新型芯片实验室：只需一滴血即可快速检测脓毒症！

导读

脓毒症是一种危及人类生命的严重疾病，早期检测是治疗这一疾病的关键因素之一。最近，美国伊利诺伊大学的科研人员研发出一种新型便携式芯片实验室器件，它仅仅只需要从患者身上采集一滴血，就能够迅速地检测出致命的、不可预知的脓毒症感染的生物标志物。

关键字

背景

脓毒症（sepsis）,是指由感染引起的全身炎症反应综合征。简单说，它是由体内感染引起。当人体受到感染后，免疫系统会释放化学物质以对抗感染，但是也会引起广泛的炎症，快速导致器官衰竭和死亡。

据悉，脓毒症发病率高，全球每年有大量的严重脓毒症病例。而且，脓毒症的病情凶险，病死率高。根据国外流行病学调查，脓毒症已成为重症监护病房内非心脏病人死亡的主要原因。

卡尔基金医院的重症监护医生、临床方面研究的领头人 Karen White 博士称，脓毒症侵袭着约20%进入医院重症监护室（ICU）的患者。但是，目前还很难及时预测炎症反应，防止器官衰竭。White 说：

“脓毒症是ICU中最严重的威胁生命的问题之一。它可以迅速致命，所以实时监测患者炎症状态的床边测试，能帮助我们更早、更准地处理它。”

脓毒症的常规检查是通过监测患者的生命体征例如血压、血氧、体温等等。如果患者具有脓毒性迹象，医生将尝试通过血培养，辨别出感染源，并且还需要几天时间进行其他测试。然而由于病情严重，患者可能等不了这么长时间。

（图片来源：维基百科）

创新

最近，位于美国伊利诺伊州厄巴纳的伊利诺伊大学和卡尔基金医院（Carle Foundation Hospital ）完成了一种新型器件的临床研究，这种器件首次能够对于免疫系统的反应，提供快速、定点照护的测量，且无需对于血液进行任何处理。

研究团队的领头人、伊利诺伊大学生物工程系的教授、卡尔伊利诺伊医学院的临时副校长 Rashid Bashir 称， 它可以帮助医生在发病初期辨别脓毒症，监测受感染的病患，甚至指明预后。该研究成果发表于《自然通信》杂志。

（图片来源：L. Brian Stauffer）

技术

对于这项技术，Bashir 解释道：

“我们正在观察免疫反应，而不是专注于鉴别感染源。一个人的免疫系统对于同样的感染，可能与其他人的免疫系统作出不同的反应。在有些情况下，在感染被检测出之前，免疫系统会就作出反应。这种测试与细菌的检测识别，可以形成互补。我们认为我们需要两种方法：检测病原体和监测免疫反应。”

这种小型化的芯片实验室器件可以计算出白细胞的总数，也包括特殊的白细胞即中性粒细胞，以及在中性粒细胞的表面测量“CD64”蛋白标志物。CD64的水平随着患者免疫反应的增加而增加。

（图片来源：Janet Sinn-Hanlon）

通过来自卡尔医院ICU和急诊室的患者血样，研究人员测试了该器件。医师怀疑患者感染且下令进行血液测试后，患者的一小滴血样被抽取并送给研究人员，并且去除了识别信息以保护患者隐私。研究团队监测CD64水平随着时间发生变化的情况，将它们与病人的生命体征相关联。研究人员发现快速测试的结果，与传统的测试以及患者得生命体征关联得很好。

（图片来源：参考资料【2】）

伊利诺伊大学得博士后研究员、论文的首作者 Umer Hassan 说：

“通过测定CD64和白细胞计数，无论患者的情况是否得到改善，我们能够将他们的病情诊断和进展关联起来。我们希望这项技术不仅能够为患者提供诊断，而且也能够提供预后。关于这些，我们还有很多工作要做。”

未来

Bashir 的团队正致力于将其他的炎症指标的测量，包含到这种快速测试器件中，从而对于身体反应给出更加完整的描述，以及达到早期检测的目的。他们创办了一家创业公司，致力于商业化该器件。Bashir 说：

“我们想要将诊断的时间点提早。脓毒症的一个重大挑战就是没有人知道你何时感染的。通常你去医院的时候，是你已经感觉到了不舒服。所以目标就是，未来有一天，你可以在家进行测试，如果你有条件的话，可以尽早的检测出感染。”

参考资料

【1】https://news.illinois.edu/blog/view/6367/526347

【2】U. Hassan, T. Ghonge, B. Reddy Jr., M. Patel, M. Rappleye, I. Taneja, A. Tanna, R. Healey, N. Manusry, Z. Price, T. Jensen, J. Berger, A. Hasnain, E. Flaugher, S. Liu, B. Davis, J. Kumar, K. White, R. Bashir. A point-of-care microfluidic biochip for quantification of CD64 expression from whole blood for sepsis stratification. Nature Communications, 2017; 8: 15949 DOI: 10.1038/NCOMMS15949

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