在过去的几十年里，没有针对这种疾病的靶向治疗方法被开发出来。然而，现在，由加州大学河滨分校(University of California, Riverside)生物医学科学家领导的一个团队，在脓毒症意识月期间为未来的治疗提供了一些希望。

由医学院的Meera Nair和Adam Godzik领导的研究人员确定了与败血症相关的分子生物标志物、途径和免疫细胞动力学，可以通过治疗靶向防止败血症导致死亡。这些血细胞生物标志物——淋巴细胞中的蛋白CD52;以及参与炎症过程的蛋白S100A9——存在于所有血细胞中，但在脓毒症患者中高表达。这些生物标志物在败血症早期——特别是在最初6小时内——的变化如何，可能决定患者的生存或死亡。

“这些生物标记被发现在败血症患者的血液中在6小时内发生了独特的变化，并影响了特定免疫细胞中的特定细胞通路，”生物医学科学副教授奈尔说，他是这项发表在《白细胞生物学杂志》(Journal of Leukocyte Biology)上的研究的共同负责人。“CD52表达的变化与良好的结果相关，这意味着促进保护性免疫细胞的激活。另一方面，S100A9是致命脓毒症的分子驱动因子。我们似乎已经发现了败血症的分子驱动和分子保护。”

Nair表示，研究小组还发现了致命败血症和COVID-19的分子路径聚合。

“严重的COVID似乎会触发与败血症相同的分子途径，”她说。“进一步分析这些途径可以帮助我们诊断和治疗这两种疾病。”

特别是，研究小组还发现，与新冠肺炎患者一样，与正常血液流动和凝固有关的血小板也失去了功能。研究人员认为，如果血小板的功能可以通过靶向这一过程的主要调控因子来恢复，它可以促进败血症和COVID的生存。

Nair解释说，当病人被诊断为败血症并进入重症监护病房时，医生会使用ApACHE-2和SOFA评分等临床评分系统来帮助预测疾病的严重程度和死亡概率。

她说:“临床医生仍然不能预测患者是能活下来还是死亡，以及给予什么样的具体治疗可以提高他们的生存机会。”“不幸的是，没有办法对患者进行分类，以确定他们是否会从一种治疗和另一种治疗中受益。我们想通过寻找分子生物标志物来解决这个问题，这些标志物可以更好地预测患者的生死。我们似乎已经找到了一些候选人。”

这项研究是与里弗赛德大学卫生系统(RUHS)的临床医生合作完成的，包括对5名败血症患者的血液取样。该论文的合著者、RUHS肺病学家Walter Klein博士指出，临床评分系统并没有为患者提供特定的治疗目标。

他说:“从临床角度来看，败血症的治疗主要集中在早期识别、早期全身抗生素/感染源控制以及对衰竭器官系统的支持。”“临床领域缺少的是能够逆转患者对感染失调免疫反应的特定疗法。像这样的基础科学研究的重要性是希望有一天能找到个性化的治疗方法，我们可以迅速扭转病人的多器官衰竭，防止死亡。”

与其他研究不同的是，当患者首次被诊断出败血症时，研究小组分析了败血症患者的血液样本，这是两个不同的时间点，即不同的败血症结果。

“我们有两个时间步的快照，向我们展示了生物标志物是如何进化的，”UCR癌症研究的Bruce D.和Nancy B. Varner总统捐赠主席、生物医学教授Godzik说，他共同领导了这项研究。“我们可以朝着正确的方向加强这种进化，朝着生存的方向。如果病人走向错误的方向，走向死亡，我们可以干预，改变疾病的轨迹。通过这项工作，我们已经超越了静态快照，进入了一个更动态的过程。”

从RUHS获得的血液样本在UCR的单细胞测序仪上进行处理，使研究人员能够了解每个细胞的行为，而不是所有细胞的平均值。

“我们发现，许多细胞类型在败血症中表现不同，”这篇论文的第一作者之一、Godzik实验室的研究生仇新茹(Xinru Qiu)说。“使用单细胞测序，我们可以分别追踪不同细胞类型的轨迹。单细胞分辨率就像一个区域的街道视图和卫星视图，了解每个细胞的贡献是帮助我们找到结果的关键。”

据Godzik说，当新闻报道指出有人死于感染并发症时，通常意味着这个人死于败血症。

“医院里30%的死亡是由败血症引起的，”他说。“败血症是一种无法满足的需求，没有治疗。我们的工作为治疗提供了一条途径，因为我们将视野从单个分子扩展到细胞的过程。毕竟，可能被打断的是相关的分子途径。通常，人们认为如果一个基因是一种疾病的生物标志物，那么药物就应该针对它。好吧,不一定。如果你汽车的保险杠——标签或标记——在车祸中被毁了，你可能需要修理刹车——道路。”

奈尔强调，这项研究只有通过多学科的方法才能实现。

“作为一名免疫学家，我与计算生物学家亚当以及RUHS的临床医生合作，”她说。“只有通过这样的合作，我们才能开始解开致命败血症的复杂性，为可能改变可能面临致命结果的败血症患者的轨迹的新疗法提供见解。”

接下来，研究人员计划重点研究败血症和COVID-19之间的相似性，并已经开始了由加州大学河西分校健康差距研究中心资助的研究。

“我们正在对COVID-19对免疫稳态的长期影响进行分子分析，”奈尔说。我们想看看我们的脓毒症研究成果是否也适用于COVID-19。”

Nair, Godzik, Qiu和Klein与该研究论文的共同第一作者Jiang Li和UCR的Lukasz Jaroszewski一起参与了这项研究;和Drs。RUHS的Jeff Bonenfant和Aarti Mittal。

这项研究得到了加州大学河滨分校医学院(UCR School of Medicine)、医学院院长博南方特(Bonenfant)的创新基金以及美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的支持。Bonenfant于2018年在UCR医学院完成了他的医学实习。

Journal Reference:

Xinru Qiu, Jiang Li, Jeff Bonenfant, Lukasz Jaroszewski, Aarti Mittal, Walter Klein, Adam Godzik, Meera G. Nair. Dynamic changes in human single‐cell transcriptional signatures during fatal sepsis. Journal of Leukocyte Biology, 2021; DOI: 10.1002/JLB.5MA0721-825R