. Facts book. 2nd ed. Elsevier Academic Press 2004; 3-550.
8. Helias V, Saison C, Ballif BA et al.: ABCB6 is dispensable for erythropoiesis and specifies the new blood group systems Langereis. Nat Genet 2012; 44: 170-173.
9. Peterson JK, Shukla S, Black ChM et al.: Human ABCB6 localizes to both the outer mitochondrial membrane and the plasma membrane. Biochemistry 2007: 46: 9443-9452.
10. Borst P, Elferink RO: Mammalian ABC transporters in health and disease. Annu Rev Biochem 2002; 71: 537-592.
11. Krishnamurthy PC, Du G, Fukuda Y et al.: Identification of a mammalian mitochondrial porphyrin transporter. Nature 2006; 443: 586-589.
12. Puy H, Gouya L, Deybach J-Ch: Porphyrias. Lancet 2010; 375: 924-937.
13. Saison C, Helias V, Ballif BA et al.: Null alleles of ABCG2 encoding the breast cancer resistance protein define the new blood group system Junior. Nat Genet 2012; 44: 174-177.
14. Szakacs G, Annereau J-P, Lababidi S et al.: Predicting drug sensitivity and resistance: profiling ABC transporter genes in cancer cells. Cancer Cell 2004; 6: 129-137.
15. Szakacs G, Paterson JK, Ludwig JA et al.: Targeting multidrug resistance in cancer. Nat Rev Drug Discov 2006; 5: 219-234.
16. Miyazaki T, Kwon KW, Yamamoto K et al.: A human monoclonal antibody to high-frequency red cell antigen Jra. Vox Sang 1994; 66: 51-54.
17. Allikmets R, Schriml LM, Hutchinson A et al.: A human placenta-specific ATP-binding cassette gene (ABCP) on chromosome 4q22 that is involved in multidrug resistance. Cancer Res 1998; 58: 5337-5339.
18. Vlaming MLH, Lagas JS, Schinkel AH: Physiological and pharmacological roles of ABCG2 (BCRP): recent findings in Abcg2 knockout mice. Adv Drug Deliver Rev 2009; 61: 14-25.
19. Kobayashi D, Ieiri I, Hirota T et al.: Functional assessment of ABCG2 (BCRP) gene polymorphisms to protein expression in human placenta. Drug Metab Dispos 2005; 33: 94-101.
20. Cusatis G, Sparreboom A: Pharmacogenomic importance of ABCG2. Pharmacogenomics 2008; 9: 1005-1009.
21. Maliepaard M, Scheffer GL, Faneyte F et al.: Subcellular localization and distribution of the breast cancer resistance protein transporter in normal human tissues. Cancer Res 2001; 61: 3458-3464.
22. Imai Y, Nakane M, Kage K et al.: C421A polymorphism in the human breast cancer resistance protein gene is associated with low expression of Q141K protein and low-level drug resistance. Mol Cancer Ther 2002; 1: 611-666.
23. Huls M, Brown CDA, Windass AS et al.: The breast cancer resistance protein transporter ABCG2 is expressed in the human kidney proximal tubule apical membrane. Kidney Int 2008; 73: 220-225.
24. Matsuo H, Takada T, Ichida K et al.: Common defects of ABCG2, a high-capacity urate exporter, cause gout: a function-based genetic analysis in a Japanese population. Sci Transl Med 2009; 1: 5-11.
25. Scharenberg ChW, Harkey MA, Torok-Storb B: The ABCG2 transporter is an efficient Hoechst 33342 efflux punp and is preferentially expressed by immature human hematopoietic progenitors. Blood 2002; 99: 507-512.
26. Zhou S, Zong Y, Ney PA et al.: Increased expression of the Abcg2 transporter during erythroid maturation plays a role in decreasing cellular5 protoporphyrin IX levels. Blood 2005; 105: 2571-2576.
