Очистити кров від бактерій та їх токсинів можна за допомогою магнітних кульок, що липнуть до мікробів і виводять з крові.
Сепсис можна визначити як запалення в масштабах всього організму. І незважаючи на всі успіхи сучасної медицини, сепсис досі є вкрай важким і небезпечним захворюванням - таке тотальне запалення може вбити людину буквально за кілька годин. Трапляється воно через проникнення в кров бактерій, бактеріальних токсинів, залишків бактеріальних клітин (тому сепсис ще називають загальним зараженням крові). Бактерій можна вбити різноманітними антибіотиками, але всієї проблеми це не вирішує, потрібно ж якось очистити кров від токсинів та іншого, раз власні фільтри організму з таким завданням чомусь не справляються.
Дональд Інгбер (Donald Ingber) і його колеги з Інституту Вайсса при Гарварді (США) створили пристрій, що дозволяє очищати кров від патогенів. Зазвичай очищенням крові від бактерій займається селезінка, так що створений пристрій можна назвати штучною селезінкою, хоча в даному випадку ні про яке вирощування штучного органу зі стовбурових клітин мова не йде.
Система очищення крові являє собою систему мікроканалів, наповнених магнітними кульками діаметром 128 нанометрів, які обернуті в білок під назвою маннозо-зв'язувальний лектин (MBL, mannose-binding lectin). Лектини мають здатність високоспецифічно зв'язувати залишки вуглеводів, вуглеводи ж входять до складу бактеріальних стінок і бактеріальних токсинів. Той же MBL в нормі допомагає організму боротися з інфекцією, прилипаючи до патогенів. (Здатність лектинів липнути на інші молекули часто є причиною проблем з травленням, так що багато хто міг чути про ці білки в контексті різних дієт і непереносимості тих чи інших продуктів.) Варто також уточнити, що маннозо-зв'язувальний лектин сам по собі може викликати імунну відповідь, так що кульки покривали спеціальним MBL, модифікованим так, щоб він не дратував імунну систему.
Кров, потрапляючи в пристрій, отримувала порцію кульок з лектином і розподілялася по 16 мікроканалах. Поки кров йшла по каналах, кульки збирали бактерій і виводилися магнітним полем з крові в інші канали, заповнені сольовим розчином. У статті в Nature Medicine автори пишуть, що п'ятикратне пропускання порції зараженої людської крові через штучну «селезінку» дозволяло зробити 90-відсоткове очищення від бактерій.
Але це якщо просто пропустити кров, взяту з організму. А що, якщо сам організм підключити до такого пристрою? З живими щурами прилад показав таку ж ефективність: коли заражену кров тварин прокачували через прилад, то однієї години вистачало, щоб видалити 90% бактерій. Організм очищався не тільки від власне бактерій, але і від їх токсинів, з якими дослідники поставили окремий досвід, вводячи щурам смертельну бактеріальну отруту. За п'ять годин після введення токсину 86% тварин помирало, але, якщо кров чистили штучною «селезінкою», гинуло всього 11% щурів.
Магнітні кульки з лектином були не в змозі зібрати всі можливі різновиди бактерій, однак, як стверджують автори роботи, велика частина мікробів, що викликають сепсис, ефективно до них прилипала. Крім того, лектин MBL потенційно може пов'язувати деякі віруси і просто білки, так що цей пристрій можна пристосувати для очищення крові, наприклад, від вірусів СНІД'а і вірусу лихоманки Ебола, а також від деяких молекул, що викликають аутоімунні захворювання.
Втім, деякі скептики сумніваються, що штучна «селезінка» допоможе хворим сепсисом, оскільки в розпал хвороби основною проблемою стає не стільки присутність патогенів у крові, скільки надмірна відповідь імунітету, і що взагалі при сепсисі в крові не так вже й багато плаває бактерій та їх токсинів. Однак, за словами Дональда Інгбера, антибіотики при сепсисі все ж допомагають, так що кількість мікробів все-таки має значення. Надалі він і його колеги збираються протестувати свій пристрій на свинях, у яких можна змоделювати сепсис, більш схожий на людський.