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《自然》和《科学》头条新闻,报道美国哈佛大学发明了人工脾技术,根据发明人的说法,这种技术能将血液中艾滋病和埃博拉病毒清除掉,有望成为埃博拉的治疗手段,这种说法到底是否靠谱?先看《科学》的报道。
脓毒症是指由感染引起的全身炎症反应综合征,临床上证实有细菌存在或有高度可疑感染灶。脓毒症发生率高,全球每年有超过1800万严重脓毒症病例,美国每年有75万例脓毒症患者,并且这一数字还以每年1.5%~8.0%的速度上升。脓毒症的病情凶险,病死率高,全球每天约14,000人死于其并发症,美国每年约21.5万人死亡。据国外流行病学调查显示,脓毒症的病死率已经超过心肌梗死,成为重症监护病房内非心脏病人死亡的主要原因。近年来,尽管抗感染治疗和器官功能支持技术取得了长足的进步,脓毒症的病死率仍高达30%~70%。脓毒症治疗花费高,医疗资源消耗大,严重影响人类的生活质量,已经对人类健康造成巨大威胁。
即使实用最现代的医疗技术,例如新一代抗生素和血液透析等技术,也可能会因为多器官功能衰竭导致患者迅速死亡,缺乏有效治疗手段导致脓毒症成为人类的头号杀手,因脓毒症死亡的人物包括著名演员克里斯托弗里夫、教皇约翰保罗二世、英国著名诗人鲁珀特布鲁克。没有治疗脓毒症理想的特异性药物和手段,也使之成为基础和临床医学研究的重点。最近哈佛大学科学家发明了一种治疗这种疾病的新方法,能清除患者血液中微生物,这一技术或许能改变目前无脓毒症理想治疗方法的现状。
Donald Ingber是哈佛大学细胞生物学和生物医学工程学家,他们小组发明的最新技术能过滤血液中的细菌和细菌毒素,他们研究的思路来自于脾脏的功能,脾脏具有过滤病原和毒素的功能。
技术的关键是如何捕获细菌和毒素,他们选择了一种名为甘露糖结合凝集素的蛋白质片段,这种蛋白质能和细菌和毒素结合,研究发现,在试管内这种分子能和许多种类的细菌结合。另外一个问题的关键是如何将这些捕获了细菌的分子从血液中分离出来。这些科学家将纳米大小的小磁体和甘露糖结合凝集素粘合起来,这样就可以用磁场将这些分子从血液中吸附出来。从而实现将血液中细菌和毒素分离的目的。
利用这一核心设计原理,技术人员设计出一种扑克牌大小的一种微透析设备,当血液从这个系统通过时,先将一定浓度的磁体结合蛋白连续掺入到血液内,经过和血液混合后,甘露糖结合凝集素和细菌或毒素充分结合,这些血液通过16个微型通道,血液通过这些通道时,外加磁场将结合了毒素的蛋白和小磁体吸附并扩散到管壁外管道内,并被管道内生理盐水冲洗出去(流动方向是否应该沿着磁力方向?)。为什么要分为16个通道,我的理解是要管路变细,这样一方面可以减小液体和管壁之间的距离,就不需要太大的磁力就可以将小磁体吸附到管壁,扩散到管外。为什么不要更多通道,这要考虑到血细胞通过时容易损伤。16个通道肯定是经过反复计算和实验获得的比较理想设计。当然可能不是最理想的设计,包括管路长度、磁场配置和强度等问题,都值得推敲。将这种设备和血液透析设备串联使用,将可以获得更理想的效果。甚至可以作为血液净化和血脂调节的一种设备。
研究人员首先将这种装置检查了被细菌污染的人类血液,结果发现经过5次处理,大约90%的细菌可以被清除(这也可以作为生物材料除菌装置)。随后,Ingber小组给感染了细菌的大鼠进行血液过滤。经过1小时处理,动物血液中细菌数量下降了90%。关于这一技术的论文9月14日发表在《自然医学》上。《自然》和《科学》新闻立刻分别对这一技术进行了报道。
为确定这种方法是否能提高动物存活率,研究人员给动物注射致死剂量的细菌内毒素, 5小时后对照组86%的动物死亡,而经过这种装置透析血液后的动物只有11%的动物死亡。虽然这种材料无法清除所有的致病菌,但对大部分导致脓毒症的细菌有效。而且这种材料也能结合病毒,例如艾滋病和埃博拉病毒,那么用这种装置作为艾滋病和埃博拉的治疗也应该有价值。由于这种材料能吸附一些异常蛋白,一些自身免疫性疾病也值得尝试这种技术。
维吉尼亚联邦大学感染病学家Richard Wenzel认为这个技术非常具有创造性。但怀疑论者认为,现在就说治疗脓毒症为时过早。纽约犹太 Hofstra 医学院重症医学专家Clifford Deutschman说,这个技术不过就是人工脾,对一些脾切除的患者可能有价值。但脓毒症患者血液中不一定存在细菌感染或毒素,对这类患者,这一策略完全没有价值。
Ingber不同意这一看法,他强调抗生素一般对脓毒症患者有好处,减少细菌数量应该对脓毒症有价值。这一技术把细菌从血液中清除掉,怎么会没有价值?他的小组现在正计划用猪进行下一步研究,因为猪脓毒症和人类比较接近。
根据这个思路,如果将这种材料直接注射到人体,当然这要考虑到安全性,在身体某一个部位用磁场将吸附细菌的材料截留,在这里局部使用强大的杀菌物质,例如紫外线或紫外线。或者也是一种思路,而且不需要这种装置。不过听上去不如文章中的那么理想。
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GMT+8, 2024-11-23 16:36
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