Magnetické čištění krve

Infekce krve se jenom obtížně léčí, mohou velmi rychle vést k sepsi, nebo k fatálnímu selhání imunitního systému. Ve více jak 50 % případu nelze určit patogen, způsobující sepsi, takže se nasazují širokospektrální antibiotika. Často se stává, že množení patogenů je tak masivní, že imunitní systém to přestane zvládat. Právě pro tyto případy tým pod vedením Donalda Ingbera z Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering v Bostonu, stát Massachusetts vyvinul umělou slezinu, která plní úlohu velmi účinného filtru schopného odstranit z krve celou řadu bakterií, virů i plísní. Význam zařízení zvyšuje fakt, že funguje i tehdy, když neznáme původce infekce. Objev vědci publikovali v časopise  Nature. Základem je modifikovaný protein -  manózu vázající lektin (MBL). 

Zvětšit obrázek

Schema umělé biosleziny. Kredit: Wyss Institute

Ten je součástí přirozeného imunistního systému. Protein na sebe váže více jak 90 různých druhů patogenů a také toxiny které mrtvé bakterie uvolňují. Je rovněž spouštěčem imunitní reakce v případě sepse. Tímto proteinem vědci obalili nanokuličky z magnetického materiálu.  Patogeny se na jejich povrchu přichycují. Magnetickým polem je kuličky z krve vychytat a spolu s nimi i patogeny. Poté se vyčištěná krev do organismu zase vrací.
Ingber testoval svoje zařízení na potkanech nakažených E. colli a Staphylococcus aureus, obávaném zlatém stafylokokovi. Zatímco v kontrolní skupině, v níž krev umělou slezinou nefiltrovali, přežilo pouhých 14 % hlodavců , ti šťastnější, kteří se dostali do programu s filtrací, jich zůstalo naživu 89 %. Zařízení dokáže filtrovat objem krve okolo jednoho litru za hodinu, takže za pět hodin může vyčistit krev i dospělému člověku. Nyní tým začne testovat metodu na prasatech.

Zvětšit obrázek Bílá krabička je pumpa která kontinuálně (bez rázů) prohání krev umělou slezinou. Připojenou stříkačkou se do systému aplikuje suspenze z předem připravených kuliček.	Zvětšit obrázek Válcovitá míchačka zvyšuje pravděpodobnost, že se patogeny dostanou s kuličkami do kontaktu.	Zvětšit obrázek Okolo „bochánků“ erytrocytů procházejí bílé kuličky bez povšimnutí. Při setkání s patogenem dojde k reakci mezi molekulou proteinu zapuštěného do kuličky a tím jejímu přichycení k bakterii.
Zvětšit obrázek Molekuly přirozeného (odtud název bioslezina) geneticky upraveného proteinu, označovaného v literatuře jako MBL (manosa-vázající lektin), se v ve velkém množství ukotví na povrch umělých kuliček z magnetického materiálu.	Zvětšit obrázek Povrch kuliček je poset okrsky s vyčnívajícími molekulami proteinu, kterými se „nalepuje“ na mikroorganismy.	Zvětšit obrázek Kuličkami obalená bakterie E. coli (vlevo) a konglomerát pacifikovaných stafylokoků (vpravo).
Zvětšit obrázek Rozdělení toku do členitého systému umělých „kapilár“ zpomalí tok tekutiny a tak i ve vysoce viskozním prostředí, jakým krev je, nejsou kuličky strhávány okolo magnetu takovou silou a zařízení je schopno z hlavního toku částečky oddělit.	Zvětšit obrázek Tmavá cihlička je představuje magnet. Jeho úkolem je vychytat, jak shluky kuličkami obalených patogenů, tak i zbylé volné kuličky, které se na nic nenachytaly.	Zvětšit obrázek Kredit: Harvards Wyss Institute, projekt financovaný agenturou DARPA

 Podle Ingbera dokáže umělá slezina odstranit z krve i virovou nákazu, jako je třeba HIV nebo Ebola. Od patogenů vyčištěná krev potom umožní antibiotikům dorazit zbytky infekce v orgánech. Navíc bude možné díky sběru filtrátu rychle kultivovat vzorky a tak určit druh patogenu. Vzhledem k tomu, že v oblasti transfúzí je filtrování krve běžnou praxí, lze očekávat nasazení umělé sleziny do klinických testů v průběhu několika příštích let.

 
Zdroje: Nature,  Wyss Institute