혈액형 검사는 의학에서 가장 오래되고 가장 중대한 정기 검사 중 하나이다. 칼 랜드스타이너는 어떤 사람들의 피를 다른 사람들의 피와 섞었을 때 응집되는 것을 관찰한 후 1901년에 ABO 혈액형을 발견했으며, Rh 인자는 그로부터 4십 년 후에 규명되었다. 이 두 시스템은 함께 수혈이 생명을 구할지 혹은 몇 분 안에 수혈받는 사람의 적혈구를 파괴할지를 결정하며, 모든 수혈 전, 모든 임신 시, 그리고 법의학 및 친자 확인 업무에서 확인된다.
그 검사는 단 하나의 분자적 개념에 기초한다. 적혈구의 표면에는 항원이라고 불리는 유전된 당 및 단백질 표지자가 있다. A 항원, B 항원, 둘 다 있거나, 혹은 둘 다 없으며, 이와 별개로 Rh(D) 항원이 있다. 이 표지자들 중 하나에 대한 항체를 포함하는 혈청 — 즉 응집소 —은 두 개 이상의 결합 부위를 가지고 있으므로 표적 항원을 가진 세포들과 만나면 이들을 서로 연결하여 눈에 보이는 덩어리로 만듭니다. 이것이 바로 응집으로, 액적은 매끄럽고 고른 붉은색 외관을 잃고 맑아지는 액체 속에 더 어두운 반점들이 생기며 거칠어집니다. 항원이 없으면 항체가 결합할 대상이 없으므로 액적은 균일한 상태를 유지합니다. 따라서 이 검사는 세 번에 걸쳐 단순한 예 또는 아니오로 판독됩니다.
이 실험실에서 여러분은 8개의 미지 혈액 검체에 대한 혈액형 검사를 수행하게 됩니다. 각 검체는 세 개의 서로 다른 홈(well)에 나뉘어 담기고, 항-A, 항-B, 항-Rh 혈청과 차례대로 반응하게 됩니다. 이때 각 홈 사이에서 세척하고 건조한 유리 막대를 사용하여 혈청이 다음 검사로 섞여 들어가지 않도록 홈마다 잘 섞어줍니다. 세 가지 예/아니오 반응 패턴으로부터 모든 검체의 ABO 혈액형과 Rh 판정을 추론하고, 어떤 검체가 누구에게 안전하게 수혈할 수 있는지를 도출해 내게 됩니다.
교육 목표
실험실 환경 익숙해지기
- 웰 플레이트와 라벨링 방식, 세 개의 혈청 스포이트, 유리 막대, 증류수, 흡수지를 찾아내고, 각 샘플에 하나가 아니라 세 개의 웰이 필요한 이유를 파악하십시오.
생물학적 시료의 안전한 취급
- 모든 혈액 검체는 잠재적으로 감염성이 있는 것으로 취급하십시오. 장갑과 보안경을 착용하고, 피부 접촉을 피하며, 오염된 자재는 일반 쓰레기가 아닌 생물학적 유해 폐기물로 처리하십시오.
교차 오염 방지
- 각 혼합 작업 사이에 유리 막대를 씻고 건조시키며, 항-A 웰에서 항-B 웰로 혈청이 딸려 들어갈 경우 위양성이 어떤 모습일지 설명하시오.
- 스포크 팁이 웰에 닿지 않도록 하여 혈액에 혈청을 첨가함으로써, 원액 혈청이 다시 오염되는 일이 절대 없도록 하십시오.
응집 반응 판독
- 선명한 배경에서 눈에 보이는 응집체와 함께 입자가 거칠고 뭉쳐 있는 진정으로 응집된 방울을, 부드럽고 균일한 색상을 유지하는 반응하지 않은 방울과 구별하십시오.
- 어떠한 해석을 시도하기 전에 24개의 관찰 각각을 양성 또는 음성으로 기록하십시오.
ABO 혈액형 및 Rh 혈액형 판정
- 세 가지 검사 결과의 패턴을 혈액형으로 변환하고, 따라서 적혈구에 존재하는 항원과 혈장에 존재하는 항체를 명시하시오.
