该疫苗使用牙线替代针头

"黏膜表面非常重要，因为它们是流感病毒和新冠病毒等病原体进入人体的途径，"该研究论文的通讯作者哈文德·辛格·吉尔（Harvinder Singh Gill）表示。"然而，如果通过注射方式接种疫苗，抗体主要是在全身血液中产生，黏膜表面产生的抗体相对较少。

"但我们知道，当通过黏膜表面接种疫苗时，不仅血液循环系统中会刺激产生抗体，黏膜表面也会产生抗体，"担任北卡罗来纳州立大学罗纳德·B·和辛西娅·J·麦克尼尔纳米医学讲席教授的吉尔解释道。"这增强了身体预防感染的能力，因为在病原体进入人体之前增加了一道抗体防线。"

这就是结合上皮发挥作用的地方。"上皮"这一术语指覆盖人体部位表面的组织，例如肺、胃和肠的内膜。大多数上皮组织具有强大的屏障功能，旨在阻止病毒乃至尘埃等有害物质进入血液。但结合上皮则不同。

结合上皮是一层薄薄的组织，位于牙齿和牙龈之间龈袋的最深处，它缺乏其他上皮组织所具有的屏障特性。由于没有屏障，结合上皮能释放免疫细胞对抗细菌——这些免疫细胞存在于唾液以及牙齿与牙龈之间。

"因为结合上皮比其他上皮组织渗透性更强——并且它属于黏膜层——这为疫苗引入了独特的递送机会，通过该途径可刺激增强人体全身黏膜层的抗体生成，"吉尔说道。

为验证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，然后对实验小鼠进行洁牙操作。具体而言，研究人员比较了通过三种方式接种肽流感疫苗的小鼠产生的抗体：通过牙线作用于结合上皮接种、通过鼻黏膜上皮接种、或通过舌下黏膜组织接种。

"我们发现，相较于当前口腔疫苗接种的金标准（舌下给药），通过结合上皮给药能在黏膜表面产生更优异的抗体反应，"该论文第一作者、曾在德克萨斯理工大学师从吉尔的罗翰·因格罗尔（Rohan Ingrole）博士表示。"与通过鼻黏膜上皮接种相比，牙线技术提供的抗流感病毒保护效果也具有可比性。"

"这非常令人振奋，因为大多数疫苗制剂无法通过鼻黏膜上皮递送——该黏膜表面的屏障特性阻碍了疫苗的有效吸收，"吉尔指出。"鼻内给药还存在疫苗进入大脑的风险，可能引发安全隐患。然而，通过结合上皮接种则不存在此类风险。本实验中我们特意选择少数几种适用于鼻腔给药的疫苗制剂之一，就是为了比较结合上皮给药与鼻部给药最佳方案的效果。"

研究人员还测试了结合上皮给药法对其他三种主要疫苗类型的适用性：蛋白质疫苗、灭活病毒疫苗和mRNA疫苗。所有三类疫苗中，结合上皮递送技术均在血液系统和黏膜表面引发了强烈的抗体反应。

研究人员还发现，至少在动物模型中，使用含疫苗牙线洁牙后立即进食饮水并不影响免疫应答效果。

虽然普通牙线足以满足实验小鼠的疫苗递送需求，但研究人员明白要求人们手持涂有疫苗的牙线操作并不现实。为解决这一难题，研究人员采用了牙线棒。牙线棒由连接在两个叉齿间的牙线段和手持柄组成。

具体操作中，研究人员将牙线棒上的牙线涂上荧光食用染料。随后招募27名研究参与者，解释通过牙线接种疫苗的概念，并要求参与者尝试用牙线棒将染料沉积到自身的结合上皮处。

"我们发现约60%的染料沉积在龈袋内，这表明牙线棒可能是向结合上皮递送疫苗的实用方法，"因格罗尔表示。

"我们对这项研究持乐观态度——根据研究结果——后续可能推进至临床试验阶段，"吉尔补充道。

尽管牙线技术应用于临床前仍有许多问题待解，但研究人员认为除了提升黏膜表面抗体反应外，该技术还具有显著优势。

"例如，操作简便，且可缓解许多人对针头接种的顾虑，"吉尔指出。"我们认为该技术的成本应与其他疫苗递送技术相当。

当然也存在局限。例如，此技术无法应用于尚未长牙的婴幼儿。

"此外，我们还需进一步探究该方法对患有牙龈疾病或其他口腔感染人群的适用性，"吉尔强调。

这篇题为《基于牙线的疫苗接种靶向龈沟实现黏膜与全身免疫》的论文发表于《自然-生物医学工程》期刊。论文合著者包括德克萨斯理工大学的阿基勒什·库马尔·沙克亚（Akhilesh Kumar Shakya）、张贤（Chang Hyun Lee，音译）和拉扎尔·内索维奇（Lazar Nesovic）；德克萨斯理工大学和北卡州立大学的高拉夫·乔希（Gaurav Joshi）；以及埃默里大学的理查德·康潘斯（Richard Compans）。

该研究获得了美国国立卫生研究院（NIH）基金R01AI137846和R01DE033759的部分支持，以及德克萨斯理工大学惠特克科学与工程讲席教授基金的资助。

吉尔、因格罗尔和沙克亚是"靶向结合上皮进行疫苗接种"相关专利的共同发明人。