第四节 输血的分子生物学基础
45.为什么分子生物学在输血医学中的运用越来越广泛
答：随着输血技术及相关领域突飞猛进的发展，输血医学已成为临床医学中不可或缺的重要组成部分，这一学科在现代医学中备受关注并得到了重新认识。基因革命时代的到来，使得输血医学中的配血方式在慢慢发生改变。分子生物学技术已广泛应用于输血医学的研究和实践中，如HLA分型、红细胞定型、血小板分型和病毒检测等。以往血型抗原及其特异性的鉴定都是应用传统的免疫血清学方法，从20世纪90年代起，随着分子生物学技术的迅速发展，整个血型研究很快进入分子水平，研究重点转向血型基因多态性的分子基础、组织特异性表达、结构和生物功能，以及在生命科学中的应用。将分子技术应用于临床需要多领域的技术和知识，例如分子技术、血型分子基础、血液凝集技术等，同时需要将血型抗原DNA和血清学抗体的结构进行综合分析，从而为临床解决问题。
46.为什么血型芯片技术具有广阔的应用前景
答：近一个多世纪以来，血细胞凝集反应是血型鉴定的主要手段。随着分子诊断技术的发展，已诞生多种红细胞血型鉴定的基因检测分型技术，如限制性酶切片段长度多态性聚合酶链反应（polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism，PCRRFLP）、多重PCR、DNA测序及基因芯片等。其中，生物芯片技术在检测通量方面具有显著优势，应用生物系统推出的TaqMan探针芯片运用在红细胞血型鉴定方面，实现高通量的红细胞血型分型。此外，近年来发展起来的液相芯片技术在红细胞血型检测通量上则更具有优势，理论上可以同时检测500种红细胞血型的等位基因。传统的血清学红细胞血型鉴定技术受到抗体制备的限制（稀有血型缺乏商品化的抗体），且整体自动化程度不高，因此不可能达到同时对数十种血型系统的数百种抗原进行鉴定。随着分子诊断技术的发展，采用现代分子诊断技术从基因分型的角度对红细胞血型进行鉴定，可达到同时对上百种抗原进行血型分析，且随着高通量技术的应用，红细胞血型的单个等位基因靶标检测成本相对更低，检测速度更快，更具有便携性。随着红细胞血型鉴定技术的发展及相关法律法规的调整，红细胞血型鉴定的分子生物学技术也将在稀有血型库等建设方面得到实质性进展。
47.为什么有时需借助分子生物学技术鉴定血型
答：血清学方法是血型鉴定最常用的方法，但是在一些特殊情况下，血清学方法鉴定血型存在困难，宜借助分子生物学技术鉴定血型。这些情况包括：①某些亚型或变异型血型。比如ABO亚型或者类孟买血型会导致血清学正、反定型不符；RhD血型中，也有少部分为弱D或不完全D变异型，会给血清学鉴定带来困惑。②某些病理情况下可能会发生血型的临时性改变，例如一些消化系统疾病如肠梗阻、结肠癌、胃癌等会使A型患者红细胞上出现获得性B抗原；血液病患者可能出现血型正定型混合凝集现象或者直接抗球蛋白试验阳性，干扰血型血清学结果，而这些病理状态下，血型基因分型通常不受影响。③对于一些稀有血型的鉴定，临床上缺乏相应的抗血清。④有近期不同型输血史的患者，因为体内还存在异体红细胞，无法准确进行血清学鉴定。⑤人群中存在一定比例的血型嵌合体，血清学表现与ABO亚型极其类似，但通过基因检测可以发现血型嵌合体个体含有3种以上ABO等位基因，而ABO亚型只有2种等位基因。
48.为什么分子生物学技术不用于常规血型鉴定
答：虽然DNA检测技术有诸多优势：可实现自动化；可对一个标本同时检测多个血型标记物，实现高通量；可通过计算机的DNA配型来选择与患者配合的血液；检测试剂主要为探针和引物，为靶特异性，成本低，可大量生产，方便购买。然而DNA分析不是常规鉴定献血者ABO和RhD的选择方法。原因如下：目前输血前检测体系适合凝集试验。另外，某些突变导致A或B转移酶无活性而形成O型，如果标本中存在一个未知的无活性等位基因所产生ABO血型错误的风险在选择血液输血中是不能接受的。时间也是一个必须考虑的问题，从样本的DNA提取到数据结果，目前多重PCR系统为7小时，即使检测时间可能在将来缩短，对于紧急输血的患者，也不适宜使用多个血型抗原配合的输血模式。红细胞凝集法是检测血型抗原和抗体的经典方法，一直作为检测红细胞表面血型抗原的“金标准”。
49.为什么分子生物学技术在防止输血传播性疾病方面发挥了重要作用
