Die Forscher des Wyss Instituts für biologisch inspirierte Ingenieurskunst↗ der Universität Harvard haben ein Verfahren entwickelt mit dem sich Krankheitserreger (Pathogene) aus dem Blut herausfiltern lassen. Das Verfahren bzw. das Gerät zum Verfahren, ein mikrofluidische Kasten, welcher der Milz nachempfunden ist, wird daher als biomimetische Milz (Biomilz) (englisch Biospleen) bezeichnet.

Die Wissenschaftler das menschliche Mannose-bindende Lektin (MBL) zum Vorbild genommen und dieses manipuliert. MBL ist Bestandteil des menschlichen Immunsystems und bindet an viele Krankheitserreger aller Dömanen↗, d. h. auch an Pilzen, Bakterien, Viren und Parasiten. Im Wyss Institut wurde nun eine Form des MBL entwickelt, welches an ein ähnlich großes Spektrum von Krankheitserregern bindet, aber folgende Vorteile hat: 1000 mal geringere Herstellungskosten; die Bindung an das Pathogen ist reversibel; das Molekül an sich ist stabiler, besser chemisch anpassbar und es führt nicht zu einer potentiell gefährlichen Blutgerinnung (Hämostase), da die Anwendung außerhalb des Körpers erfolgt.

Ein nichtmodifiziertes „Protein MBL2 PDB 1hup“. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0.

Dieses modifizierte Lektin wird von gentechnisch manipulierten Bakterien produziert und anschließend um Nanomagneten gehüllt.

Therapieablauf

Dem Patienten wird kontinuierlich Blut abgenommen und wieder zugeführt, ähnlich dem Dialyseverfahren nur das das Gerät als Biomimetische Milz (Biomilz) bezeichnet wird. Das Blut wird mit den mit Nanomagneten bestückten MBL-Proteinen angereichert. Diese binden sich im Blut an die Pathogene. Anschließend wird das Blut an einem Magneten vorbeigeführt. Das MBL am Nanomagnet bleibt samt den gebunden Pathogenen an dem Magneten hängen und das Blut wird wieder dem Patienten zugeführt.

Vorteile

1. Die Therapie kann beginnen ohne das Wissen, welcher Krankheitserreger den Patienten befallen hat.
2. Die Krankheitserreger werden beim Binden an das MBL nicht zerstört. Die Bindung ist reversibel, daher können die Krankheitserreger anschließend untersucht werden.
3. Immer mehr Krankheitserreger entwickeln eine Resistenz gegen die eingesetzten Medikamente. Bei von lebendigen Krankheitserregern (keine Viren) spricht man von Antibiotikaresistenz↗. Das Reinigen des Blutes von den Erregern, anstatt sie im Blut zu bekämpfen macht eine vollkommen neue Tür auf, gegen die Erreger (bisher) keine Resistenz haben.

Es funktioniert

Die Therapie wurde schon erfolgreich an Ratten getestet. Hierbei wurden Ratten mit pathogenem Staphylococcus aureus und pathogenem Escherichia coli infiziert (beide haben auch ungefährliche Stämme, letzteres ist Bestandteil der menschlichen Darmflora). Die Überlebenswahrscheinlichkeit der Ratten stieg nach einer 5 Stunden langen Therapie nachweisbar an.

Quellen

WYSS: Capture and Concentration of Microbial Pathogens↗

WYSS: Biomimetic Spleen for the Treatment of Sepsis↗

PubMed: An extracorporeal blood-cleansing device for sepsis therapy.↗