用于治疗败血症的透析系统的制作方法

本发明涉及医疗设备领域，更具体地涉及用于从哺乳动物血液中提取循环分子的设备领域，及其治疗用途，特别是治疗败血症、细胞因子释放综合征和/或任何其他由细菌、寄生虫、真菌或病毒感染引起，特别是由病毒感染，例如具有人呼吸道向性的冠状病毒引起的全身炎症反应或细胞因子休克的形式。

背景技术：

1、严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(sars-cov-2)于2019年底首次出现。尽管大多数患者的预后相对较好，但covid-19导致显著的死亡率，例如在某些研究中接近3.7％1。对于重病患者和死亡患者，一般在疾病开始时没有观察到严重的体征(只有轻微发烧、咳嗽或肌肉疼痛)。

2、然而，患者的状况在疾病的晚期迅速恶化。各种综合征与疾病的严重性有关：(i)急性呼吸窘迫综合征(ards)，(ii)多器官衰竭，(iii)脓毒症和感染性休克2,3。

3、近年来，冠状病毒引起了其他呼吸系统疾病，即严重急性呼吸系统综合症(sars)和中东呼吸系统综合症(英文缩写“mers)4。

4、临床体征，特别是发热、非生产性咳嗽、呼吸困难、肌痛、疲劳、肺炎的射线照片痕迹等…与sars和mers的症状相似。

5、ards是covid-19、sars和mers常见的免疫病理事件，也是covid-19的主要死因5。

6、ards最常发生在老年人和那些患有免疫障碍和合并症的人中。在严重的情况下，肺炎综合征还可能与细菌合并感染和败血症有关6。

7、细胞因子休克，又称“细胞因子风暴”(英文“cytokine storm”)，被认为是引起ards和多器官功能衰竭的主要原因之一，在病情恶化的过程中起着重要作用。

8、细胞因子风暴是由大量促炎细胞因子(例如ifn-α、ifn-γ、il-1β、il-6、il-12、il-18、il-33、tnf-α和tgfβ)和趋化因子(例如ccl2、ccl3、ccl5、cxcl8、cxcl9和cxcl10)的释放引起的不受控制和致命的全身炎症反应。

9、与mers和sars一样，与患有轻度/中度疾病的人相比，患有covid-19的人可以在血清中显示高水平的il-6、ifn-α和ifn-γ以及ccl5、cxcl8和cxcl107,8。

10、covid-19死亡率的临床预测因子是根据对150例病例的研究确定的。这些预测因子是铁蛋白升高(非幸存者平均为1297.6ng/ml，而幸存者为614.0ng/ml(p<0.001))和il-6水平升高(p<0.0001)，因此表明死亡率是由于病毒来源的过度炎症9。

11、荟萃分析证实了这些结果，显示covid-19非幸存者的il-6(4.6pg/ml对1.7pg/ml)和血清铁蛋白(760.2ng/ml对408.3ng/ml)水平高于covid-19幸存者10。在疾病的严重形式中观察到的这些数据和il-10水平升高是细胞因子风暴综合征的预测指标，并强调了炎性细胞因子和铁在疾病严重病例发展中的作用。因此，作者建议使用il-6和铁蛋白水平作为监测covid-19患者疾病预后的预测指标。

12、血液净化疗法已经显示出其在许多疾病状况中消除致病性抗体或细胞因子的潜力，并且可能是covid-19患者的一种有价值的治疗手段11。

13、败血症目前被定义为“继发于宿主对感染(细菌、病毒、真菌或寄生虫)响应失调并威胁生命预后的器官功能障碍”(sepsis-3consensus conference,2016)。至于败血性休克，其被定义为“败血症的亚组，其特征是强烈的循环、代谢和细胞异常，与败血症相比死亡率更高”。重点是器官功能障碍。响应于微生物入侵的复杂的、相关的生理病理学：炎症和免疫抑制、促凝血状态、内皮功能障碍和组织缺氧：这些机制的组合最终导致器官衰竭。

14、早期管理中的标准疗法在于开始广谱抗生素疗法，鉴定致病剂、监测患者的血液动力学参数，安装肺通气装置和施用置换液和血管加压药物，目的是维持令人满意的平均动脉压(map)。尽管采取了这些积极且昂贵的治疗措施，但与短期和长期感染性休克相关的死亡率仍然很高，并且疾病的发病率持续增加。预后特别差。据估计，重症监护病房的败血症死亡率为25.8％，和住院死亡率为35.3％12。

15、在世界范围内，估算每年有20-3000万人患有败血症，并且每天有近24,000人死于败血症。败血症的严重性尤其是由于激活级联导致作为相对较小的蛋白质(小于40kda)的细胞因子(细胞因子风暴)的自动扩增产生13。