수혈 적합성 추론
- 타이핑 결과를 사용하여 어떤 공혈자-수혈자 쌍이 안전한지 예측하고, 항원-항대 관점에서 O형 Rh 음성이 보편적 적혈구 공혈자이고 AB형 Rh 양성이 보편적 수혈자인 이유를 설명하시오.
프로토콜
- 혈액 샘플 1을 5방울씩 다음으로 표시된 3개의 샘플 접시에 넣으십시오.
- 음 1 (반대_A)
- 좋아요 1 (항체)
- 음 1 (항-Rh)
- 항-A 응집소 2방울을 표시된 1번 우물(1/항-A)에 넣으십시오.
- 깨끗한 유리막대로 즉시 섞으세요.
- Well 1(1/anti-B)에 항-B 응집소 2 방울을 넣으십시오.
- 깨끗한 유리막대로 즉시 섞으세요.
- 미리 식별된 웰 1(1/anti-Rh)에 항-Rh 응집소를 2방울 떨어뜨리십시오.
- 깨끗한 유리막대로 즉시 섞으세요.
- 유리봉을 증류수로 헹그시오.
- 흡수지(부지)로 유리막대를 건조시키시오.
- 혈액 샘플 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8에 대해 동일한 단계를 반복하십시오.
예상 결과
| 혈액 샘플 | 항-A | 항-B | 항Rh | 혈액형 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 응집 | — | 응집 | A형 Rh+ |
| 2 | 응집 | 응집 | — | AB형 Rh음성(AB−) |
| 3 | — | — | — | Rh- 음성 O형 |
| 4 | 응집 | — | — | A형 Rh 음성 (A형 Rh-) |
| 5 | — | — | 응집 | O형 Rh+ |
| 6 | 응집 | 응집 | 응집 | AB형 Rh+ |
| 7 | — | 응집 | — | Rh- B형 |
| 8 | — | 응집 | 응집 | B형 Rh+ (B+) |
패턴 읽는 법
각 웰은 하나의 질문에 답합니다. 이 항원이 세포 위에 있는가? 항-A와의 응집은 A 항원이 존재함을 의미하고, 항-B와의 응집은 B 항원이 존재함을 의미하며, ABO 혈액형은 직접적으로 결정됩니다. A만 나타나면 A형, B만 나타나면 B형, 둘 다 나타나면 AB형, 둘 다 나타나지 않으면 O형이 됩니다. 세 번째 웰은 앞의 두 웰과 독립적으로 판독됩니다. 항-Rh와의 응집은 세포가 D 항원을 가지고 있어 샘플이 Rh 양성임을 의미하고, 응집이 없으면 Rh 음성을 의미합니다. 샘플 3은 세 가지 모두 음성이 나오는 유일한 샘플이며, 유일한 O형 Rh 음성입니다. 샘플 6은 세 가지 모두 양성이 나오는 유일한 샘플이며, 유일한 AB형 Rh 양성입니다.
덩어리가 형성되는 이유
anti-A 및 anti-B 응집소는 10개의 항원 결합 부위를 가진 거대한 오분자형 분자인 IgM 항체이다. 따라서 단일 IgM 분자는 여러 개의 적혈구를 한 번에 결합할 수 있으며, 수천 개의 IgM 분자가 몇 초 만에 매끄러운 현탁액을 가교된 세포들의 격자 구조로 바꾼다. 이것이 ABO 반응이 실온에서 육안으로 판독되며 배양 과정이 필요 없는 이유이다. Anti-D는 전형적으로 두 개의 결합 부위만을 가진 IgG이므로, 임상 검사실에서 Rh 검사는 종종 더 긴 반응 시간이나 추가 시약을 필요로 하지만, 여기서는 다른 검사들과 동일한 방식으로 판독된다.
ABO 항체는 또한 인간의 혈액에 노출된 적이 없이 존재한다는 점에서도 이례적이다. A형 혈액을 가진 사람은 유아기부터 혈장 내에 항B 항체를 지니고 있는데, 이는 장내 세균에 있는 매우 유사한 당 구조에 대항하여 생성된 것이 거의 확실하다. 따라서 모든 개체는 자신의 세포가 결핍하고 있는 바로 그 ABO 항원에 대한 항체를 가지고 있으며, 이는 ABO 혈액형 불일치를 그토록 즉각적으로 위험하게 만드는 규칙이다.
