This vaccine uses dental floss instead of needles

"黏膜表面非常重要，因为它们是病原体（如流感和新冠病毒）进入的途径，" 该研究论文的通讯作者哈文德·辛格·吉尔（Harvinder Singh Gill）表示。"然而，如果通过注射给予疫苗，抗体主要在全身血液中产生，而在黏膜表面产生的抗体相对较少。

"但我们知道，当疫苗通过黏膜表面给予时，不仅会刺激血液中的抗体，还会刺激黏膜表面的抗体，" 在北卡罗莱纳州立大学担任罗纳德·B·麦考尼尔与辛西娅·J·麦考尼尔纳米医学讲座教授的吉尔说道。"这提高了身体预防感染的能力，因为在病原体进入身体之前，多了一道抗体防御线。"

这就是结合上皮（junctional epithelium）发挥作用的地方。"上皮组织"这一术语指的是覆盖身体部位表面的组织，例如肺部、胃部和肠道的衬里。大多数上皮组织包含强大的屏障，旨在阻止有害物质——从病毒到灰尘——进入血液。但结合上皮不同。

结合上皮是位于牙齿和牙龈之间口袋最深处的薄层组织，它缺乏其他上皮组织所具有的屏障特性。屏障的缺乏使得结合上皮能够释放免疫细胞来对抗细菌——你在唾液中以及牙齿和牙龈之间能找到这些免疫细胞。

"由于结合上皮比其他上皮组织更具渗透性——并且是黏膜层——它为向身体引入疫苗提供了一种独特的机会，从而刺激身体黏膜层产生更强的抗体反应，"吉尔说。

为了确定通过结合上皮递送疫苗的可行性，研究人员将疫苗涂在无蜡牙线上，然后用它给实验小鼠洁牙。具体而言，研究人员比较了通过牙线清洁结合上皮、通过鼻上皮或通过在舌下黏膜组织放置疫苗来给予肽流感疫苗的小鼠的抗体生成情况。

"我们发现，通过结合上皮给予疫苗在黏膜表面产生的抗体反应远优于目前通过口腔接种的金标准方法（即在舌下放置疫苗），"该论文的第一作者罗汉·英格罗尔（Rohan Ingrole）说，他曾是得克萨斯理工大学吉尔教授的博士生。"与通过鼻上皮给予疫苗相比，牙线技术也提供了相当的对流感病毒的保护。"

"这非常有前景，因为大多数疫苗制剂无法通过鼻上皮给予——该黏膜表面的屏障特性阻碍了疫苗的有效吸收，"吉尔说。"鼻内递送还存在疫苗到达大脑的风险，这可能带来安全隐患。然而，通过结合上皮接种不存在此类风险。在此实验中，我们选择了少数几种真正适用于鼻递送的疫苗制剂之一，因为我们想了解结合上皮递送与鼻递送最佳方案相比的效果。"

研究人员还测试了结合上皮递送方法是否适用于其他三种主要的疫苗类型：蛋白质疫苗、灭活病毒疫苗和mRNA疫苗。在这三种情况下，结合上皮递送技术都在血液和黏膜表面产生了强劲的抗体反应。

研究人员还发现，至少在动物模型中，疫苗牙线洁牙后立即进食或饮水并不影响结果——免疫应答是相同的。

虽然普通牙线对于实验小鼠来说是一种足够的疫苗递送方法，但研究人员知道要求人们手持涂有疫苗的牙线是不切实际的。为了解决这一挑战，研究人员使用了牙线棒（floss pick）。牙线棒由一段拉伸在两根叉齿之间的牙线组成，叉齿连接在握柄上。

具体而言，研究人员在牙线棒的牙线上涂了荧光食用染料。然后，研究人员招募了27名研究参与者，解释了通过牙线接种疫苗的概念，并要求参与者尝试用牙线棒将食用染料沉积在他们的结合上皮处。

"我们发现大约60%的染料被沉积在牙龈袋中，这表明牙线棒可能是向结合上皮递送疫苗的一种实用方法，"英格罗尔说。

"我们对这项工作持乐观态度——根据我们的研究结果——之后可能会推进到临床试验，"吉尔说。

尽管在牙线技术考虑用于临床应用之前仍有许多问题需要解答，但研究人员认为，除了改善黏膜表面的抗体反应之外，该技术还可能具有显著优势。

"例如，它易于实施，并且解决了许多人对针头接种的担忧，"吉尔说。"而且我们认为这种技术的成本应与其他疫苗递送技术相当。

也存在一些缺点。例如，该技术不适用于尚未长牙的婴幼儿。

"此外，我们需要更多地了解这种方法对于患有牙龈疾病或其他口腔感染的人如何或是否有效，"吉尔说。

该论文《基于牙线的疫苗接种靶向牙龈沟进行黏膜和全身免疫》发表在期刊《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上。论文的共同作者包括得克萨斯理工大学的阿希尔什·库马尔·萨克亚（Akhilesh Kumar Shakya）、李昌贤（Chang Hyun Lee）和拉扎尔·内索维奇（Lazar Nesovic）；来自得克萨斯理工大学和北卡罗莱纳州立大学的乔西（Gaurav Joshi）；以及埃默里大学的理查德·康潘斯（Richard Compans）。

该研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）的资助（资助号 R01AI137846 和 R01DE033759），以及得克萨斯理工大学惠特克科学与工程讲座教授基金的资助。

吉尔、英格罗尔和萨克亚是一项关于靶向结合上皮进行疫苗接种的专利的共同发明人。