作者:康奈尔大学的梅勒妮·莱夫科维茨 在辛格的实验室里，博士生金成武、博士生马修·莫斯克拉和西布利机械与航空航天工程学院和迈宁生物医学工程学院的助理教授安库尔·辛格(Ankur Singh)在讲话
信用:杰森·科斯基/康奈尔品牌传播 康奈尔大学研究人员为传染病纳米疫苗开发的一种新的生物材料有效地提高了患有与肠道细菌相关的代谢疾病的小鼠的免疫力，肠道细菌是一种对传统流感和脊髓灰质炎疫苗具有耐药性的群体
这项研究首次探索了纳米材料、免疫反应和微生物之间的相互关系，这是一个日益重要的研究领域
微生物群——体内微生物的集合——被认为对人类健康起着至关重要的作用
“这篇论文强调了微生物群如何影响我们的工程疫苗，以及我们如何通过开发先进的材料来克服这些问题，”西布利机械和航空航天工程学院和迈宁生物医学工程学院(BME)的助理教授安库尔·辛格说
辛格是《免疫调节纳米凝胶在肠道微生物介导的代谢综合征小鼠模型中克服限制性免疫》一书的资深作者，该书于3月27日发表在《科学进展》杂志上
这篇论文的第一作者是工程学博士生马修·莫斯克拉
“这项工作为研究生物因素和潜在疾病条件如何影响已有纳米疫苗的性能开辟了一个新的、非常令人兴奋的领域，”辛格说，他也是威尔康奈尔大学医学中心英格兰德精密医学研究所和新成立的康奈尔免疫学中心的成员
“更重要的是，它展示了如何使用这些工程材料，使它们在更广泛的人群中更有效地克服对疫苗的免疫力
" 超过三分之一的美国人和全世界四分之一的人被认为患有代谢综合征，这是包括肥胖、炎症和胰岛素抵抗在内的多种疾病的总称
肠道微生物群是导致代谢综合征的因素之一，研究人员对微生物群诱导的代谢综合征感兴趣，因为有证据表明微生物群和代谢紊乱与免疫系统有关
“从公共健康的角度来看，理解微生物群如何影响未来的工程疫苗是至关重要的，”生物医学工程助理教授和该论文的合著者伊莲娜·布里托说
这项研究将为探索微生物群的特定成分如何改变免疫反应开辟新的途径
当设计新疫苗时，重要的是要设计对多种微生物组成有效的材料
" 以前的研究表明，传统的人类流感和脊髓灰质炎疫苗在患有代谢紊乱的小鼠身上失效，这种疾病是由肠道生物群落的破坏引起的
辛格说:“这促使我们研究纳米疫苗会发生什么，纳米疫苗可能比可溶性疫苗更好，以更好地理解肠道变化中潜在的肥胖和炎症的作用。”
纳米疫苗通常由纳米材料组成，可以被免疫系统中的细胞吸收，并且在临床前模型中被发现比传统的可溶性疫苗诱导更强的免疫力
但是研究人员发现，由聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)(PLGA)制成的最广泛使用的纳米疫苗对患有肠道引发的代谢综合征的小鼠并不十分有效
当研究人员在老鼠身上测试PLGA纳米疫苗时，即使加入了广泛使用的免疫增强剂，也没有他们预期的那么成功
"我们问，有没有办法通过设计新的纳米材料疫苗来克服这种限制性反应？"辛格说
“然后我们深入研究了一种调节免疫系统的新材料，吡啶功能化聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)，我们最近发现了这种材料的潜力
" 这种新材料与蛋白质抗原形成了一种稳定的纳米凝胶，在肠道引发的代谢综合征条件下被发现是有效的
该小组与兽医学院免疫学副教授辛西娅·雷弗合作，发现这种新材料刺激一种受体，这种受体能识别微生物的致病危险信号
“这项研究很重要，因为它表明这些纳米凝胶可以提供抗原和佐剂，而不需要额外的免疫增强剂，这可能有助于它们更强的免疫激活和克服疾病或微生物群改变带来的限制的能力，”莱夫说
免疫调节疗法是一个热门话题，基于材料的免疫调节方法还处于起步阶段
他们可以做很多事情
" 虽然已经确定微生物群影响免疫系统，但这些发现表明纳米疫苗可以反过来影响微生物群
“纳米材料可以调节肠道微生物群的组成——我认为这对整个领域非常重要，并可能对材料设计产生影响，”他说
“无论是因果关系还是背后的原因还不太清楚——还有几个假设有待验证，所以这将是我们未来的工作
"
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