肠道细菌的问题非常复杂。一方面，人们依赖这些微生物来消化食物；另一方面，其中也存在许多病原体。一些病原体可以引起腹泻，而另一些则取决于具体情况：它们可以在肠道中长时间不被察觉地生存，但当免疫系统减弱、肠壁受损或通过伤口进入血液时，就会变得危险。这可能导致败血症或危及生命的器官炎症。
长期以来，科学家们一直在研究针对肠道病原微生物的疫苗——特别是那些由于耐药性而对传统抗生素不再有效的病原体。然而，这并非易事，因为肠道免疫系统的工作方式与身体其他部位不同，而且科学界尚未完全破译肠道免疫系统的机制。
苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）和牛津大学威廉·邓恩病理学研究所（University of Oxford's Sir William Dunn School of Pathology）的教授艾玛·斯莱克（Emma Slack）正在这一领域进行研究。她与巴塞尔大学生物中心（Biozentrum of the University of Basel）的教授梅迪里克·迪亚德（Médéric Diard）及其国际研究团队合作，展示了如何配制高效口服疫苗以对抗肠道病原体：即不仅接种疫苗，还结合无害细菌，这些无害细菌会与病原微生物竞争食物资源，从而使其饥饿。
研究人员在一项小鼠研究中展示了这一点，并将结果发表在《科学》杂志上。通过这种联合方法，研究人员不仅能够防止小鼠感染沙门氏菌，还能有效对抗已建立的E. coli菌株。在两种情况下，单独使用疫苗或无害细菌的效果都明显较小。
为了使竞争菌株成功与病原微生物竞争，至关重要的是它们在尽可能相似的条件下生长，即它们必须生活在相同的肠道区域，能够适应相同的酸度和氧气水平，并使用相同的营养物质。研究人员根据这些条件选择了合适的竞争菌株。在这项研究中，他们证明了可以通过基因工程生产出一种高效的沙门氏菌竞争菌株。此外，如果巧妙选择和组合自然存在的菌株，也可以在不使用基因工程的情况下实现这一点，正如研究人员通过三种自然存在的E. coli菌株混合物所展示的那样。
“虽然我们可以通过疫苗大幅减少病原细菌，但我们还需要无害的微生物来填补肠道生态系统中的空缺，以实现长期的成功，”斯莱克解释说。“就像园艺一样，如果你想避免花园里的杂草，你必须在除草后种植其他植物。如果你让土壤空着，杂草就会重新长出来。”
早期研究表明，某些人的肠道菌群中自然包含能与病原细菌竞争的菌株，因此可以抑制这些病原细菌。在这种新方法中，通过在接种疫苗时同时给予竞争菌株，即使对于没有这类竞争菌株的人，也可能实现有效的保护。
这种方法的一个主要优势是，它可以在不使用抗生素的情况下排挤病原细菌，并且对耐药菌也非常有效，后者正成为一个日益严重的健康问题。利用这种方法，在手术前可以清除患者肠道中的病原菌或耐药菌，这对于需要服用免疫抑制药物的器官移植患者尤为重要。研究人员强调，这将为减少抗生素的使用铺平道路。
这种方法在前往可能存在肠道免疫系统未准备好的细菌菌株的遥远国家旅行前也非常有用。“总的来说，我们在人群中成功消灭有害和耐药菌株越多，对每个人的健康就越好，”斯莱克说。
未来有一天，人们可能会吞下一颗胶囊，里面含有疫苗和竞争菌株。然而，在这种方法应用于人类之前，还需要进一步的研究。在目前的研究中，科学家们使用模型病原体证明了可以将其从肠道中排挤出去。现在，研究人员面临的重大任务是将他们的发现应用于临床相关的微生物菌株以及人类。
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