Biến máu nhóm A, B thành máu nhóm O: Tại sao đột phá này xứng đáng nhận Giải Nobel Y học?

Hai giây là khoảng thời gian bạn đọc xong tiêu đề của bài viết này. Và ở đâu đó ngoài kia, lại đang có một người cần truyền máu. Tai nạn giao thông, bệnh nhân phẫu thuật, những đứa trẻ bị thiếu máu bẩm sinh, người mắc ung thư hoặc thậm chí những bệnh nhân bị trĩ… họ đều cần máu để sống sót.

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cho biết: Mỗi năm, nhu cầu máu của cả thế giới lên tới hơn 150 triệu lít, tương đương 304 triệu đơn vị. Thật không may, với tỷ lệ người dân hiến máu như hiện nay, chúng ta chỉ có thể đáp ứng được cao nhất khoảng 90% nhu cầu truyền máu.

Và đó là con số ở các nước phát triển.

Ở các nước có thu nhập trung bình hoặc thấp, chỉ có khoảng 50% nhu cầu máu được đáp ứng. Mọi chuyện thậm chí còn phức tạp hơn khi tính đến ma trận của 45 nhóm máu khác nhau, mà không phải người nào cũng có máu nhóm phù hợp để hiến tặng và truyền cho người cần máu.

Hệ quả là có hàng triệu người đang tử vong mỗi năm vì mang trong mình nhóm máu hiếm hoặc không được truyền máu kịp thời. Nhưng kể từ bây giờ, những cái chết này có thể sớm trở thành chuyện dĩ vãng.

Trong một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Nature Microbiology, một nhóm các nhà khoa học đến từ Đan Mạch và Thụy Điển đã tìm ra một phương pháp hiệu quả đế biến bất kỳ loại máu nào trở thành máu nhóm O, loại máu tương thích với tất cả các nhóm máu còn lại và có thể truyền cho bất kỳ ai.

Về cơ bản, điều này sẽ cào bằng ma trận 45 nhóm máu đang tồn tại trong cơ thể loài người – một đột phá giúp cứu sống hàng triệu sinh mạng trên thế giới mà nếu chứng minh được tính hiệu quả và khả thi, nó xứng đáng có mặt trong danh sách đề cử của một giải Nobel Y học.

Truyền máu: Một thủ thuật may rủi

Lịch sử của truyền máu có lẽ đã bắt đầu từ năm 400 trước Công nguyên khi Hippocrates, cha đẻ của y học hiện đại phát biểu thuyết dịch thể. Ông cho rằng cơ thể con người là một sự cân bằng của bốn chất dịch—máu, đờm, mật đen và mật vàng.

Khi bất kỳ một chất dịch nào bị thiếu hoặc thừa, nó đều dẫn tới sự mất cân bằng của các chất dịch còn lại và gây ra bệnh tật. Việc chữa bệnh vì vậy đôi khi chỉ là loại bỏ sự dư thừa một một chất dịch khác, và thêm vào một chất dịch khi nó bị thiếu.

Ví dụ, các tài liệu y khoa cổ đại ghi nhận Hippocrates đã có ý tưởng rạch vào da người bệnh để rút bớt máu, trong trường hợp ông nghĩ căn bệnh của họ bắt nguồn từ việc dư thừa máu.

Ngược lại, với bệnh xuất phát từ nguyên nhân thiếu máu, Hippocrates sẽ "truyền" chúng trở lại cơ thể người bệnh. Nhưng ông làm vậy bằng một cách vô cùng đơn giản: cho bệnh nhân uống máu người khỏe mạnh.

Ý tưởng này không chỉ tồn tại trong nền văn minh Hy Lạp thời cổ đại, ở Ai Cập và Trung Quốc, khi một bệnh nhân được coi là thiếu máu, các bác sĩ cũng từng nghĩ đơn giản rằng họ có thể uống máu người hoặc máu động vật để khỏe lại.

Thủ thuật truyền máu từ người sang người đầu tiên hóa ra là một sản phẩm của nền văn minh Nam Mỹ, trong thời đại Inca. Ghi chép của thực dân Tây Ban Nha trong thời kỳ xâm lược đế chế Inca cho thấy những thổ dân ở đây từng truyền máu sang nhau trong những ca phẫu thuật mở hộp sọ.

