科學家開發實驗性疫苗迫使細菌進入進化的“死胡同”
據外媒New Atlas報導,細菌和病毒等病原體非常善於進化以應對藥物,這可能使疫苗失效。但現在,蘇黎世聯邦理工學院的研究人員找到了一種方法,可以將這種能力用於對付它們,迫使這些病原體走入無害的進化“死胡同”。
達爾文的經典理論說,當生命體面臨來自環境的壓力時,其中一些生命體將發展出新的基因突變,幫助它們更好地應對。由於其他個體將處於不利地位,這些突變最終將成為整個群體的常態。
在細菌和病毒的世界裡,藥物和疫苗是它們必須克服的環境壓力。而且它們以令人沮喪的輕鬆方式做到這一點,迅速找到繞過攻擊的方法,然後交換這些基因。最終的結果是,具有抗生素耐藥性的“超級細菌”的威脅不斷逼近,使我們最好的藥物失去效力。
因此,蘇黎世聯邦理工學院的研究人員著手將這一優勢轉化為劣勢。與其開發一種殺死細菌的藥物,該團隊希望找到一種方法,將細菌的進化引向它變得更弱、對宿主的影響更小的道路。
首先,研究小組給幾組小鼠注射了幾種不同的針對鼠傷寒沙門氏菌的疫苗,然後仔細觀察它們腸道中的細菌如何對藥物產生耐藥性。最終,他們能夠確定沙門氏菌用來生存的全部進化逃逸路線。
接下來,他們將四種沙門氏菌菌株組合成一種疫苗,切斷了所有這些逃避的選擇。果然,該細菌“退回”到一種新的形式,在那裡它仍然能夠在沒有藥物的情況下進行繁殖。代價是什麼?沙門氏菌不能再感染宿主細胞而導致疾病。
該研究的主要作者Emma Slack說:“這使我們能夠表明,免疫規避不僅是疫苗開發中的一個主要挑戰,而且事實上它可以在人類和獸醫學中得到很好的利用。我們可以利用它來推動病原微生物向某個方向進化–在我們的案例中,是一個死胡同。”
研究人員在仔細檢查後發現,造成這一弱點的原因是細菌表面的糖分子已經萎縮了。這種塗層通常幫助其躲避宿主的免疫系統或病毒。當研究人員在小鼠身上測試該技術時,他們發現該技術比現有疫苗能更好地保護動物免受沙門氏菌的感染。
研究小組說,這項技術可以用來開發新的疫苗來對付抗生素耐藥菌,甚至有可能以類似於消滅天花的方式消滅一些危險菌株。
這項研究發表在《自然-微生物學》雜誌上,該團隊在下面的視頻中描述了這項工作。