通过微生物疫苗提供保护能力变化

人类或动物的微生物——的集合通常有益的微生物,包括细菌和真菌,或在一个主机上生活有机体——可以发挥重要作用在宿主的整体免疫反应,但目前尚不清楚如何对抗有害的病原体的疫苗影响微生物。由宾夕法尼亚州立大学的研究人员的一项新研究发现,一个新的致命的弧菌疫苗在青蛙可以改变微生物的组成,使青蛙更适应未来的接触真菌。这项研究发表在6月12日《华尔街日报》的特刊英国皇家学会哲学学报B表明,微生物的反应可能是一个重要的,忽视了疫苗功效的一部分。

“微生物组成一个动物的微生物常常可以帮助抵御病原体,例如通过产生有益的物质或通过竞争空间或营养的病原体,”Gui贝克尔说,宾夕法尼亚州立大学的生物学教授和研究小组的领导人。“可是你的微生物,当你得到一个疫苗,像COVID疫苗、流感疫苗,黄热病疫苗或减毒活疫苗疫苗?在这项研究中,我们使用青蛙作为一个模型系统开始探索这个问题。”

蛙类和其他两栖动物受到威胁的壶菌,导致一些物种的灭绝和严重的人口下降数百人到世界各大洲。在敏感的物种,真菌引起sometimes-lethal皮肤病。

“壶是最严重的之一,如果不是最糟糕的,病原体为野生动物保护在最近的历史上,有一个关键的需要开发工具来控制其蔓延,”贝克尔说,他也是一个成员的一个卫生微生物中心和宾夕法尼亚州立大学传染病动力学的中心。“我们发现,在某些情况下,疫苗可以诱导微生物组的保护转变,这表明小心操纵微生物可以作为更广泛战略的一部分来帮助两栖动物,也许其他脊椎动物,应对新兴病原体。”

研究者们采用了一种疫苗,在这种情况下非致命剂量的壶菌的代谢产物由蝌蚪。五个星期后,他们观察微生物的组成发生了变化,识别个别物种的细菌和它们的相对比例。研究者还培养每一个物种的细菌在实验室和测试是否bacteria-specific产品促进、抑制,或者没有影响壶增长,增加和比较结果与大型数据库的信息。

“增加浓度和接触时间壶产品预防显著改变微生物的组成,这样有更高比例的细菌生产anti-chytrid物质,”萨曼莎Siomko说硕士学生在阿拉巴马大学的贝克实验室的研究和论文的第一作者。“这保护转变表明,如果一个动物暴露在同样的真菌,其微生物将更好的对抗病原体的能力。”

以前曾试图诱导保护性微生物的变化依赖于添加一个或多个物种的细菌能产生强有力的抗真菌代谢物,即益生菌。然而,研究人员称,必须与其他物种的竞争微生物和细菌并不总是成功地建立本身作为一个常任理事国的微生物。

“这些青蛙数以百计的细菌物种从他们的环境,他们的皮肤,他们捡起定期和成分的变化,包括与季节,”贝克说。“试图操纵社区,例如通过添加细菌益生菌,是具有挑战性的,因为社区的动态复杂和不可预测的。我们的结果是有前途的,因为我们基本上操纵整个细菌社区的方向更有效对抗对抗真菌病原体,没有添加一个需要争夺资源的生物为了生存。”

值得注意的是,物种的总数——微生物的多样性——没有影响,只有物种的组成和相对比例。研究人员认为这是积极的,因为青蛙微生物的多样性下降会导致疾病或死亡,和人们普遍认为保持不同微生物允许细菌和微生物物种的社区更动态地应对威胁和高功能冗余。

研究人员认为,这种适应性转变微生物组成,他们称之为“微生物记忆”可以在疫苗功效发挥重要作用。除了理解背后的机制转变,研究小组希望在成人研究微生物的概念记忆青蛙在未来以及其他脊椎动物。

“我们的协作团队实施了一项预防技术,依赖于壶菌代谢产物来源于,”贝克说。“可能是基于信使rna或活细胞的疫苗——就像那些常常用来防止细菌或病毒感染——可能以不同的方式影响微生物,我们兴奋地探索这种可能性。”

参考:Barnett Siomko SA,格林斯潘,公里,等。选择一个摘要皮肤微生物预防治疗后一个两栖动物模型系统。英国皇家学会哲学学报B生物科学。2023年。doi:10.1098 / rstb.2022.0126

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