27. Woodward OM, Kottgen A, Coresh J et al.: Identification of a urate transporter, ABCG2, with a common functional polymorphism causing gout. PNAS 2009; 106: 10338-10342.
28. Tamura A, Wakabayashi K, Onishi Y et al.: Re-evaluation and functional classification of non-synonymous single nucleotide polymorphisms of the human ATP-binding cassette transporter ABCG2. Cancer Sci 2007; 98: 231-239.
29. Landsteiner K, Levine P: Further observations on individual differences of human blood. Proc Soc Exp Biol 1927; 24: 941-942.
30. Daniels G: Human Blood Groups. 2nd edition. Oxford; Blackwell Science Ltd. 2002; 175-194.
31. Steffensen R, Carlier K, Wiels J et al.: Cloning and expression of the histo-blood group Pk UDP-galactose: Gal-beta1-4Glc-beta1--Cer alpha1,4-galactosyltransferase. Molecular genetic basis of the p phenotype. J Biol Chem 2000; 275: 16723-16729.
32. Keusch JJ, Manzella SM, Nyame KA et al.: Cloning of Gb3 synthase, the key enzyme in globo-series glycosphingolipid synthesis, predicts a family of alpha 1, 4-glycosyltransferases conserved in plants, insects, and mammals. J Biol Chem 2000; 275: 25315-25321.
33. Okajima T, Nakamura Y, Uchikawa M et al.: Expression cloning of human globoside synthase cDNAs. Identification of beta3--Gal-T3 as UDP-N-acetylgalactosamine: globotriaosylceramide beta 1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase. J Biol Chem 2000; 275: 40498-40503.
34. McAlpine PJ, Kaita H, Lewis M: Is the DIA1 locus linked to the P blood group locus? Cytogenet Cell Genet 1978; 22: 629-632.
35. Furukawa K, Iwamura K, Uchikawa M et al.: Molecular basis for the p phenotype. Identification of distinct and multiple mutations in the alpha 1,4-galactosyltransferase gene in Swedish and Japanese individuals. J Biol Chem 2000; 275: 37752-37756.
36. Hellberg ?, Poole J, Olsson ML: Molecular basis of the globoside-deficient Pk blood group phenotype. Identification of four inactivating mutations in the UDP-N-acetylgalactosamine:globotriaosylceramide 3-beta-N-acetylgalactosaminyltransferase gene. J Biol Chem 2002; 277: 29455-29459.
37. Naiki M, Marcus DM: An immunochemical study of the human blood group P1, P, and Pk glycosphingolipid antigens. Biochemistry 1975; 14: 4837-4841.
38. Graham HA, Williams AN: A genetic model for the inheritance of the P, P1 and Pk antigens. Immunol Commun 1980; 9: 191-201.
39. Thuresson B, Westman J, Olsson ML: Identification of a novel A4GALT exon reveals the genetic basis of the P1/P2 histo-blood groups. Blood 2011; 117: 678-687.
40. Cedergren B: Population studies in Northern Sweden. IV. Frequency of the blood type p. Hereditas 1973; 73: 27-30.
41. Suchanowska A, Czerwiński M, Laskowska M et al.: Genetic background of NOR polyagglutination. Vox Sang 2011; 101 (suppl. 1): 20.
42. Kannagi R, Papayannopoulou T, Nakamoto B et al.: Carbohydrate antigen profiles of human erythroleukemia cell lines HEL and K562. Blood 1983; 62: 1230-1241.
43. Thorn JJ, Levery SB, Salyan ME et al.: Structural characterization of x2 glycosphingolipid, its extended form, and its sialosyl derivatives: accumulation associated with the rare blood group p phenotype. Biochemistry 1992; 31: 6509-6517.
44. Olsson ML, Peyrard T, Hult AK et al.: PX2: a new blood group antigen with implications for transfusion recommendations in P1k and P2k individuals. Vox Sang 2011; 101 (suppl. 1): 53.