16、考虑到细胞因子产生在败血症期间的核心作用以及随后对器官造成的损害，血液净化已被提议用于治疗败血症，主要使用所谓的高容量血液过滤技术和/或所谓的吸附剂技术14。

17、吸附剂技术主要在于使血液通过吸附剂材料，例如特定的膜或聚合物珠，以保留过量产生的分子。已知的实例尤其是商业设备这些系统虽然可以从血液中提取分子，但并不特定于一种类型的分子。

18、同样，在高容量血液过滤中，报告对炎症性休克病例有益效果的大多数实验和临床研究都是在非常高的过滤流速下进行的，通常大于100ml.kg-1.h-1，导致患者血浆被重新注入肾外净化回路的替代液所替代的主要损失。虽然用适当电解质组合物的置替代液补偿水、盐和一些简单化学成分的损失相对容易，但很难补偿也在高容量血液过滤过程中损失的所有基本成分。

19、已经提出了各种机制来证明降低血液中细胞因子水平的优势：(i)最大浓度理论假设在早期阶段消除细胞因子峰值可以停止炎症级联15，(ii)细胞因子理论表明，从血液中消除细胞因子可以在血流和组织之间产生细胞因子梯度，因此由于组织和血流之间细胞因子浓度的平衡，导致从组织中消除细胞因子。

20、然而，目前血液净化方法的主要缺点是某些分子的非特异性消除，例如小的血液蛋白，如其他调节性抗炎细胞因子。目前，没有一种通过使用珠、多孔载体或膜上的吸附剂的净化方法对一种类型的分子具有足够的特异性。此外，吸附剂技术的临床试验通常很少或没有定论。

21、随着时间的推移，已经开发了能够从血液中提取循环分子的特定装置。

22、文献wo 96/16666涉及用于特异性吸附致病因子的方法，该致病因子的存在在hiv感染期间增加并且与获得性免疫缺陷的阶段相关。

23、氧化应激是对身体有害的情况，它会导致生物损伤。它在当促氧化剂分子的数量大于抗氧化剂的数量时发生。促氧化剂分子主要由活性氧(英文缩写“ros”)和活性氮(英文缩写“rns”)组成。在败血症的情况下，在血液循环和受损器官中同时观察到ros和rns的过量产生16。

24、早就已知ros的产生由fenton和haber-weis反应中的游离铁催化17。还已经证明，铜通过fenton型反应参与ros的产生18。游离或弱结合的铜或游离铁(或氧化还原活性过渡金属)的增加直接与ros产生的主要增加以及由此导致的损害相关。

25、最近一项涉及1891名患者的回顾性研究表明，血清中游离铁的增加与败血症患者死亡率的增加相关19。因此，更高的铁四分位数与90天时死亡风险的显著增加相关。更重要的是，当铁含量增加时，死亡风险随着铁含量的增加而增加。这项研究与其他将败血症与患者中各种金属水平升高相联系的研究一致20。在这项研究中，cr(p<0.001)、fe(p＝0.004)、ni(p＝0.001)、cu(p<0.001)和cd(p<0.0001)在患有败血症的组的血清中显著高于对照组。

26、由于它对细菌生长的重要性及其参与ros的产生，已经提出治疗性铁限制作为治疗败血症和败血性休克的策略21。然而，尽管取得了一定的成功，但铁的螯合存在一定的局限性，尤其是显著的副作用，例如去铁胺(dfo)对肾脏的损害或感染的恶化，去铁胺可作为某些微生物的铁载体22。

27、尽管治疗上述疾病的知识在不断进步，但目前还没有针对败血症、急性呼吸窘迫综合征(ards)、感染性休克、细胞因子休克和全身炎症反应或巨噬细胞活化综合征(mas)，也称为噬血细胞性淋巴组织细胞增生症(hlh)的有效治疗方法，无论这些疾病是否由病毒感染引起，例如冠状病毒感染，例如covid-19。与sars-cov-2相关的covid-19疾病特别反映了败血症的病理生理学，并说明了实施血液净化疗法的必要性。

28、技术问题

29、因此，目前需要开发能够治疗上述疾病的新方法，所述方法尤其能够从哺乳动物的血液中提取循环分子并且不表现出已知系统的缺点，即待提取的循环分子的非特异性。

30、发明概述

31、根据第一方面，提出能够连接到体外血液循环装置的透析系统，其包括：

32、(i)多孔透析膜，和

33、(ii)包含透析液的容器，

34、其特征在于，所述透析液包含至少一种选自纳米颗粒、聚合物和生物分子的添加剂，所述添加剂的尺寸大于所述多孔透析膜的截止阈值，并且包含至少一种对哺乳动物血液的循环分子具有特异性的配体或由至少一种对哺乳动物血液的循环分子具有特异性的配体组成。

