Искусственная «селезёнка» помогает чистить кровь от бактерий

Очистить кровь от бактерий и их токсинов можно с помощью магнитных шариков, липнущих к микробам и выводящих из крови.

Сепсис можно определить как воспаление в масштабах всего организма. И несмотря на все успехи современной медицины, сепсис до сих пор является крайне тяжёлым и опасным заболеванием – такое тотальное воспаление может убить человека буквально за несколько часов. Случается оно из-за проникновения в кровь бактерий, бактериальных токсинов, остатков бактериальных клеток (потому сепсис ещё называют общим заражением крови). Бактерий можно убить разнообразными антибиотиками, но всей проблемы это не решает, нужно ведь как-то очистить кровь от токсинов и прочего, раз собственные фильтры организма с такой задачей почему-то не справляются.

Дональд Ингбер (Donald Ingber) и его коллеги из Института Вайсса при Гарварде (США) создали устройство, позволяющее очищать кровь от патогенов. Обычно очисткой крови от бактерий занимается селезёнка, так что созданное устройство можно назвать искусственной селезёнкой, хотя в данном случае ни о каком выращивании искусственного органа из стволовых клеток речь не идёт.

Система очистки крови представляет собой систему микроканалов, наполненных магнитными шариками диаметром 128 нанометров, которые обёрнуты в белок под названием маннозо-связывающий лектин (MBL, mannose-binding lectin). Лектины обладают способностью высокоспецифично связывать остатки углеводов, углеводы же входят в состав бактериальных стенок и бактериальных токсинов. Тот же MBL в норме помогает организму бороться с инфекцией, прилипая к патогенам. (Способность лектинов липнуть на другие молекулы часто служит причиной проблем с пищеварением, так что многие могли слышать про эти белки в контексте различных диет и непереносимости тех или иных продуктов.) Стоит также уточнить, что маннозо-связывающий лектин сам по себе может вызывать иммунный ответ, так что шарики покрывали специальным MBL, модифицированным так, чтобы он не раздражал иммунную систему.

Кровь, попадая в устройство, получала порцию шариков с лектином и распределялась по 16 микроканалам. Пока кровь шла по каналам, шарики собирали бактерий и выводились магнитным полем из крови в другие каналы, заполненные солевым раствором. В статье в Nature Medicine авторы пишут, что пятикратное пропускание порции заражённой человеческой крови через искусственную «селезёнку» позволяло сделать 90-процентную очистку от бактерий.

Но это если просто пропустить кровь, взятую из организма. А что, если сам организм подключить к такому устройству? С живыми крысами прибор показал такую же эффективность: когда заражённую кровь животных прокачивали через прибор, то одного часа хватало, чтобы удалить 90% бактерий. Организм очищался не только от собственно бактерий, но и от их токсинов, с которыми исследователи поставили отдельный опыт, вводя крысам смертельный бактериальный яд. За пять часов после введения токсина 86% животных умирало, но, если кровь чистили искусственной «селезёнкой», погибало всего 11% крыс.

Магнитные шарики с лектином были не в состоянии собрать все возможные разновидности бактерий, однако, как утверждают авторы работы, большая часть микробов, вызывающих сепсис, эффективно к ним прилипала. Кроме того, лектин MBL потенциально может связывать некоторые вирусы и просто белки, так что это устройство можно приспособить для очистки крови, например, от вирусов СПИД'а и вируса лихорадки Эбола, а также от некоторых молекул, вызывающих аутоиммунные заболевания.

Впрочем, некоторые скептики сомневаются, что искусственная «селезёнка» поможет больным сепсисом, поскольку в разгар болезни основной проблемой становится не столько присутствие патогенов в крови, сколько чрезмерный ответ иммунитета, и что вообще при сепсисе в крови не так уж много плавает бактерий и их токсинов. Однако, по словам Дональда Ингбера, антибиотики при сепсисе всё же помогают, так что количество микробов всё-таки имеет значение. В дальнейшем он и его коллеги собираются протестировать своё устройство на свиньях, у которых можно смоделировать сепсис, более похожий на человеческий.