疫苗片预防小鼠尿路感染

杜克大学的生物医学工程师开发了一种针对尿路感染(UTIs)的片剂疫苗，当放在舌下时，这种疫苗会迅速溶解。这种新的治疗方法可以提供一种简单实用的替代高剂量口服抗生素的方法，后者是目前UTI治疗的标准。

该研究结果发表在11月23日的杂志上科学的进步。

当细菌感染尿道、膀胱、输尿管或肾脏时，就会发生尿路感染。超过一半的女性都经历过尿路感染，这对需要导尿管的患者构成了重大风险。虽然尿路感染通常会引起疼痛和不适，但如果感染到达肾脏，也会发生器官损伤甚至败血症。

这些感染可以通过口服抗生素解决，但一些患者面临复发性尿路感染，需要长时间反复使用抗生素，有时价格昂贵。这种抗生素的长期使用对患者的微生物群产生了负面影响，因为抗生素也杀死了有益的细菌，为耐抗生素细菌的繁殖创造了环境。今天，许多引起尿路感染的细菌菌株对常用来治疗这些感染的几种抗生素越来越有抗药性。

为了解决这个问题，包括杜克大学西奥多·肯尼生物医学工程教授乔尔·科利尔(Joel Collier)和科利尔实验室博士生肖恩·凯利(Sean Kelly)在内的一个合作团队开发了一种疫苗，可以在舌下吸收，并激活关键免疫细胞，精确地攻击引起utii的细菌。

凯利现在是约翰霍普金斯大学的博士后，他说:“以前的文献表明，通过舌下粘膜吸收的药物可以引发免疫反应，特别是在全身类似的粘膜中。”“这很重要，因为开发UTIs疫苗的挑战之一是，你需要在血液和泌尿生殖道中引发免疫反应，而肌肉注射通常不会在这些粘膜区域引发强烈反应。”

“此外，容易提供疫苗还有很多障碍。通常需要冷藏，需要训练有素的人员来注射，还需要针头等材料。”“但平板电脑配送方式为很多这些问题提供了解决方案。它可以在室温下储存，没有任何问题。我们希望病人可以把它从包装中取出来，放在舌头下面，几秒钟后，它就消失了，病人可以继续他们的一天。”

通过舌头下面的膜层是很棘手的，因为粘液是用来防止大分子、病毒和其他物质进入身体的。但科利尔实验室专注于开发生物材料，这些材料可以自组织成有用的结构，如纳米颗粒、纳米纤维和凝胶，可以定制以激活免疫系统中的关键细胞。研究小组发现，他们可以在这些结构上添加抗黏液的修饰，使它们能够轻松地穿过粘膜层。

在确定了快速溶解的疫苗传递片剂所需的糖和其他结构成分后，该团队开始探索如何专门针对引起尿路感染的细菌。

科利尔说:“肖恩发现了一种经常出现在一种叫做尿致病性大肠杆菌的细菌中的某些蛋白质，这种细菌会导致大多数尿路感染。”“这为免疫细胞提供了一个明确的攻击目标。”

研究小组将大肠杆菌蛋白质编织到它们的粘液穿透纳米纤维中。一旦这种结构被吸收，其中的细菌蛋白质就会激活免疫细胞，给它们特定的指令来杀死血液和泌尿生殖道中的细菌。

科利尔说:“这种片剂疫苗的功效与抗生素相当，我们发现纳米纤维材料引起的抗体反应可以非常持久，持续一只老鼠的一生，所以我们希望对尿路感染的保护也能同样持久。”“肖恩和团队还进行了微生物组分析，他们发现对小鼠模型肠道微生物组的破坏明显小于我们使用抗生素所看到的破坏。”

该团队将继续完善他们的模型，因为Collier和他的合作者很好奇这种疫苗是否可以用来减少甚至防止UTI复发。他们还计划探索舌下疫苗给药机制可能特别有用的其他疾病模型。其中许多疾病，包括淋病和衣原体，也涉及泌尿生殖道，并面临抗生素耐药性问题。

尽管该团队对长期UTI保护的结果感到兴奋，但他们也对舌下疫苗片可用的新可能性感到乐观。

科利尔说:“特别是在新冠疫情之后，越来越明显的是，疫苗将越来越多地成为我们生活的一部分，因此我们需要更容易获得的、可以轻松重复接种的疫苗。”

“目前的疫苗依赖于持续冷藏，需要大量的基础设施，而世界上大部分地区都没有。平板电脑技术可以更公平地应用，因为它避免了对冷藏的依赖。”“如果我们成功了，任何人都可以接种疫苗，无论他们是否靠近大型医院系统。我们离这个现实还有很长的路要走，但我们会继续朝这个方向努力。”

参考:李志强，李志强，李志强，等。预防尿路感染的舌下纳米纤维疫苗。Sci副词。2022; 8 (47): eabq4120。doi:10.1126 / sciadv.abq4120

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