«Искусственная селезёнка» очистит кровь от бактерий и вирусов
Заражение крови (сепсис) возникает из-за попадания в кровь возбудителей инфекции (бактерий, грибков, вирусов или их метаболитов) и становится причиной сильного иммунного ответа и обширного воспалительного процесса, за которыми могут последовать септический шок и смерть.
Каждый год во всем мире заражение крови регистрируется у 18 миллионов людей. Даже в отделениях интенсивной терапии с новейшим оборудованием и современными гигиеническими стандартами уровень смертности среди пациентов может составлять от 30 до 50 процентов.
Специалисты из Гарварда в ходе исследований заметили, что при лечении инфекции много времени тратится на то, чтобы определить возбудителя. При этом установить первопричину заболевания часто не удаётся и пациенту назначаются антибиотики широкого спектра, которые могут привести к развитию у бактерий резистентности к медицинским препаратам.
Поэтому Дональд Ингбер и его коллега из Гарвардского университета в Кембридже разработали устройство, которое сможет быстро помочь при заражении крови, даже если возбудитель инфекции остаётся неизвестен.
«В случае заражения у врачей часто слишком мало времени, чтобы найти подходящий антибиотик. Большим преимуществом нашего устройства является именно то, что он может отфильтровать из крови самые разные вещества», - подчеркивают исследователи.
По принципу работы аппарат напоминает функцию селезёнки, поэтому его уже окрестили «искусственной селезёнкой».
Процесс очищения крови похож на диализ. Пациент подключается к внешнему кровообращению. Зараженная кровь поступает в устройство, где в неё попадают магнитные шарики диаметром 128 миллионных долей миллиметра. Шарики покрыты слоем специального белка – модифицированным вариантом связывающего маннозу лектина (MBL). Он прикрепляется к молекулам сахара и поэтому способен присоединиться к углеводам на поверхности многих видов вирусов, бактерий, грибков и токсинов, которые и являются причиной инфекции крови.
Шарики притягивают патогенные микроорганизмы (эксперименты показали, что к одному возбудителю размером в один микрон прикрепляются около 40 наношариков), затем «искусственная селезёнка» отфильтровывает шарики вместе с патогенами и очищенная кровь возвращается в организм пациента. Процесс можно повторить несколько раз.
Новую технологию протестировали на крысах. Животным ввели смертельную дозу токсина – их заразили золотистым стафилококком и кишечной палочкой. После этого кровь части грызунов очистили с помощью нового устройства. Через пять часов 89% крыс из этой группы остались живы. Выживаемость среди животных из контрольной группы, не получившей лечения, составила всего 14%.
Проведённые анализы показали, что «искусственная селезёнка» удалила около 90% всех патогенов из крови грызунов.
Затем команда Ингбера решила проверить, справиться ли устройство с объёмом крови, нормальным для людей. Для этого через аппарат прогнали пять литров инфицированной человеческой крови. Скорость очищения составила один литр в час. Это доказывает, что с помощью «искусственной селезёнки» из крови человека можно за пять часов удалить большинство возбудителей инфекции.
«После такого лечения человеческому организму, чтобы справиться с оставшейся инфекцией, будет достаточно собственной иммунной реакции и антибиотиков широкого спектра», - утверждает Дональд Ингбер.
«Искусственная селезёнка» - перспективный метод лечения. Устройство теоретически может удалять из крови определенные типы клеток. Для этого наночастицы всего лишь нужно покрыть молекулами с соответствующими рецепторами.
Поэтому новую технологию можно использовать для борьбы с аутоиммунными заболеваниями, раком, вирусными заболеваниями, такими как ВИЧ или лихорадки Эбола.
Пока же учёные из Гарварда приступили к испытаниям устройства на свиньях, что поможет подтвердить эффективность новой разработки и в будущем позволит перейти к клиническим испытаниям с участием людей.