수혈의 부작용
| 그룹 | 적혈구의 항원 | 혈장의 항체 | 적혈구를 받을 수 있음 |
|---|---|---|---|
| A | A | 항-B | A, O |
| B | B | 항-A | B, O |
| AB | A와 B | 없음 | A형, B형, AB형, O형 |
| O | 없음 | 항-A 및 항-B | O |
Rh는 두 번째의 비대칭적 제약을 추가합니다. 항-D가 자연적으로 존재하지 않기 때문에 Rh+ 세포를 수혈받은 Rh− 수혈자는 첫 노출 시 반응하지 않지만, 면역계가 감작되어 이후의 Rh+ 수혈은 심각한 용혈을 유발할 수 있습니다. 동일한 메커니즘이 신생아 용혈성 질환의 원인이 됩니다. Rh+ 태아를 임신한 Rh− 산모가 이후의 임신에서 태반을 통과하는 항-D를 생성할 수 있으며, 이것이 예방적 항-D 면역글로불린이 투여되는 이유입니다. 여기 있는 8개의 검체 중 2번, 3번, 4번, 7번은 Rh 음성이며 Rh− 혈액이 필요합니다.
학년별 과제 요약
9~10학년
- 집중 — 세심한 관찰과 검사의 용어: 항원, 항체, 응집소, 응집, ABO 혈액형, Rh 인자, 공혈자, 수혈자.
- 활동 — 8개의 검체를 모두 떨어뜨리고, 24개의 각 웰을 결과 그리드에 양성 또는 음성으로 기록한 다음, 각 검체의 패턴으로부터 그 그룹명을 정하십시오. 안내 질문에 답하십시오: 어떤 검체가 전혀 반응을 보이지 않았으며, 그것이 적혈구에 대해 무엇을 말해주는가? 왜 웰 사이에 유리 막대를 씻어야 하는가?
11학년
- 집중 — 관찰에서 기저 면역학으로 이동하고, 그 결과를 사용하여 예측을 수행합니다.
- 활동 — 8개의 각 샘플에 대해 세포상의 항원을 명시하시오. 그리고 혈장 내 ABO 항체; 8개의 샘플에 대한 전체 공혈자-수혈자 적합성 격자판을 작성하고 모든 안전한 쌍을 식별하며; 샘플 3이 다른 7개의 샘플 모두에게 적혈구를 공헌할 수 있는 반면 샘플 6은 어느 누구에게도 공헌할 수 없는 이유를 설명하고; Rh 검사가 ABO 검사와 결합되지 않고 별도로 판독되어야 하는 이유를 설명하십시오.
12학년 / 대학교 수준
- 집중 — 유전학과 항체 화학.
- 활동 — 관찰된 각 표현형 뒤에 있는 가능한 ABO 유전자형 도출하기AiA 또는 나Ai는 A 그룹에 해당하며 등등) 그리고 왜 AB가 공동우성인 반면 O는 열성인지 설명하고; 가가 유효가(valency) 관점에서 IgM과 IgG 사이의 차이와 그것이 항-D 결과가 임상적으로 얻어지는 방식을 변화시키는 이유를 설명하고; 8가지 결과 각각을 확인하기 위한 역 혈액형 판정(reverse-typing) 검사를 설계하고 정방향 및 역방향 혈액형 판정 사이의 불일치가 무엇을 의미하는지 진술하며; 샘플 2, 3, 4 및 7을 예시 사례로 사용하여 Rh 음성 산모에서 항-D 예방의 메커니즘과 시기를 설명합니다.
실험실 필수품
악기
- 웰 플레이트 (혈액 검체당 세 개의 웰, 각각 anti-A, anti-B, anti-Rh로 라벨링됨)
- 스포이트, 세럼당 1개씩
- 유리막대 (혼합용)
- 흡수지
- 장갑과 보안경
제품
- 알 수 없는 혈액형의 혈액 샘플 8개 (웰당 각각 5방울)
- 항A 응집소 혈청 (테스트당 2방울)
- 항B 응집소 혈청 (테스트당 2방울)
- 항-Rh 응집소 혈청 (테스트당 2방울)
- 증류수 (유리 막대 헹굼용)