Chi tiết thủ thuật không được ghi lại rõ ràng, nhưng các nhà sử học cho rằng người Inca đã thực sự truyền máu sang cho nhau và tỷ lệ thành công rất cao, vì đa phần người bản địa Nam Mỹ đều sở hữu nhóm máu O tương thích với tất cả các nhóm máu còn lại.

Thật vậy, trong suốt 400 năm tiếp theo, khi các bác sĩ ở Phương Tây cố gắng bắt chước người Inca để truyền máu, tỷ lệ thất bại của họ cao hơn đáng kể. Năm 1492, sau khi giáo hoàng Innocent VIII của Vatican bị ốm và rơi vào hôn mê, mạch máu của ông đã được trích ra và nối vào mạch máu của 3 cậu bé 10 tuổi.

Kết quả là cả 4 người đều tử vong.

Đến năm 1818, một bác sĩ sản khoa người Anh tên là James Blundell đã thực hiện 10 ca truyền máu cho các sản phụ bị băng huyết. Kết quả là ông đã cứu sống được 5 sản phụ, 5 người sau đó đã tử vong.

Trong suốt thế kỷ 19, nhiều nỗ lực truyền máu đã được thực hiện ở các nước Phương Tây, nhưng tỷ lệ thành công gần như là may rủi khiến các bác sĩ hiếm khi mặn mà với ý tưởng đó.

Mọi chuyện chỉ thay đổi sau khi Karl Landsteiner, một bác sĩ người Mỹ gốc Áo phát hiện ra nguyên nhân thất bại của thủ thuật truyền máu. Đó là do người nhận và người truyền có những loại máu khác nhau.

OAB

Đó là năm 1901, khi đang làm một số thí nghiệm với máu được thu thập từ các thành viên khác nhau trong phòng thí nghiệm của mình, Landsteiner nhận thấy khi ông tách huyết thanh của một người ra khỏi máu của họ, huyết thanh này có thể làm đông đặc hồng cầu phân lập được từ một người khác.

Hiện tượng này được gọi là ngưng kết máu, thứ mà Landsteiner suy đoán chính là phản ứng gây chết người, xảy ra khi truyền máu giữa những cá nhân không hợp nhau.

Bằng các thí nghiệm liên tục trong vòng 1 năm, Landsteiner cuối cùng đã xác định được hai loại kháng nguyên và kháng thể khác nhau trong máu, thứ mà ông gọi là kháng nguyên và kháng thể A, B.

Những người có kháng nguyên A trên bề mặt hồng cầu thì sẽ có kháng thể B trong huyết thanh. Landsteiner gọi đây là những người có máu nhóm A.

Ngược lại, người có kháng nguyên B trên bề mặt hồng cầu thì sẽ có kháng thể A trong huyết thanh. Họ được gọi là người có máu nhóm B.

Nếu không có bất kỳ kháng nguyên nào trên bề mặt hồng cầu mà sở hữu cả hai kháng thể A và B trong huyết thanh, Landsteiner gọi đây là nhóm máu C (C sau này được đổi tên thành O theo tiếng Đức nghĩa là "Ohne" , hay "không có", ý là không có kháng nguyên trên hồng cầu).

Trong trường hợp hồng cầu có cả hai kháng nguyên A và B mà huyết thanh không có kháng thể, nhóm máu này được gọi là AB.

Landsteiner nhận thấy hiện tượng ngưng kết sẽ xảy ra khi kháng nguyên của một loại máu bắt cặp với kháng thể cùng ký hiệu của loại máu còn lại. Vì vậy về nguyên tắc, một người không thể nhận máu có kháng nguyên lạ vào cơ thể.

Ví dụ, người có nhóm máu A không thể nhận máu nhóm B, vì máu nhóm B có kháng nguyên B sẽ bắt cặp với kháng thể B của nhóm máu A và ngược lại.

Người có nhóm máu O có thể truyền máu cho bất kỳ ai, vì máu của họ không có kháng nguyên để bị ngưng kết khi bắt gặp kháng thể A và B trong 3 loại máu còn lại.

Ngược lại người có nhóm máu AB chỉ có thể truyền máu cho người có cùng nhóm máu AB vì họ có cả hai kháng nguyên trên bề mặt hồng cầu.

