研究人员开发出一种对抗病原体的新方法

时间：2021-12-04 13:25:09 来源：

一种新开发的免疫策略可能有朝一日可以提供一种替代抗生素，以抵御侵袭胃肠道的微生物。

麻省理工学院和加州大学尔湾分校的研究人员已经开发出一种新的策略，可以针对侵入胃肠道的微生物（包括沙门氏菌）进行免疫，该细菌在美国比其他细菌引起更多的食源性疾病。

研究人员针对沙门氏菌和其他细菌分泌的一种分子清除铁，这对许多细胞功能都是必不可少的。对该分子的免疫导致产生减少沙门氏菌生长的抗体，并导致细菌水平低得多。

这种方法可以提供抗生素的替代方法，因为它们还可以杀死有益细菌，因此可以引起副作用。使用过多的抗生素也会导致耐药性。

麻省理工学院化学系副教授伊丽莎白·诺兰（Elizabeth Nolan）说：“在传染病和抗生素耐药性方面，我们面临着巨大的问题。”“我们喜欢我们的策略的一个方面是它的光谱较窄，而许多广谱的小分子抗生素却会破坏常见的（有益的）微生物群，从而给患者带来次要的负面影响。”

这项研究的资深作者是Nolan和UC Irvine教授Manuela Raffatellu，该研究发表在11月7日那周的《美国国家科学院院刊》上。该论文的主要作者是麻省理工学院最近的化学博士学位Phoom Chairatana和UC Irvine的博士后Martina Sassone-Corsi。该团队于2011年启动了这个项目，当时Chairatana和Sassone-Corsi都是一年级研究生。

铁腕防御

大多数细菌以及某些真菌都使用称为铁载体的分子来获得铁，铁是一种对细胞过程（包括代谢和DNA合成）至关重要的金属。生活在肠道中的细菌将铁载体分泌到肠道中，然后在它们被铁夹住后重新吸收。

有数百种不同类型的铁载体，在这项研究中，研究人员集中于沙门氏菌和可以在肠道中生活的其他几种致病细菌产生的铁载体的子集。

一些生物通过阻止铁的吸收自然对抗微生物的方式为研究人员带来了灵感。人体具有一种称为lipocalin 2的防御蛋白，它可以捕获某些铁载体并阻止这些分子将铁带入细菌细胞。但是，lipocalin 2不能有效对抗某些类型的铁载体，包括沙门氏菌使用的一种。

“对于这些分子中的某些分子，尚无确定的人类防御机制。这就是我们考虑如何通过免疫增强这种金属扣留反应的方式。”诺兰说。

铁载体分子太小，无法诱导来自宿主生物体的免疫反应，因此研究人员决定将其附着在确实能诱导免疫反应的蛋白质上，即霍乱毒素亚基B（CTB）。铁载体-CTB复合物通过鼻腔输送或注射到腹部，并进入胃肠道内壁，在此，人体开始产生针对CTB和铁载体的抗体。

研究人员对小鼠进行了两次免疫接种，相隔两周，然后在第一次免疫后36至51天用沙门氏菌感染小鼠。他们发现，针对铁载体的抗体在首次免疫后约21天达到峰值，然后保持高水平。免疫的小鼠的肠道中沙门氏菌的数量也少得多，并且没有遭受感染但未免疫的小鼠的体重减轻。

在同一期《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中，密歇根大学的研究人员使用了一种类似的方法来产生针对大肠埃希氏菌的免疫反应，从而引起尿路感染。

细菌益处

研究人员还发现，免疫不仅减少了沙门氏菌的数量，而且还导致了有益细菌（乳酸菌）的数量的增加。乳酸菌是酸奶中发现的益生菌，有助于抑制病原微生物的生长。诺兰说：“我们认为，乳杆菌的扩增可能会给宿主带来额外的好处。”

诺兰说，这种免疫策略对于保护某些感染风险高的人可能很有用，例如那些免疫系统受损或接受化疗的癌症患者。

该方法还可以用于产生抗体，以在人们感染某些病原体（如沙门氏菌）后对其进行治疗。研究人员现在正在努力分离和分析小鼠在这项研究中产生的抗体，他们正在开发针对其他生物中发现的其他类型铁载体的免疫策略。