用于治疗败血症的生物脾开发成功

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新型透析样治疗装置的灵感来自人脾脏快速地滤除细菌、真菌和毒素功能的启发

当患者处于败血症时，血液中的细菌或真菌成倍地增加而危及生命、往往病情恶化太快使抗生素来不及发挥作用，就会很快地恶化。新装置是由哈佛大学韦斯生物学仿生工程研究所受人类脾脏功能的启发而开发成功的，其可能会从根本上改变医师治疗败血症的方法。

韦斯研究所的资深科学家迈克·苏珀尔（MikeSuper）哲学博士说：“即使采用目前最好的治疗方法，败血症患者至少有30℅在重症监护室治疗时间内死亡。”“我们需要有一种新的治疗方法。”败血症在世界范围内每年至少使万人丧命，医院内死亡的首要原因。

据《自然·医学》报告，这种装置称为“生物脾”，它在实验室中测试，净化人体血液和提高血液受感染动物生存的能力超出了该团队的预期。它能在几个小时之内，滤除血液中活的或死的病原体和由病原体释放的危害性毒素。

当患者免疫系统对血液感染的反应过度，触发链锁反应，可引起炎症、血栓形成、器官损伤和死亡的败血症发生。它可能源自各种感染，包括阑尾炎、尿路感染、皮肤或肺部感染、以及静脉系统、手术部位和导管等的污染。

鉴定败血症的特定病原体，可能需要几天的时间，而且大多数患者中的致病原并未能够确定。如果，医师无法找出引起感染的细菌或真菌的类型，他们就会凭经验使用广谱抗生素――但是，在这些情况下，许多病例的治疗往往失败，并可能具有破坏性的副作用。败血症的治疗越来越复杂困难，例如，耐药性细菌流行增加而新抗生素开发滞后。

康也是哈佛工程和应用科学院（SEAS）的研究医院血管生物学项目的研究员，它与该团队研制了一个流体装置，该装置可象透析机一样在人体外工作，能够除去所有各种活的和死的微生物……以及毒素。他们模仿人体脾脏的微体系结构，象脾脏那样让血液通过一系列的微小而交织的血液管道，以除去病原体和死亡细胞。

生物脾是一个微流体装置，它由相邻的两个中空管道所组成，彼此之间由一系列的缝隙相连接：一个管道含流动的血液，另一个管道含生理盐水，通过这些缝隙收集和除去病原体。该装置成功的关键，是微小的纳米级磁珠，其表面用一种称为甘露糖结合凝集素（MBL）的固有免疫系统蛋白包被。

MBL的固有状态，有一个分枝状的“头”，和一个棒状的“尾”。在人体中，MBL的头部与各种细菌、真菌、病毒、原生动物和毒素表面上的一些特定糖类相结合，其尾部则诱导免疫系统摧毁它们。然而，有时其他免疫系统蛋白与MBL的尾部相结合，而激活血栓形成和使器官损伤。苏珀尔用遗传工程工具把MBL的尾部剪切下来，嫁接在一种抗体蛋白的类似部位上，以使MBL尾部不会引发前述的问题。

该团队，然后把这些杂合蛋白附着在纳米直径大约只有人头发丝宽度的1/的磁珠上，创建了一种新型的可加入感染患者血液中能与病原体和毒素结合的磁珠，并不必要先鉴定病原体的类型。这种败血症治疗装置具有一种磁体，拉动结合病原体的由杂合蛋白包被的磁珠，流动通过装置中的管道，使血液净化后再返回患者体内。

该团队首先在实验室中用加入了病原体的人体血液，测试了他们的血液净化系统。该装置比以前任何时候滤过血液的速度快多了，拉动结合有病原体的包被杂合蛋白的磁珠，离开血液。事实上，当血液流经一单个装置时，大约每小时0.5-1升的速度，可结合和除去90℅以上的主要病原体，却可以把许多个装置连接在一起，就可得到以透析般的速度净化人体血液所需要的水平。

接着，他们用感染了大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和毒素的大鼠测试了这种装置，模拟许多血液感染败血症患者的病历。这些测试与人血中的十分相似，仅经过5个小时的滤过，大鼠血液中大约90℅的细菌和毒素被除去。

苏珀尔说：“我们没有必须杀死病原体。我们只是捕获和除去它们。更重要的是，与对照组14℅的存活率相比，治疗组动物的存活率达到了90℅。毫无疑问，这要归功于该团队对MBL的修饰，使得免疫系统不会过度地反应。

生物工程教授的英贝尔说：“败血症是一大主要的医学威胁，这是因为越来越多的病原体具有对抗生素的耐药性。我们很高兴，因为生物脾潜在地提供了一种快速地治疗患者的方法，不必要等待数天以确定感染源，而且它对耐抗生素的微生物也同样适用。”“我们希望尽可能快地开展生物脾的大动物研究，以最终向着人体测试的目标前进。”

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该项目得到美国国防高级研究局（DARPA）透析样治疗项目、防卫局/医学和创新科技整合中心（CIMIT）、和哈佛大学韦斯生物学仿生工程研究所的支持。

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