Sau khi Landsteiner phát hiện ra các nhóm máu này, ông đã giúp cho tỷ lệ truyền máu chính xác tăng lên, mở ra một kỷ nguyên truyền máu trở nên an toàn. Năm 1930, Landsteiner được trao giải Nobel Y học cho khám phá về những nhóm máu của mình. Nhưng mọi chuyện chưa dừng lại ở đó.

+ và -

Mười năm sau khi nhận được giải Nobel Y học, Landsteiner tiếp tục có một phát hiện đột phá. Ông cùng với Alexander Wiener, một đồng nghiệp người Mỹ đã phát hiện ra thêm một loại kháng nguyên nữa gọi là Rh – đặt theo tên loài khỉ rhesus vì kháng nguyên này thường được phát hiện trong máu khỉ.

Rh thực chất là một hệ gồm hơn 50 kháng nguyên, nhưng quan trọng nhất trong số đó là kháng nguyên D – kháng nguyên phản ứng mạnh nhất với hiện tượng ngưng tụ.

Người có kháng nguyên Rh D bên cạnh các kháng nguyên A, B trong hồng cầu sẽ được gọi là nhóm máu A+, B+, AB+ hoặc O+. Ngược lại, những người không có sẽ thuộc nhóm máu A-, B-, AB- và O-.

Dựa theo nguyên tắc của Landsteiner, một lần nữa, người có kháng nguyên Rh D trong máu sẽ không thể truyền máu cho người không có nó. Ví dụ, nhóm máu A+ không thể truyền sang cho người có nhóm máu A-, người có máu O+ không thể truyền cho tất cả các nhóm máu A-, B-, AB- và cả O-.

Chỉ có người có máu O- mới thực sự tương thích với tất cả các nhóm máu còn lại. Do đó, họ thường được gọi là những nhà tài trợ máu tiềm năng. 

Người có nhóm máu O- thường được vận động hiến máu và máu của họ sẽ được dự trữ nhiều nhất để phòng cho các trường hợp cần truyền máu khẩn cấp mà các bác sĩ không có thời gian chờ xét nghiệm máu cho bệnh nhân, ví dụ khi ai đó gặp tai nạn giao thông.

Thật không may, chỉ có khoảng 6% dân số trên thế giới có máu O-, khiến nguồn cung loại máu này thực sự rất hạn chế. 

Các nhà khoa học từ lâu đã muốn tạo ra một loại máu O- nhân tạo, bằng cách khử tất cả các kháng nguyên ra khỏi hồng cầu của các loại máu còn lại. Mặc dù vậy, cho đến gần đây, họ vẫn thất bại.

Nỗ lực đáng được ghi nhận đầu tiên đã được thực hiện từ năm 1982, khi một nhóm các nhà nghiên cứu tìm thấy một một enzyme trong hạt cà phê có thể loại bỏ kháng nguyên B và biến máu nhóm B thành máu nhóm O. Thật không may, nó chỉ hoạt động trong các điều kiện kiểm soát nghiêm ngặt và tỏ ra không hiệu quả.

Năm 2017, một nhóm các nhà khoa học khác cũng có thể tạo ra máu nhóm O bằng cách đưa gen gây ung thư vào tiền tế bào hồng cầu. Tuy nhiên, có vẻ như ý tưởng này không an toàn một chút nào, và chi phí cho kỹ thuật này cũng rất lớn.

Năm 2019, trong một công trình đăng trên tạp chí Nature, các nhà khoa học đến từ Đại học British Columbia đã trình bày một phương pháp khai thác DNA của vi khuẩn trong ruột người, thứ có thể chuyển máu nhóm A thành máu nhóm O.

Tuy nhiên, các thử nghiệm sau đó vẫn chưa đạt được tới độ an toàn cần thiết để thương mại hóa loại máu O nhân tạo này. Bằng một nguyên nhân bí ẩn nào đó, nhiều bệnh nhân vẫn không tương thích với nhóm máu O dù kháng nguyên của chúng đã bị khử hết.

Có hơn 45 nhóm máu và chúng ta cần chuyển tất cả chúng về nhóm máu O

Trong nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Nature Microbiology, một nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch và Đại học Lund của Thụy Điển giải thích sự bất tương thích khi truyền máu theo hệ OAB và Rh +- thực ra đến từ việc con người không chỉ có 8 nhóm máu như vậy.

