性传播感染不仅影响个人健康，还在全球范围内造成数十亿美元的经济损失。为研究这些疾病，一个研究团队开发了首个具备免疫功能的“器官芯片”模型，该模型真实再现了人类宫颈环境，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——这在以往用简化细胞培养或动物模型是无法实现的。来自马里兰大学医学院和牙科学院、特拉华大学以及弗吉尼亚大学的研究人员将这项研究发表在《科学进展》期刊上。
衣原体和淋病占据了性传播感染负担的很大一部分，仅在美国，由于高发病率和相关并发症，每年的直接医疗费用估计就高达约10亿美元。全球范围内，世界卫生组织报告称，在15至49岁人群中，每天新增近100万例性传播感染，其中包括每年1.29亿例衣原体新病例。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。
“这一新模型将彻底改变科学家研究性传播感染的方式，使我们能更好地理解这些疾病，并有可能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。”
——雅克·拉维尔博士，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，医学院研究发展助理院长
该器官芯片模型在科学上被称为“微生理系统”，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。该模型由一个多孔膜组成，一侧覆盖人宫颈细胞，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，模型复制了人类宫颈中发生的关键过程。
“一个关键目标是开发一个既实用又易于使用的复杂模型系统，使生物工程实验室之外的研究人员也能采用它来回答重要的生物学问题。”共同第一作者、特拉华大学生物医学工程副教授杰森·格莱格霍恩博士表示，他领导了模型开发。“这种模型的需求对于研究阴道微生物组尤为关键，因为我们知道它在性传播感染易感性中扮演着重要角色。”
在模型开发完成后，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。
“最令人兴奋的发现之一是，正如在女性体内一样，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，这进一步突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‘非最佳’微生物组时，感染加重了。”拉维尔博士说。“该模型提供了一个强大的新工具，用于开发更快、更有效、个性化的治疗方法，测试新疗法，如益生菌或活体生物治疗剂，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足的动物模型。”
来源：马里兰大学医学院
期刊参考文献：Nelson, K. M., et al. (2026). A microphysiologic human cervical model recapitulates microbial, immune, and pathogenic properties of sexually transmitted infections. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aeb4864.
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