每年,超過170萬美國人患有敗血癥,其中超過27萬人死于敗血癥。這種情況很少有治療策略。這種情況發(fā)生在身體對細菌或病毒感染反應極端時,會引起連鎖反應,導致器官衰竭甚至死亡。
這是薩瓦斯泰幾年前發(fā)現的,當時他的母親死于敗血癥。芝加哥大學普利茲克分子工程學院(PME)的分子工程副教授Tay說:“我了解到他們無法真正監(jiān)測和診斷這些患者?!薄翱紤]到我們擁有的高質量設施、醫(yī)生和療法,其中很大一部分最終會死亡,這是不可接受的。我對這種情況非常惱火?!?
因此,泰開始著手做一些事情?,F在,他和他的合作者開發(fā)了一種新的極其靈敏的方法,可以量化敗血癥患者體內細菌、抗生素抗性基因和免疫分子的水平,其速度遠遠超過目前的方案。
通過不定期部署這些測試,研究人員還發(fā)現,重要的不是這些標記的絕對水平,而是水平的變化。通過機器學習,他們可以準確預測哪些敗血癥患者會很快康復、以后康復,或者最終屈服于這種情況。這些信息最終可以幫助醫(yī)生以更個性化的方式診斷和治療患者。
烏切卡戈醫(yī)學教授、肺和重癥醫(yī)學負責人、該研究的合著者Gokhan Mutlu說:“我們的發(fā)現為膿毒癥的診斷提供了一種新的方法,有可能盡早發(fā)現病原體?!薄斑@將使我們能夠在獲得培養(yǎng)結果之前更早地使用適當的抗生素,并最大限度地減少治療感染所需的抗生素的使用。通過結合病原體相關和宿主反應數據,我們可以預測患者膿毒癥的預后?!?
研究結果發(fā)表在5月25日的《自然通訊》雜志上。
了解如何治療敗血癥。
因為敗血癥通常是由微生物感染引起的,所以最初通常使用抗生素來治療這種疾病。治療必須迅速進行——抗生素正確使用的任何延誤都會增加死亡的機會。然而,醫(yī)生經常不確定是哪種細菌引起的感染,可能需要幾天時間培養(yǎng)才能找到細菌。
即使醫(yī)生可以直接治療感染,這種情況也會導致免疫反應被夸大。通過攻擊病原體,免疫系統(tǒng)可以釋放太多被稱為細胞因子的免疫系統(tǒng)蛋白質,最終會淹沒人體,殺死患者。消炎藥可以幫助治療這種疾病,但通常醫(yī)生不知道這種“細胞因子風暴”什么時候會發(fā)生,直到為時已晚。
泰伊說:“免疫系統(tǒng)有一個油門和一個剎車。”“你需要氣體來殺死病原體,但你需要剎車,這樣才能避免過度炎癥和對患者的傷害。在所有這些情況下,時間是最重要的。我們想知道能否監(jiān)測醫(yī)院的細菌負荷和細胞因子。同時,監(jiān)測他們的變化,以更好地指導誰應該接受某些治療?!?
創(chuàng)建一個極其敏感的測試。
Tay是單細胞分析和微流技術專家。他和他的團隊開發(fā)了一種數字聚合酶鏈反應(PCR)測試,該測試使用數字鄰近訴訟分析來量化血液中某些基因和蛋白質的水平。
具體來說,這種檢測使用血液樣本來檢測革蘭氏陰性(GN)和革蘭氏陽性(GP)細菌的DNA,這種細菌在許多敗血癥患者中非常豐富。它還測試白細胞介素-6和腫瘤壞死因子蛋白的水平,這是免疫系統(tǒng)釋放的細胞因子,用于攻擊病原體。此外,它還檢測到blaTEM基因,這表明抗生素耐藥性。
這項測試非常敏感——它可以量化這些分子濃度的微小變化——并在幾個小時內提供結果。泰與芝加哥大學的一名肺外科醫(yī)生合作,檢測敗血癥患者的樣本。
研究人員連續(xù)兩天每天從32名患者身上采集樣本,測試他們的細菌和蛋白質水平。他們發(fā)現,隨著時間的推移,存活患者的細菌水平會下降。
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