答：随着分子生物学技术的发展和对可致人类疾病的病毒认识的不断加深，不断发现新的病毒，尤其是经输血传播性病毒占有举足轻重的地位，而乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV）和人类免疫缺陷病毒（HIV）成为目前威胁血液安全的主要因素。为了保证输血的安全性，各国依据各自国情，确定相应的检测项目和方法，对血液进行筛检。我国《献血者健康检查标准》中规定：用酶标法（ELISA）检测乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）、丙型肝炎病毒抗体（HCV抗体）和艾滋病病毒抗体（HIV抗体）。但由于ELISA存在较长“窗口期”、病毒变异、免疫静默感染（immunosilent infection）以及人工操作错误等因素的影响，经输血传播病毒感染依然存在。以PCR为代表的核酸检测技术（nucleic acid test，NAT）是一种新的经输血传播病毒的检测方法，敏感性高，能检测出标本中极其微量的核酸，甚至在病毒感染后数天即能检出，大大缩短了“窗口期”，还能检测出ELISA漏检的被感染血液。尽管NAT从理论上并不能完全消除感染“窗口期”，但病毒核酸转阳之前的血液传染性非常低，可以有效地控制经输血传播性疾病。
50.为什么检测孕妇的外周血可以评估胎儿与新生儿溶血病的发生风险
答：产前检查中，DNA基因分型对于判断胎儿是否遗传了父亲的抗原有着重要的作用。如果胎儿相应抗原是阴性，胎儿就不存在发生胎儿新生儿溶血病的风险，母亲也就不需要接受昂贵的侵入式监测和免疫调节药物治疗。胎儿的DNA可以从羊水或绒毛样本中的细胞获得，也可以在妊娠大约5周后，从母亲的血浆中获得胎儿DNA。母亲血浆内的胎儿DNA来源于合胞体滋养层细胞的凋亡，随着胎龄的增长，DNA的浓度也相应增加，但分娩之后就快速被清除，因此上一次妊娠产生的游离胎儿DNA不会影响到本次孕期的检测。定量PCR可以准确检测母亲血浆内的胎儿DNA，鉴定胎儿的血型。
51.为什么人类白细胞抗原的分型主要采用分子生物学技术
答：人类白细胞抗原（human leucocyte antigen，HLA）具有重要的生物学作用和临床意义，对其进行分型有助于了解其功能和进行临床应用。目前HLA分型技术已广泛应用于多个领域，如HLA群体遗传多态性研究、HLA生物学功能研究、实体器官和造血干细胞移植供受者组织相容性配型、与疾病的关联等方面，其中临床最常见的应用是为器官移植供受者进行组织相容性配型。HLA分型技术经过多年的不断发展，主要有血清学分型方法、细胞学分型方法、基因分型方法等。血清学方法可检测抗原或抗体，而基因分型方法是检测其基因碱基核苷酸的多态性。随着分子生物学技术的普遍运用，大多实验室已采用基因分型方法指定HLA等位基因型，方法学易标准化。而血清学方法需要特殊抗体，试验操作繁琐耗时，对操作人员要求高，目前仅局限于特殊实验室用于抗原识别、筛选和抗体确认。目前HLA基因分型技术已得到了广泛的应用，主要方法为PCR-RFLP、PCR-序列特异性引物法（polymerase chain reaction-sequence specific primer，PCR-SSP）、Luminex 检测技术、基因芯片等。
52.为什么蛋白组学技术为输血医学的发展提供了新的途径
答：输血医学在最近数十年得到长足发展，成为一门独立临床学科，其发展进程得益于各种新技术、新方法在输血领域的普及应用。尽管在血型鉴定及基因分型、血液制品安全、输血性疾病的筛查等方面都已经取得较好的进展，但由于血液成分的多样性和复杂性以及输血免疫的复杂性，尚有很多问题未能得到很好的解决，一些未知的领域也需要采用新的手段和方法来探索，蛋白质组学技术为我们提供了一条新的途径。临床上常用血液制品主要有三种：红细胞浓缩制品、血小板浓缩制品和血浆蛋白制品。从血浆角度考虑，通过双向凝胶电泳以及质谱技术等蛋白质组学液相检测方法对于输血领域的少量蛋白质组的研究，可能找出一些潜在的修饰过的凝血因子或其他低含量物质，这些物质的存在在输血过程中很可能会影响血液制品的免疫原性，从而产生输血反应。从红细胞角度考虑，蛋白质组学的研究已经发现一些应激蛋白、蛋白酶体在红细胞保存期间发生显著变化。同时，采用固相检测的方法对于血小板蛋白质组的变化进行研究，对于寻找血小板代用制品、解决血小板有效保存等问题提供了思路。所以，随着蛋白质组学自身的不断发展，它也将在输血领域得到更广泛的应用。
53.为什么流式细胞技术可以用于临床输血学检测
答：流式细胞术（flow cytometry，FCM）是一种对处在液流中的细胞或其他生物微粒逐个进行多参数的快速定量分析和分选的技术。流式细胞仪是测量染色细胞标记物荧光强度的细胞分析仪，是在单个细胞分析和分选基础上发展起来的对细胞的物理或化学性质，如大小、内部结构、DNA、RNA、蛋白质、抗原等进行快速测量并可分类收集的高技术，FCM以其快速、灵敏和定量的特色，广泛应用于基础研究和临床实践各个方面。血清学试验中常采用IgM或IgG血型抗体结合血凝试验来检测红细胞表面的蛋白质。近年来随着FCM技术的发展，微量的血型抗原可以通过血型抗体与荧光标记的二抗反应后用流式细胞仪检测，其敏感度高于传统的血清学方法。此外，FCM可以检测微量的血细胞群，分析成熟红细胞、血小板、淋巴细胞、单核细胞以及粒细胞表面的抗原，检测血小板和白细胞抗体。在临床输血学中可用于监测输注红细胞的存活情况，发现红细胞嵌合体，监测血小板的活化等多个方面。
（戴健敏 姜晓星 蔡晓红）