35、以下段落中公开的特征可以任选地在根据本发明的透析系统中实施。它们可以彼此独立或彼此结合实施。

36、根据实施方案1，透析液包含至少一种添加剂，该添加剂包含对参与免疫应答机制的循环分子具有特异性的配体或由对参与免疫应答机制的循环分子具有特异性的配体组成，优选内毒素，和/或免疫应答激活剂分子，和/或促炎细胞因子，优选il6、ifn-γ和tnf-α。

37、根据实施方案2，至少一种所述配体是抗体，特别是重组单克隆抗体、抗体混合物、结合抗原的抗体片段、结构蛋白或融合蛋白，或纳米颗粒。

38、根据实施方案3，至少一种所述配体选自针对以下的药物：白介素6(西鲁库单抗、奥洛组单抗)、干扰素γ(依帕伐单抗)、tnf-α(依那西普、英夫利西单抗、阿达木单抗、戈利木单抗、赛妥珠单抗)、ccl2(nox-e36)、白介素-1β(卡那单抗)及其混合物。

39、根据实施方案4，多孔透析膜具有至少0.1m2的面积。

40、根据实施方案5，添加剂选自平均直径为3-50nm的纳米颗粒，例如聚硅氧烷的纳米颗粒。

41、根据实施方案6，添加剂选自聚合物，例如生物相容性聚合物如多糖或生物分子，并且所述添加剂具有大于100kda、优选小于1200kda的尺寸。

42、根据实施方案7，至少一种配体对参与氧化应激的循环分子具有特异性，特别是对血液中循环的金属阳离子具有特异性的配体。

43、根据实施方案8，至少一种配体是选自以下络合分子的络合金属阳离子的分子：dota、dtpa、edta、ttha、egta、bapta、nota、dotaga、dfo、dotam、notam、dotp、notp、teta、tetam、tetp和dtpaba、其衍生物和/或其混合物。优选地，所述络合分子能够络合选自cu、fe、zn、mn、co、mg和ca，优选cu、fe和zn的痕量金属。

44、根据实施方案9，透析系统包含一种或多种选自以下的添加剂：

45、-质量为至少100kda且小于2000kda的多糖，例如在透析液中浓度为0.1-10g/l，如果适用，其上共价接枝络合金属阳离子的分子，例如每个多糖的数量比例为50-5000个，优选100-1000个，

46、-对血液循环分子具有特异性且尺寸大于100kda的配体，优选在透析液中的比例为1μg/l-1g/l，和/或

47、-多糖，其上共价接枝尺寸为10-100kda的对血液循环分子具有特异性的配体，例如每个多糖的数量比例为0.1-100个，优选1-10个。

48、还提出了在前述实施方案中定义的用于预防和/或治疗选自以下疾病的透析系统：败血症、急性呼吸窘迫综合征(ards)、细胞因子风暴、败血性休克和/或任何其他形式的全身炎症反应、巨噬细胞活化综合征(mas)或噬血细胞性淋巴组织细胞增生症(hlh)。优选地，透析系统用于治疗由细菌、寄生虫、真菌或病毒感染引起的败血症或细胞因子风暴，优选病毒感染，例如具有人呼吸道向性的冠状病毒，特别是covid-19引起的败血症或细胞因子风暴。

49、根据另一个方面，还提出了添加剂用于根据前述实施方案的透析系统中的透析液的用途，所述添加剂选自纳米颗粒、聚合物或生物分子，并且所述添加剂包含对血液循环分子具有特异性的配体或由对血液循环分子具有特异性的配体组成。优选地，配体对参与免疫应答机制的循环分子具有特异性，例如内毒素，和/或免疫应答激活剂分子，和/或促炎细胞因子，例如il-6、ifn-γ和tnf-α。

50、根据该方面的优选实施方案，所述配体是抗体，特别是重组单克隆抗体、抗体混合物或结合抗原的抗体片段。

51、根据该方面的优选实施方案，所述添加剂选自纳米颗粒或聚合物，其包含对络合血液中循环的金属阳离子的分子具有特异性的配体，特别是选自cu、fe、zn、mn、co、mg和ca，优选cu、fe和zn的痕量金属。

52、根据该方面的一个优选实施方案，添加剂的尺寸为100-1200kda。

53、还提出了用于根据前述实施方案的透析系统的透析液，其特征在于，其包含有效量为10-100纳摩尔的如前定义的添加剂，优选透析液体的总体积为0.5-10升。

54、根据优选实施方案，透析液用于从血液中离体捕获循环分子。

55、根据优选实施方案，透析液用于治疗败血症、细胞因子释放综合征和/或任何其他形式的全身炎症反应或细胞因子风暴。

56、根据优选实施方案，透析液用于限制病原体的生长。

技术实现思路