细菌性阴道病治疗对女性健康的突破
在过去的十年里，人类微生物组一直是一个热门话题，研究指出，破坏的细菌群落是一系列疾病的罪魁祸首，包括肠易激综合征、湿疹和自身免疫性疾病。大多数研究都集中在人类肠道内的微生物群上，但越来越多的人认识到，另一种经常被忽视的细菌群落应该得到同样的关注——在阴道中发现的细菌群落。
阴道微生物群紊乱会导致细菌性阴道病(BV)，全球近30%的育龄妇女患有这种病，每年的治疗费用估计为48亿美元。BV使包括艾滋病毒在内的许多性传播感染的风险增加一倍，并增加孕妇早产的风险，这是新生儿死亡的第二大原因。BV目前用抗生素治疗，但它经常复发，并可能导致更严重的并发症，包括盆腔炎，甚至不孕。
就像益生菌现在被用于治疗肠道问题一样，活体生物疗法正在被探索用于治疗BV。然而，很难进行临床前试验，因为人类阴道微生物组与常见的动物模型有很大的不同。研究发现，乳酸菌占健康人类阴道微生物群的70%以上，但在其他哺乳动物的阴道微生物群中不到1%。
哈佛大学威斯研究所(Wyss Institute at Harvard University)的研究人员发明了一种新的器官芯片(Organ Chip)来解决这个问题，这种芯片可以在体外复制人类阴道组织微环境，包括其微生物群。由人阴道上皮和底层组成结缔组织细胞，阴道芯片复制了阴道的许多生理特征阴道并且可以接种不同菌株的细菌来研究它们对器官健康的影响。的芯片在一篇发表在微生物组．
阴道微生物群建模
阴道芯片是在比尔和梅琳达·盖茨基金会的帮助下开发的，该基金会旨在为BV创造一种生物治疗方法，并将其应用于人体临床试验减少生殖道感染、产前并发症和婴儿死亡率。尤其是在资源匮乏的国家。
“这项努力的一个主要障碍是，没有好的临床前模型可以用来研究哪些疗法实际上可以治疗人类组织中的BV。我们团队的项目是创造一个人类阴道芯片，以帮助开发和测试BV的新疗法，”合著者Aakanksha Gulati博士说，她是Wyss研究所的博士后研究员。
利用Wyss研究所开发的微流控器官芯片平台，该团队将人类阴道上皮细胞植入聚合物芯片的顶部通道。然后，他们将人子宫成纤维细胞添加到分隔顶部和底部通道的可渗透膜的另一侧。这种三维排列复制了人类阴道壁的结构。
五天之后，阴道芯片已经形成了多层不同的分化细胞，与人类阴道组织中的细胞相匹配。当科学家们将女性性激素雌二醇(雌激素的一种形式)引入阴道芯片时，芯片的基因表达模式随之改变，表明它对激素敏感——这是体外复制人类生殖器官的另一个关键特征。
有了一个活生生的人类阴道模型，研究小组接着开始研究阴道微生物群。最近的研究表明，健康的人类阴道微生物群落通常包含多种乳酸菌菌株，因此他们与马里兰大学医学院的雅克·拉威尔博士和他的团队合作，他们创建了三个不同的联合体，每个联合体都包含几种crispatus菌株。当他们将这些财团引入阴道芯片时，三天后，它们都成功地占领了芯片。财团也开始生产乳酸这有助于保持阴道的低pH值，并抑制其他微生物的生长。
除了帮助维持酸性环境外，L. crispatus细菌的存在还影响了阴道芯片的先天免疫反应。与没有细菌的芯片相比，含有细菌的芯片产生的几种引起炎症的细胞因子分子水平更低，这与当前的理论一致，即这些“好”微生物有助于控制健康人类阴道的炎症。
坏细菌房客，在芯片上
在创造出具有最佳细菌居住者的健康阴道芯片后，研究小组进行了一项新的实验，在芯片中接种了与BV相关的不同种类的细菌:阴道加德纳菌、普雷沃氏菌和阴道阿托波菌。这三种“坏”微生物的联合导致芯片的pH值增加，破坏阴道上皮细胞，并显著增加多种促炎细胞因子的产生——所有的反应都与在人类BV患者中观察到的相似。
“非常惊人的是，不同的微生物物种对人类阴道细胞产生了如此相反的影响，我们能够很容易地使用我们的阴道芯片观察和测量这些影响，”合著者阿比德米·朱奈德博士说，他是威斯研究所的研究科学家。“这些研究的成功表明，该模型可用于测试不同的微生物组合，以帮助确定针对BV和其他疾病的最佳益生菌治疗方法。”
该团队目前正在使用阴道芯片测试新的和现有的BV治疗方法，以确定可以推进临床试验的有效疗法。他们还致力于将免疫细胞集成到芯片中，以研究阴道微生物群如何推动系统免疫系统的反应。
“越来越多的人认识到，照顾女性的健康对所有人的健康都至关重要，但研究人类女性生理机能的工具的创造却落后了，”资深作者、医学博士、博士唐·英格伯(Don Ingber)说，他是威斯研究所的创始主任。
“我们希望这种新的临床前模型将推动BV新疗法的发展，以及对女性生殖健康的新见解。”Ingber还是哈佛医学院和波士顿儿童医院的Judah Folkman血管生物学教授，以及哈佛约翰·a·保尔森工程与应用科学学院的生物工程Hansjörg Wyss教授。
