輸血療法において適合性が最も高い血液型をご存知だろうか？ 献血の常連なら、「O型」の血液が重宝されることを知っているはずだ。血液型には大まかに分けてA型、B型、AB型、O型の4通りがあり、そのうち抗原をもたないO型だけは、どの血液型に対しても輸血が可能だからだ。

一般的に、異なる種類の血液を輸血すると致死的な免疫反応を起こす可能性があるため、血液の適合は注意深く検査する必要がある。血液検査の時間すらない緊急時には、「ユニヴァーサル・ドナー」であるO型の血液を患者に輸血することも多いことから、O型の血液はどうしても不足してしまうという。

こうした問題の解決につながるかもしれない研究結果が、このほどカナダの研究チームによって発表された。ブリティッシュコロンビア大学の生化学教授であるスティーブン・ウィザーズらの研究チームが、ヒト腸内細菌叢においてA型の血液をO型に変換できる酵素をもつ細菌を発見したと、「Nature Microbiology」にて発表したのだ。この知見を応用すれば、誰にでも輸血できる「万能血液」の技術開発が期待できるという。

A型抗原に似た糖タンパク質を持つ腸内粘液を食べる細菌

血液型の違いは、血液抗原として知られる赤血球表面の糖鎖（糖の分子）の種類によって決まる。つまり、A型抗原のあるA型、B型抗原のあるB型、両方の抗原を持つAB型、そして抗原をもたないO型の4種類だ。裏を返すと、抗原のもとになっている糖鎖を取り払う技術があれば、人類が「万能血液」を手にするのも夢ではないということになる。

「研究者たちは1980年代から、酵素活性を利用して血液型を変換する方法を模索してきました。しかし、それは実用的ではありませんでした。大量の酵素が必要だったり、特別な条件を整えたりしなくてはならなかったのです」と、論文の筆頭者である博士研究員のピーター・ラーフェルドは説明する。「わたしたちが見つけた酵素は血液に直に作用し、多くの酵素を必要としない点でとても実用的なのです」

研究チームは、抗原を効率的に分解しうる酵素を探すために、ヒトの腸内に棲む細菌に着目した。なぜ腸内細菌かというと、赤血球のA抗原とB抗原にみられる糖鎖構造はヒトの腸壁を覆う粘液のなかにも存在し、これを摂取してエネルギーの一部とする微生物が存在するからだ。

腸内粘液は、無数の糖鎖が結合した巨大な糖タンパク質をもつムチンを主成分としており、このヌメりが腸内細菌から腸を守るバリアとして機能する。それだけではなく、微生物の棲みかや栄養源ともなるのだという。

したがって、これらの細菌がムチンを摂取するには、その巨大な糖鎖を切断する酵素を出しているはずである。そしてこの酵素は、抗原をもつ血液型からO型への変換にも有効なはずだ。

研究者らは、酵素活性のスクリーニングを可能にするメタゲノム解析と呼ばれる技術を用いて、ヒトの便サンプルから取り出した腸内細菌群集から、糖鎖を分解する酵素をもつ細菌のDNAを抽出。理論的には、便として排出されたものに、ムチンを消化する酵素の遺伝子コードが含まれているはずだ。続いて、血液抗原の糖鎖を模倣する蛍光色素付きの基質（酵素の作用で化学反応を起こす物質）を使用し、抗原を除去できる酵素をスクリーニングした。

血液供給を拡大する技術の確立へ

その結果、研究者らはフラヴォニフラクター・プラウティ（Flavonifractor plautii）と呼ばれる細菌によって発現する、A抗原を非常に迅速に切断できる2つの酵素を特定した。これらの酵素は、ふたつ同時に働くことで、A型の血液を同じRh型のO型に変換できる。例えばRhマイナスA型の血液は、RhマイナスO型にすることが可能だ。

なお、ひとつめの酵素は、A型抗原を形成する末端の糖鎖を別の化合物（アミン）に変換。ふたつめの酵素は、この化合物を取り除いて、抗原のないO型の血液を残した。この成果について、ラーフェルド博士は次のように語っている。

「特定の血液が足りない医療現場や、田舎の医療機関において、ほかの血液型を万能タイプに変換することで輸血に対応できるようになるかもしれません。とはいえ、この技術をもってしても、献血していただくことは非常に重要です。輸血に血液が必要なのは、これからも変わりませんから」

ウィザーズらの研究チームは、これらの酵素で変換された血液が患者にとって本当に安全かどうかを確かめるため、実用化に向けた研究を続ける予定だという。