Only Perception: 能清理血液的人造脾臟

2014-09-16

能清理血液的人造脾臟

Artificial spleen cleans up blood
http://www.nature.com/news/artificial-spleen-cleans-up-blood-1.15917

這款裝置能改善嚴重感染後的存活率

Sara Reardon
14 September 2014

研究者開發出一種高科技方法，能使人體免於感染 -- 即便這些感染是由未知病原體所引起。研究者在 9/14 的 Nature Medicine（註一）上表示，一個靈感來自於脾臟（spleen）的裝置，能迅速清除血液中從大腸桿菌到伊波拉病毒（Ebola）的每樣東西。

血液感染能夠變得非常難以治療，而且會導致敗血症（sepsis），一種經常致命的免疫反應。在超過 50% 的情況下，醫師無法診斷出促成敗血症的感染的起因為何，也因此他們訴諸於能攻擊許多種細菌的廣效性抗生素（註二）。這方法不一定每次都有效，而且會導致細菌產生抗藥性。

在研究如何清除任何感染的過程中，一個由 Donald Ingber（美國麻州波士頓 Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering 的生物工程師）所領導的團隊，開發出一款人造「生化脾臟（biospleen）」來過濾血液。

這款裝置使用一種變造過的甘露聚糖结合凝集素（mannose-binding lectin，MBL） -- 這種在人身上的蛋白質能將糖分子結合到超過 90 種細菌、病毒與真菌的表面上，以及致命細菌所釋出的毒素上。這些毒素會觸發敗血症中的免疫過度反應（immune overreaction）。

研究者在磁性奈米珠上塗布 MBL。當血液進入 biospleen 裝置後，會通過配備 MBL 的奈米珠，而那會與大多數的病原體結合。Biospleen 裝置上的磁鐵則會將奈米珠與它們挖出血液之外，然後這些血液可以繼續輸回病患體內。

脾臟篩檢

為了測試該裝置，Ingber 與其團隊使大鼠染上大腸桿菌或金黃色葡萄球菌，並利用 biospleen 從某些大鼠身上過濾血液。在感染五小時候，血液經過過濾的大鼠中，89% 仍然存活，相較之下，對照組只有 14% 的存活率。研究者發現，這款裝置將大鼠血液中超過 90% 以上的細菌移除。那些經過過濾的大鼠，肺部與其它器官出現發炎的情況也比較少，這指出牠們比較不可能出現敗血症。

研究者接著測試 biospleen 是否能夠處理一位成年人的平均血量 -- 大約 5 公升。他們將混合細菌與真菌的人類血液，以每小時一公升的速率通過 biospleen，並發現該裝置在五小時內移除絕大多數的病原體。Ingber 表示，療效（efficacy）足以控制感染。一旦 biospleen 從血液中移除絕大多數的病原體，抗生素與免疫系統能對抗剩下來微量感染 -- 例如隱遁在器官中的病原體，他說。

Ingber 表示，biospleen 也能夠治療 HIV 與 Ebola 這樣致命的疾病，這些疾病要存活，得靠減少血液中的病毒總量到可以忽略不計的程度。他的小組目前在豬隻身上測試 biospleen。

Nigel Klein （University College London 的感染與免疫學專家）表示，biospleen 亦能允許診斷專家從血液中蒐集病原體樣本，並進行培養以確認身分並決定該使用何種藥物治療。當輸血與濾血已變成普通實施時，他預期 biospleen 能在幾年內進行人體臨床測試。（doi: 10.1038/nature.2014.15917）

※ 相關報導：

＊註一：

An extracorporeal blood-cleansing device for sepsis therapy
http://dx.doi.org/10.1038/nm.3640
Joo H Kang, Michael Super, Chong Wing Yung,
Ryan M Cooper, Karel Domansky,
Amanda R Graveline, Tadanori Mammoto,
Julia B Berthet, Heather Tobin, Mark J Cartwright,
Alexander L Watters, Martin Rottman,
Anna Waterhouse, Akiko Mammoto, Nazita Gamini,
Melissa J Rodas, Anxhela Kole, Amanda Jiang,
Thomas M Valentin, Alexander Diaz,Kazue Takahashi &
Donald E Ingber
Nature Medicine (2014)
doi: 10.1038/nm.3640