德克萨斯大学达拉斯分校的研究人员正在研究使用全细胞疫苗来对抗尿路感染(UTI)，这是解决日益严重的耐抗生素细菌问题的努力的一部分。
生物科学助理教授NicoleDeNisco博士和化学和生物化学副教授JeremiahGassensmith博士最近展示了使用金属有机框架(MOF)来封装和灭活整个细菌细胞以创建“仓库”这样可以使疫苗在体内持续更长时间。
由此产生的研究于9月21日在线发表在美国化学学会的ACSNano杂志上，表明与标准的全细胞疫苗制备方法相比，这种方法在小鼠中产生了显着增强的抗体产生和显着更高的存活率。
“正在探索将疫苗接种作为复发性尿路感染的治疗途径，因为抗生素不再起作用，”德尼斯科说。“患者正在失去膀胱以挽救生命，因为细菌无法被抗生素杀死，或者因为对抗生素极度过敏，这在老年人群中比人们意识到的更为常见。”
美国泌尿外科协会估计全世界每年发生1.5亿UTI，占医疗支出60亿美元。如果治疗不成功，尿路感染会导致败血症，这可能是致命的。
DeNisco说，复发性UTI主要被认为是女性的健康问题，尽管它很常见——尤其是在绝经后的女性中——但许多女性并没有谈论太多。
“随后的每一次感染都变得更加难以治疗，”德尼斯科说。“即使你清除了膀胱中的细菌，种群仍会在其他地方持续存在，并且通常会对所使用的抗生素产生抗药性。当患者对抗生素产生抗药性时，他们最终会没有选择。”
DeNisco对老年女性UTI如何进展和复发的持续探索得到了美国国立卫生研究院最近五年万美元的资助。
DeNisco与Gassensmith的合作始于年底，此前她向校园安全协议委员会介绍了UTI的微生物学。
“之后，我们讨论了我的研究小组的想法，即通过在这个缓释库中保存抗原来创造更好的全细胞疫苗，”加森史密斯说。“当时，我们没有真正的模型来测试它，我认为UTI提供了一个很好的机会。”
疫苗的工作原理是将少量已杀死或减弱的致病细菌或其某些成分引入人体。这些抗原促使免疫系统产生针对特定疾病的抗体。制造针对病原菌的疫苗本身就很困难，因为细菌比病毒大得多，也更复杂。选择使用哪些生物成分来制造抗原一直是一项重大挑战。
因此，使用整个细胞比只选择一块细菌更可取，加森史密斯说。
“我们把整个厨房的水槽都扔给他们，因为这是你的身体在被感染时通常会看到的，”他说。
然而，全细胞方法有其自身的问题。
“使用全细胞死细菌的疫苗没有成功，因为细胞在体内通常不会持续足够长的时间来产生长期、持久的免疫反应，”加森史密斯说。“这就是我们MOF抗原库的原因：它允许完整的、死亡的病原体在组织中存在更长时间，就好像它是一种感染一样，以触发全面的免疫系统反应。”
Gassensmith团队开发的金属有机框架将单个细菌细胞封装并固定在结晶聚合物基质中，该基质不仅可以杀死细菌，还可以保护和稳定死细胞，使其免受高温、潮湿和有机溶剂的影响。
在他们的实验中，研究人员使用了一种大肠杆菌。没有针对这种细菌的任何致病菌株的疫苗。大约80%的社区获得性UTI是由尿路致病性大肠杆菌引起的。
加森史密斯说：“当我们用致命的细菌注射来挑战这些小鼠时，在它们接种疫苗后，我们几乎所有的动物都存活了下来，这比传统的疫苗方法要好得多。”“这个结果被重复多次，我们对它的可靠性印象深刻。”
尽管该方法尚未在人体中进行过测试，但德尼斯科表示，它有可能帮助数百万患者。
“这项关于UTI的研究证明了全细胞疫苗在这种极端、致命的败血症模型中更有效，”DeNisco说。“表明这对复发性UTI有效将是一个重大突破。”
除了复发性UTI或尿脓毒症，研究人员认为抗原库方法可广泛应用于细菌感染，包括心内膜炎和肺结核。
“我们正在努力将这种方法转化为结核病，这是一种非常不同的生物体，但就像尿路致病性大肠杆菌一样，当它进入组织时，它会停留并复发，”加森史密斯说。“这需要一种新的思考疫苗应该如何工作的方式。
“疫苗技术已有大约两个世纪的历史，而且它的进化速度惊人地小。我们希望我们的平台能够使用现有的、经过充分研究的病原体开放，以产生更有针对性和工程化的免疫反应。”