Prototypowe urządzenie do filtrowania krwi z patogenów, będących przyczyną sepsy, zostało stworzone w roku 2015 w Wyss Institute na Uniwersytecie Harwardzkim.
Sepsa nie jest chorobą, ale stanem zagrażający życiu, a tempo namnażania się grzybów lub bakterii we krwi, może być za szybkie nawet dla antybiotyków. Ponadto identyfikacja konkretnego patogenu wywołującego sepsę może trwać nawet kilka dni. Jak w każdym innym zakażeniu drobnoustrojami, tak i w sepsie układ odpornościowymi rozpoznaje patogen i uwalnia do krwioobiegu cytokininy. Są to białka pobudzające komórki organizmu do wydzielania czynników prozapalnych. Po zwalczeniu zakażenia organizm zaprzestaje wytwarzanie cytokin zapalnych. Z nieznanych medycynie szerzej przyczyn u pewnej grupy chorych ciało wytwarza tych cząsteczek zapalnych zbyt dużo, co prowadzi do uszkodzeń w organizmie. Może dochodzić do rozszczelnienia naczyń krwionośnych i wycieku płynów do okolicznych tkanek lub do zasklepiania się naczyń, braku przepływu krwi i niedoborów tlenu w tkankach, co jest początkiem wstrząsu septycznego, który w wielu przypadkach kończy się śmiercią. Początkowo objawia się on zaburzeniami świadomości, nieprawidłowościami w czynności elektrycznej serca, zaburzeniami pracy nerek oraz ciągłym spadkiem ciśnienia, które nie rośnie ani po podaniu płynów, ani po podaniu leków.
W celu uratowania życia, lekarze podają antybiotyki o bardzo szerokim spektrum działania, ale nawet one mogą nie zawsze zadziałać. Najczęstszą przyczyną takiego stanu rzeczy jest nabywanie przez patogeny oporności w trakcie leczenia, wytworzenie biofilmu (skupisko bakterii otoczone chroniącą je błoną), przemieszczanie się bakterii, słaba biodostępność antybiotyków w miejscu zakażenia czy zbyt późne wdrożenie antybiotykoterapii celowanej.
Naukowcy z Wyss Institute, będącego częścią Uniwersytetu Harwardzkiego, we współpracy z lekarzami z Boston Children’s Hospital, Harvard Medical School i Massachusetts General Hospital stworzyli oni prototypowy dializator, oczyszczający krew chorego z wywołujących posocznicę bakterii, wirusów, grzybów i wytwarzanych przez nie toksyn.
Oczyścić krew
Nowe urządzenie nosi nazwę Biospleen i przekroczyło oczekiwania zespołu w kwestii oczyszczania krwi. W testach przeprowadzonych na zwierzętach, filtrowało żywe i martwe patogeny oraz niebezpieczne toksyny, które są z nich uwalnianie. Mechanizm działania wzorowany jest na naturalnych ludzkich mechanizmach.
Biospleen to urządzenie mikroprzepływowe składające się z dwóch pustych kanalików, które połączone są ze sobą serią szczelin.
Sercem urządzenia jest biofiltr. Składa się on z dwóch przyległych kanalików pustych w środku, które są połączone ze sobą za pomocą szeregu szczelin: przez jeden kanał płynie krew, a drugim znajduje się roztwór soli fizjologicznej, gromadzący i usuwający patogeny, które mogą przenosić się poprzez szczeliny. Kluczem do sukcesu urządzenia są nanometrowych rozmiarów kulki magnetyczne, powleczone białkiem naturalnie występującym w układzie immunologicznym, jakim jest lektyna wiążąca mannozę (MBL). Odgrywa ona znaczącą rolę w niespecyficznej odpowiedzi odpornościowej. Wiąże się z obecnymi w ścianach komórkowych wielu drobnoustrojów chorobotwórczych cukrami.
Testy urządzenia rozpoczęły się w laboratorium od oczyszczania ludzkiej krwi zainfekowanej patogenami. Okazało się, że udało się oczyścić krew z dziewięćdziesięciu procent z nich, kiedy krew przepływała przez urządzenie tempie jednego litra na godzinę. Następnie pracę dializatora przebadano u szczurów zainfekowanych bakteriami E. coli i S. aureus oraz różnymi toksynami, które wykrywane są we krwi chorych na sepsę. Uzyskano podobne wyniki, jak dla filtracji krwi w warunkach laboratoryjnych – po pięciu godzinach dziewięćdziesiąt procent patogenów i toksyn zostało usuniętych z układu krwionośnego zwierząt. Ponad dziewięćdziesiąt procent zwierząt przeżyło takie zakażenie w porównaniu do zaledwie czternastu procent szczurów z grupy kontrolnej.
Stworzony na Uniwersytecie Harwardzkim biofiltr może się stać skuteczniejszą alternatywą dla podawania pacjentom coraz mniej efektywnych antybiotyków. Być może pozwoli też na zmniejszenie śmiertelności posocznicy, która każdego roku na całym świecie zbiera żniwo ośmiu milionów śmiertelnych ofiar.
W roku 2015 Wyss Institue uruchomił startrup Opsonix, który jest odpowiedzialny za komercjalizację wynalazku. Ze strony firmy trudno wywnioskować jakie są dalsze losy Biospleen, bo ostatnie aktualności pochodzą sprzed 4 lat. Wiadomo, że projektem od 2011 interesuje się DARPA i sfinansowała badania.
Źródło: medicalxpress.com
