红细胞血型鉴定在临床输血中扮演着至关重要的角色。准确的血型鉴定不仅能确保输血的安全性,还能有效避免输血反应的发生。然而,由于血型遗传学变异的广度和复杂性,传统的血清学检测方法在某些情况下难以满足精准鉴定的需求。随着分子生物学技术的飞速发展,红细胞血型分子诊断技术应运而生,并在近年来取得了显著进展。本文综述了红细胞血型基因多态性的分子基础、红细胞血型分子诊断技术的研究与应用进展,旨在阐明其对提高血型检测准确度和保障临床输血安全的重要意义。
红细胞血型基因多态性是指红细胞表面血型抗原的遗传多样性,这种多样性主要由基因重组、碱基插入/缺失、单核苷酸突变等机制引起。截至2019年8月,国际输血协会(ISBT)认可的红细胞血型抗原总数已达到364个,其中326个抗原分属39个血型系统。这些血型抗原的多态性为红细胞血型鉴定带来了挑战,但也为分子诊断技术的发展提供了基础。
2.1 ABO血型系统
ABO血型系统中,A、B抗原是由9号染色体上ABO基因编码的糖基转移酶催化前体物质H抗原转化形成的。O抗原则是由于ABO基因第6外显子第261位发生单碱基G缺失,导致产生一段无活性的蛋白。ABO基因多态性决定了血型抗原的多样性,是产生弱A、弱B血型表型的根本原因。常见的ABO等位基因第6、7外显子的单核苷酸突变位点已被广泛研究,这些突变位点的发现为ABO血型的精准鉴定提供了分子基础。
2.2 Rh血型系统
Rh血型系统包含55个Rh抗原,其中D抗原最具免疫原性。Rh抗原由染色体1P34.3-36.4上的RHD和RHCE基因编码。RHD等位基因的多态性导致RhD血型变异型的产生,这些变异型在抗原数量或质量上存在差异。已发现的RHD等位基因超过300个,它们代表了不同的RhD血型变异型分子机制。基因剪接位点的变异也是RhD血型变异型的一种常见分子机制。
2.3 其他血型系统
除了ABO和Rh血型系统外,MNS、Kell、Kidd和Duffy等血型系统也表现出显著的多态性。这些血型系统的抗原多态性主要由单核苷酸突变、基因重组等机制引起。例如,MNS血型系统的多态性由位于染色体4q28.2-31.1的GYPA、GYPB、GYPE基因调控;Kell血型抗原的多态性主要由KEL基因的单核苷酸突变引起;Kidd血型系统的多态性与JK基因和SLC14A1基因的突变有关;Duffy血型抗原的多态性则与FY基因启动子区域的突变密切相关。
随着分子生物学技术的发展,红细胞血型分子诊断技术逐渐应用于临床。这些技术主要包括PCR-序列特异性引物(PCR-SSP)技术、血型基因测序技术和微阵列血型基因分型技术等。
2.1 PCR-序列特异性引物(PCR-SSP)技术
PCR-SSP技术是一种基于PCR扩增和特异性引物设计的分子诊断方法。该技术操作简单、高效,已成为实验室常用的红细胞血型分子诊断技术。通过设计针对特定血型等位基因的特异性引物,PCR-SSP技术能在短时间内准确鉴定血型。然而,由于该技术仅对已知的特异性SNP位点有较好的检测效果,对于稀有等位基因或新突变可能会漏检。
2.2 血型基因测序技术
血型基因测序技术包括一代测序技术(Sanger测序)和二代测序技术(NGS)。Sanger测序技术作为基因检测的金标准,能提供精确的核苷酸序列信息,已广泛应用于ABO血型亚型和其他稀有血型的鉴定。然而,Sanger测序技术存在通量低、对基因转换等结构变异不敏感等不足。相比之下,NGS技术具有高通量、全面、精确等优点,能实现对血型基因的全面测序和变异分析。NGS技术已应用于ABO和RHD基因的全长测序,为血型精准鉴定提供了有力支持。
2.3 微阵列血型基因分型技术
微阵列技术又称基因芯片技术,能从基因组DNA中识别大量SNP。通过检测1-2个SNP,微阵列技术能鉴定血型系统的大多数等位基因。目前,市场上已有多种商品化基因芯片可用于红细胞血型分子诊断,如HEABeadChip、IDCOREXT和BloodChip等。这些基因芯片能灵活制定血型基因检测模块,适用于供血者血型鉴定等多种应用场景。
红细胞血型分子诊断技术在临床输血中具有广泛的应用前景,主要包括筛查稀有血型和抗原阴性血型、精准血型鉴定、产前新生儿溶血病诊断以及配合性输血等方面。
3.1 筛查稀有血型和抗原阴性血型
对于存在稀有血型抗体的患者,传统血清学检测方法难以快速筛选出抗原阴性供者血液。红细胞血型分子诊断技术能代替血清学方法,快速、准确地鉴定稀有血型和抗原阴性血型,为患者提供及时的输血治疗。
3.2 精准血型鉴定
红细胞血型分子诊断技术能解决疑难血型鉴定问题,如受自身抗体影响或血型血清学正反定型不符的患者。此外,该技术还能准确鉴定RhD变异型等复杂血型,为临床输血提供精准指导。
3.3 产前新生儿溶血病诊断
胎儿血型鉴定对母婴血型不合引起的免疫性溶血性疾病的产前诊断具有重要意义。通过无创胎儿血型鉴定技术,可以在妊娠期或产后3天内从母体外周血中提取游离的胎儿DNA,采用高敏感度的实时PCR扩增等技术鉴定胎儿的血型基因。根据鉴定结果,可以对产妇实施有针对性的治疗措施,预防新生儿溶血病的发生。
3.4 配合性输血
对于有近期输血或多次输血史的患者,由于外周血中含有供者的血液细胞,经典凝集试验难以准确鉴定患者血型。红细胞血型分子诊断技术能克服这一问题,为患者提供准确的血型鉴定结果。此外,对于需要多次输血的患者,如镰状细胞贫血或β-地中海贫血患者,红细胞血型分子诊断技术能在输血前明确患者抗原表型,指导配合性输血,减少输注无效的发生风险。
【参考文献】
[1] 李晓健, 黄象艳. 红细胞血型分子诊断技术的研究进展 [J] . 国际输血及血液学杂志, 2021, 44(3) : 271-276.
[2]梁伟,周建霖,杨亮,等.PCR-SSP技术在红细胞 ABO 血型 快速基因分 型 中 的 应 用 研 究[J].中 华 全 科 医 学,2015,13 (8):1323-1327.
[3] 彭进,梁延连,徐华,等.西安地区献血人群 MNS血型基因 多态性研 究 [J].中 国 输 血 杂 志,2017,30(6):590-592.
[4] 林国跃,单金晶,张雅楠,等.中国新疆回族人群9种稀有 血型系统基因频率调查研究[J].新疆医科大学学报,2016, 39(8):1026-1031.