性传播感染（STIs）不仅影响个人健康，更在全球范围内造成数百亿美元的经济损失。为深入研究这些疾病，研究人员开发出全球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，使科学家首次能够在体外研究微生物组、免疫系统与性传播感染之间的相互作用——这是以往过度简化的细胞培养或动物模型无法实现的。马里兰大学医学院（UMSOM）、牙科学院（UMSOD）、特拉华大学和弗吉尼亚大学的研究团队已在《科学进展》期刊发表此项突破性研究。
沙眼衣原体和淋病奈瑟菌构成性传播感染的主要负担，在美国仅直接医疗费用每年就高达约10亿美元，这源于其高发病率及并发症。世界卫生组织报告显示，全球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1.29亿例新发沙眼衣原体感染。除经济影响外，沙眼衣原体和淋病奈瑟菌还会导致女性严重健康问题，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，促进对这些疾病的深入理解，并有望开发出更有效的治疗方法，"共同首席作者、马里兰大学基因组科学研究所微生物组研究与创新中心（CAMRI）主任Jacques Ravel博士表示，"本研究另一重要突破在于跨学科协作——通过整合工程学、微生物学、免疫学和微生物组科学，我们构建出更贴近人类生物学特性和宫颈微环境复杂性的模型。"
这种被称为"微生理系统"的器官芯片模型，利用宫颈上皮细胞、支持组织细胞、免疫细胞、流体系统及常见阴道微生物群模拟人体宫颈。模型由多孔膜构成，一侧铺有人宫颈细胞，另一侧为支持细胞，流体在两侧流动以模拟生理条件。当添加微生物群和病原体后，该模型能重现人体宫颈发生的关键生物学过程。
"我们的核心目标是开发一种既实用又易获取的复杂模型系统，使非生物工程实验室的研究人员也能采用它来解答重要生物学问题，"共同首席作者、特拉华大学生物医学工程副教授Jason Gleghorn博士表示，"针对阴道微生物组研究尤其需要这种模型，因为我们已知它在性传播感染易感性中起关键作用。"
研究团队使用两种性传播感染对该模型进行测试：由沙眼衣原体引起的衣原体感染和由淋病奈瑟菌引起的淋病。
"最令人振奋的发现是，与女性体内情况相同，以卷曲乳杆菌为主的保护性微生物群在该模型中能有效限制感染，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'非理想'微生物群时，感染情况明显恶化，"Ravel博士解释道，"该模型提供了强大的新工具，可加速开发更快速、更有效的个性化治疗方法，用于测试益生菌或活体生物疗法等新疗法，最终实现在感染发生前保护女性。这是我们首次能够模拟人体内发生的过程，而不再仅依赖培养皿系统或不完善的动物模型。"
消息来源：马里兰大学医学院
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