近日，中國科學院合肥物質科學研究院安光所光電子技術研究中心生物醫學光學研究室聯合安徽醫科大學第一附屬醫院，成功研發集成免疫細胞定位功能的微流控濃度梯度芯片，利用該芯片分析了膿毒癥患者中性粒細胞和T淋巴細胞的趨化遷移行為，并提出了一種基于多維度免疫細胞趨化運動參數的膿毒癥預后評估新方法。
膿毒癥是許多感染性和非感染性疾病如燒傷、創傷、胰腺炎等的共同病理生理過程，其病死率高，治療困難。全球每年約有2000萬人罹患膿毒癥，是兒科重癥監護病房的主要死亡病因。2016年世界危重癥醫學協會指出膿毒癥的實質是機體在對抗病原或應激過程中所產生的免疫應答失控，從而導致的多臟器功能障礙。
因此，使用微流控免疫細胞分析新技術監測膿毒癥患者免疫狀態具有重要臨床意義。集成化微流控技術能夠快速分選細胞（如中性粒細胞和T淋巴細胞），并直接分析其生物物理功能（如遷移、吞噬、粘附、變形等）。其中，免疫細胞遷移是其參與炎癥反應和免疫應答的關鍵過程，對膿毒癥患者的免疫監測至關重要。研究免疫細胞遷移的規律和機制，有望為膿毒癥的診斷和治療提供新的思路和方法。
安光所研究團隊自主研發并利用微流控濃度梯度芯片監測，發現膿毒癥患者與健康對照組的中性粒細胞的梯度感知時間、遷移距離、峰值速度、趨化指數、反向遷移率和停止遷移指數等多維參數存在顯著差異。基于此，建立了微流控膿毒癥中性粒細胞遷移功能綜合評價指數，并發現該指數與膿毒癥嚴重程度評估方法及常用生物標志物水平顯著相關，且預測膿毒癥死亡結局的特異性和敏感性分別達到了86.73%和86.71%，有望成為膿毒癥診斷、病情評估和預后監測的有效新指標。相關成果表于微流控領域知名期刊Talanta。
研究團隊進一步發展了微流控膿毒癥T細胞遷移功能分析方法，發現膿毒癥患者T細胞遷移功能受損，且胞內NADH/NAD+水平明顯升高；進一步實驗發現，膿毒癥患者血漿微環境會上調健康T細胞NADH/NAD+水平，提示血漿微環境的變化可能導致T細胞以線粒體為主的產生呼吸鏈功能障礙；采用線粒體靶向藥物甲磺酸米托醌（Mitoquinone mesylate, MitoQ）可以逆轉異常的NADH/NAD+水平，并改善T細胞的遷移能力。該研究揭示了膿毒癥患者T細胞功能受損與血漿微環境的改變相關，還提示MitoQ可作為膿毒癥候選藥物。相關成果發表于危重癥醫學領域知名期刊Shock。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.126801
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