微生理系统（MPS）。图片来源：凯瑟琳·尼尔森等人
性传播感染不仅影响个人健康，还在全球造成数十亿美元的经济损失。为了研究这些疾病，一个研究团队开发了首个具备免疫能力的器官芯片模型，该模型能真实再现人类宫颈环境，使科学家能够研究微生物组、免疫系统与性传播感染之间的相互作用——这是此前通过过度简化的细胞培养或动物模型无法实现的。
来自马里兰大学医学院（UMSOM）和牙科学院（UMSOD）、特拉华大学以及弗吉尼亚大学的科学家已在《科学进展》期刊上发表了该研究。
性传播感染的全球沉重负担
衣原体和淋病占性传播感染负担的很大一部分，仅在美国，其直接医疗费用合计每年约达10亿美元，这主要归因于其高发病率和相关并发症。全球范围内，世界卫生组织报告称，在15至49岁人群中，每天约有近100万例新发性传播感染，其中包括每年1.29亿例新发衣原体病例。除了经济影响，衣原体和淋病还可能导致女性健康严重并发症，包括盆腔炎、不孕症以及早产等不良妊娠结局。
共同第一作者、马里兰大学医学院基因组科学研究所微生物组研究与创新中心主任、约翰·L·怀特赫斯特医学、微生物学和免疫学教授、研究推进助理院长雅克·拉维尔博士表示："这一新模型将彻底改变科学家研究性传播感染的方式，使我们对这些疾病的理解得到提升，并有望开发出更好的治疗方法。这项研究的另一个强大之处在于其跨学科合作。通过整合工程学、微生物学、免疫学和微生物组科学，我们构建了一个更贴近人类生物学和宫颈微环境复杂性的模型。"
宫颈器官芯片的工作原理
该器官芯片模型在科学上称为微生理系统，它利用宫颈上皮细胞、支持组织细胞、免疫细胞、流体流动以及阴道中常见的微生物组来模拟人类宫颈。该模型由一层多孔膜构成，一侧覆盖人类宫颈细胞，另一侧为支持细胞。流体在两侧流动，模拟生理条件。当添加微生物组和病原体时，该模型复制了人类宫颈中发生的关键过程。
共同第一作者、特拉华大学生物医学工程副教授、领导模型开发的杰森·格莱格霍恩博士表示："一个关键目标是开发一个既实用又易于获取的复杂模型系统，使生物工程实验室以外的研究人员也能采用它来回答重要的生物学问题。对于研究阴道微生物组——我们知道它在性传播感染易感性中扮演重要角色——这一模型的需求尤为迫切。"
揭示微生物组在感染中的作用
模型开发完成后，研究团队使用两种性传播感染对其进行了测试：由沙眼衣原体引起的衣原体和由淋病奈瑟菌引起的淋病。
拉维尔博士说："最令人兴奋的发现之一是，与女性体内情况一样，以卷曲乳杆菌为主导的保护性微生物组在模型中限制了感染，这进一步凸显了阴道微生物组在性传播感染风险中的关键作用。相反，当我们引入非最优微生物组时，感染加重了。该模型提供了一个强大的新工具，可用于开发更快、更有效、更个性化的治疗方法，测试益生菌或活体生物治疗剂等新疗法，最终在感染发生前保护女性。我们首次能够模拟人体内发生的情况，而不是仅仅依赖培养皿系统或不适用的动物模型。"
出版详情
凯瑟琳·尼尔森等人，《微生理人类宫颈模型再现性传播感染的微生物、免疫和致病特性》，《科学进展》（2026）。DOI: 10.1126/sciadv.aeb4864。
期刊信息：《科学进展》
关键医学概念：衣原体感染、淋病、微生理系统、卷曲乳杆菌
临床分类：传染病、女性健康、妇产科、生殖健康、常见疾病与预防
提供者：马里兰大学医学院
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