噬菌体抗性沙门氏菌:从致病“刺客”到疫苗“种子选手”的蜕变
在人类与致病微生物的漫长博弈中,抗生素曾是所向披靡的利器。然而,细菌耐药性的全球蔓延,正使这把利剑日渐锈蚀。食源性疾病的主要元凶之一非伤寒沙门氏菌(NTS),其日益严峻的耐药性问题,迫使科学家们必须寻找对抗它的新武器。疫苗,作为预防感染的“未雨绸缪”之策,自然成为焦点。但开发针对NTS的有效疫苗,一直是科学界的一大挑战。最近,一项发表在《Viruses》期刊上的创新性研究,从一个意想不到的角度——噬菌体(Bacteriophage) 与细菌的“军备竞赛”中,发现了一条潜在的新路径。该研究揭示,沙门氏菌为抵抗噬菌体攻击而被迫做出的“自保”改变,意外地削弱了其引发剧烈炎症的能力,而这种“温和化”的特性,恰恰使其成为一种有前途的候选疫苗基础。
非伤寒沙门氏菌(如鼠伤寒沙门氏菌、肠炎沙门氏菌以及研究中关注的立新沙门氏菌S. Rissen)是全球范围内食源性胃肠炎的主要病因,每年导致约15.5万人死亡。它们通过污染的食物(尤其是禽肉、蛋类、奶制品)和水源传播。耐药性加剧危机: 沙门氏菌对抗生素(如常用的氟喹诺酮类、第三代头孢菌素)耐药性的迅速增长,使得治疗变得更加困难和复杂,增加了重症感染和死亡的风险。
疫苗的迫切需求与挑战:开发一种能有效预防多种NTS血清型感染的疫苗是当务之急。然而,沙门氏菌血清型众多(超过2500种),且其致病机制复杂,使得传统疫苗研发困难重重。目前尚无广泛应用的NTS疫苗上市。
面对耐药菌的挑战,科学家们将目光投向了细菌的天敌—噬菌体。噬菌体是专门感染细菌的病毒,它们是地球上最丰富的生物实体。在亿万年的进化中,细菌也发展出了多种抵抗噬菌体攻击的策略。细菌的“金钟罩”: 其中一种常见策略是改变细菌表面的结构,让噬菌体无法吸附上去。这些表面结构往往是噬菌体入侵的“大门”(受体),比如脂多糖(LPS)覆盖在革兰氏阴性菌(如沙门氏菌)最外层的复杂分子。“金钟罩”的代价: 俗话说“有得必有失”。细菌为了逃避噬菌体而改变LPS等关键表面结构,虽然能防住噬菌体,但这种改变本身可能是有代价的(称为适应性代价)。这个代价可能包括影响细菌获取营养、运动能力,或者最令人感兴趣的削弱其毒力(Virulence),即其致病能力。
结合疫苗的载体:将这种低毒性的LPS(或其O-抗原部分)连接到特定的蛋白质上,制成结合疫苗。这种疫苗能更安全有效地诱导机体产生保护性抗体,对抗沙门氏菌感染。新型佐剂:LPS或其衍生物(如单磷酰脂质AMPLA)本身是强大的疫苗佐剂(增强免疫反应的物质)。RR菌株来源的、经过天然“减毒”的LPS或其组分,可能成为更安全、耐受性更好的新型佐剂,用于包括沙门氏菌在内的多种细菌疫苗中。尽管前路仍有挑战,这项研究无疑开辟了一条对抗耐药沙门氏菌感染的创新路径。它巧妙地利用了自然界中细菌与噬菌体亿万年来“军备竞赛”的副产品,将其转化为潜在的公共卫生产品。随着后续研究的深入,基于噬菌体抗性细菌修饰LPS的疫苗策略,有望在未来为预防沙门氏菌感染提供更安全有效的选择。
参考文献:
Capparelli Rosanna, Cuomo Paola, Papaianni Marina, et al. Bacteriophage-Resistant Salmonella rissen: An In Vitro Mitigated Inflammatory Response[J]. Viruses, 2021,13(12).
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