Các kháng nguyên A, B và Rh D +- trên bề mặt hồng cầu thực ra là những đoạn phân tử nhô ra khỏi tế bào. Trong khi chúng có thể cùng loại với nhau, chiều dài và mật độ kháng nguyên cũng làm nên điều khác biệt cho một phân tử máu, khiến nó có thể được phân loại vào một nhóm máu khác.

Các nhà khoa học cho biết nếu phân tích kỹ hơn, máu người có thể được chia thành 45 nhóm, dựa theo độ mở rộng của kháng nguyên A và B. Con số thậm chí vẫn còn tăng lên theo thời gian.

Chính vì vậy, một số kỹ thuật trung hòa kháng nguyên A và B trước đây về nhóm máu O đã không đạt được hiệu quả triệt để, đối với một số nhóm máu A và B có kháng nguyên mở rộng.

"Thế nhưng ở đây, chúng tôi báo cáo việc phát hiện ra một enzyme có hiệu quả rõ rệt, không chỉ chống lại kháng nguyên A và B mà còn chống lại cả phần mở rộng của chúng", các nhà khoa học cho biết trong nghiên cứu mới.

Cụ thể, họ đã sử dụng một enzyme tìm thấy trong vi khuẩn đường ruột Akkermansia muciniphila để xử lý máu của người hiến tặng thuộc các nhóm A, B và phân nhóm mở rộng của chúng.

Sống trong đường ruột của con người, Akkermansia muciniphila vốn là vi khuẩn ăn chất nhầy ruột để tồn tại. Tiến hóa đã cung cấp cho chúng enzyme phân hủy các chất nhầy trên bề mặt niêm mạc ruột này, thứ mà các nhà khoa học nhận thấy có đặc điểm giống nhau về mặt hóa học với các kháng nguyên tìm thấy trên tế bào hồng cầu của máu.

Vì vậy, trong nghiên cứu này, họ thử nghiệm 24 enzyme mà vi khuẩn Akkermansia muciniphila tiết ra để để xử lý hàng trăm mẫu máu.

Các enzyme được ủ với nồng độ hồng cầu cao, ở nhiệt độ phòng và trong 30 phút cho hiệu quả khử toàn bộ 4 phần mở rộng kháng nguyên A và B tất cả. Điều này đã tạo ra máu nhóm O tương thích tới hơn 91% số người cần được truyền máu.

Trước đó vào năm 2022, các nhà khoa học cũng sử dụng một enzyme tương tự để chuyển đổi 8 lá phổi của người thuộc nhóm máu A về nhóm máu O bằng cách khử hết kháng nguyên A khỏi những lá phổi này.

Công việc được thực hiện trong vòng 4 tiếng đồng hồ, với tỷ lệ khử kháng nguyên A lên tới 97%. Ba lá phổi sau đó đã được nhúng vào huyết thanh để mô phỏng một ca cấy ghép thực sự.

Kết quả là các nhà khoa học không tìm thấy tổn thương dạng ngưng kết trong những lá phổ này, cho thấy chúng đã có nhóm máu tương thích.

Bây giờ, với việc các nhà khoa học Thụy Điển và Đan Mạch tìm ra một enzyme khử được tất cả các kháng nguyên A và B khỏi máu, họ đang tiến tới vạch đích, nơi toàn bộ 45 nhóm máu ABO có thể được trung hòa về nhóm máu O-, tương thích với tất cả mọi bệnh nhân.

Nếu làm được điều này, nhu cầu về nguồn cung máu trên thế giới sẽ được giải quyết. 

Sắp tới, các nhà khoa học sẽ tiến hành đăng ký bằng sáng chế và tiến hành thử nghiệm lâm sàng với loại máu khử kháng nguyên bằng enzyme Akkermansia muciniphila mà họ đã tạo ra. Nếu thử nghiệm này thành công, nó sẽ là một bước ngoặt mới trong ngành máu, nơi 45 nhóm máu của Landsteiner sẽ được gom về một mối. 

Quay trở lại gần 100 năm trước, Landsteiner đã giành giải Nobel Y học vì đã chia máu của loài người ra làm hàng chục nhóm. Bây giờ, nếu có ai đó gom được tất cả chúng lại về làm một, người đó cũng sẽ xứng đáng có cho mình một giải Nobel. Bởi phát minh đó sẽ là thứ cứu sống hàng triệu sinh mạng, những người cứ 2 giây đang cần một bịch máu O-, ngay lập tức, trong lúc này.