新型晶元實驗室：只需一滴血即可快速檢測膿毒症！

導讀

膿毒症是一種危及人類生命的嚴重疾病，早期檢測是治療這一疾病的關鍵因素之一。最近，美國伊利諾伊大學的科研人員研發出一種新型攜帶型晶元實驗室器件，它僅僅只需要從患者身上採集一滴血，就能夠迅速地檢測出致命的、不可預知的膿毒症感染的生物標誌物。

關鍵字

醫學、晶元實驗室

背景

膿毒症（sepsis）,是指由感染引起的全身炎症反應綜合征。簡單說，它是由體內感染引起。當人體受到感染後，免疫系統會釋放化學物質以對抗感染，但是也會引起廣泛的炎症，快速導致器官衰竭和死亡。

據悉，膿毒症發病率高，全球每年有大量的嚴重膿毒症病例。而且，膿毒症的病情兇險，病死率高。根據國外流行病學調查，膿毒症已成為重症監護病房內非心臟病人死亡的主要原因。

卡爾基金醫院的重症監護醫生、臨床方面研究的領頭人 Karen White 博士稱，膿毒症侵襲著約20%進入醫院重症監護室（ICU）的患者。但是，目前還很難及時預測炎症反應，防止器官衰竭。White 說：

「膿毒症是ICU中最嚴重的威脅生命的問題之一。它可以迅速致命，所以實時監測患者炎癥狀態的床邊測試，能幫助我們更早、更准地處理它。」

膿毒症的常規檢查是通過監測患者的生命體征例如血壓、血氧、體溫等等。如果患者具有膿毒性跡象，醫生將嘗試通過血培養，辨別出感染源，並且還需要幾天時間進行其他測試。然而由於病情嚴重，患者可能等不了這麼長時間。

（圖片來源：維基百科）

創新

最近，位於美國伊利諾伊州厄巴納的伊利諾伊大學和卡爾基金醫院（Carle
Foundation Hospital ）完成了一種新型器件的臨床研究，這種器件首次能夠對於免疫系統的反應，提供快速、定點照護的測量，且無需對於血液進行任何處理。

研究團隊的領頭人、伊利諾伊大學生物工程系的教授、卡爾伊利諾伊醫學院的臨時副校長 Rashid Bashir 稱， 它可以幫助醫生在發病初期辨別膿毒症，監測受感染的病患，甚至指明預後。該研究成果發表於《自然通信》雜誌。

（圖片來源：L. Brian Stauffer）

技術

對於這項技術，Bashir 解釋道：

「我們正在觀察免疫反應，而不是專註於鑒別感染源。一個人的免疫系統對於同樣的感染，可能與其他人的免疫系統作出不同的反應。在有些情況下，在感染被檢測出之前，免疫系統會就作出反應。這種測試與細菌的檢測識別，可以形成互補。我們認為我們需要兩種方法：檢測病原體和監測免疫反應。」

這種小型化的晶元實驗室器件可以計算出白細胞的總數，也包括特殊的白細胞即中性粒細胞，以及在中性粒細胞的表面測量「CD64」蛋白標誌物。CD64的水平隨著患者免疫反應的增加而增加。

（圖片來源：Janet Sinn-Hanlon）

通過來自卡爾醫院ICU和急診室的患者血樣，研究人員測試了該器件。醫師懷疑患者感染且下令進行血液測試後，患者的一小滴血樣被抽取並送給研究人員，並且去除了識別信息以保護患者隱私。研究團隊監測CD64水平隨著時間發生變化的情況，將它們與病人的生命體征相關聯。研究人員發現快速測試的結果，與傳統的測試以及患者得生命體征關聯得很好。

（圖片來源：參考資料【2】）

伊利諾伊大學得博士後研究員、論文的首作者 Umer Hassan 說：

「通過測定CD64和白細胞計數，無論患者的情況是否得到改善，我們能夠將他們的病情診斷和進展關聯起來。我們希望這項技術不僅能夠為患者提供診斷，而且也能夠提供預後。關於這些，我們還有很多工作要做。」

未來

Bashir 的團隊正致力於將其他的炎症指標的測量，包含到這種快速測試器件中，從而對於身體反應給出更加完整的描述，以及達到早期檢測的目的。他們創辦了一家創業公司，致力於商業化該器件。Bashir 說：

「我們想要將診斷的時間點提早。膿毒症的一個重大挑戰就是沒有人知道你何時感染的。通常你去醫院的時候，是你已經感覺到了不舒服。所以目標就是，未來有一天，你可以在家進行測試，如果你有條件的話，可以儘早的檢測出感染。」

參考資料

【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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