我們的皮膚上爬滿了金黃色葡萄球菌，這種細菌是大多數葡萄球菌感染的罪魁禍首。通常情況下，葡萄球菌是無害的，但有時——如果它突破了我們皮膚的屏障，或者搭乘我們的食物——它會導致嚴重的皮疹、食物中毒，甚至死亡。一個多世紀以來，研究人員和臨床醫生一直試圖找到一種方法來接種疫苗預防葡萄球菌感染，但都無濟於事。現在研究人員指出了一種可能的解釋：葡萄球菌太瞭解我們了。
“葡萄球菌已經發展出某種技巧，使其能夠與人類共存，”拉迪兒童醫院-聖地亞哥的兒科醫生和傳染病研究員喬治·劉說。他發現，針對葡萄球菌的疫苗在動物模型中非常成功，但在人體試驗中卻全部失敗，這很奇怪，他開始懷疑是否是細菌宿主——也就是我們人類——的某些特性可能阻礙了成功疫苗的開發。
這是一個有趣的想法。但事實證明，在人體實驗中探索這一假設是一個棘手的命題，因為我們中的許多人汙染太嚴重，無法成為好的測試物件。“我們中三分之一的人感染了葡萄球菌，”劉說，而且近 50% 的嬰兒在出生後的頭兩個月內就感染了葡萄球菌。
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儘管如此，劉和他的團隊還是著手 выяснить 為什麼一種針對葡萄球菌的疫苗在動物身上獲得成功後，在人體試驗中卻慘遭失敗。其他研究人員在臨床試驗中使用的一種疫苗產生了針對 IsdB 的抗體，IsdB 是一種參與鐵攝取的蛋白質。抗 IsdB 疫苗在 2013 年進行了規模最大的葡萄球菌 III 期試驗之一，共有 8000 多名參與者。不幸的是，該疫苗不僅無效，而且對於那些接種疫苗後感染葡萄球菌的人來說，它還被證明更致命。劉想知道為什麼。
在接種疫苗前幾周，一組小鼠注射鹽溶液，另一組小鼠注射活葡萄球菌，這使得研究人員能夠比較兩組疫苗的不同療效水平。劉說，當對未患病的小鼠接種疫苗時，“它非常成功”。但對於以前感染過葡萄球菌的小鼠，“疫苗根本不起作用，”他說。“事實上，令人驚訝的是[療效]是一條直線。它不起作用。它是 0%。”
在這種情況下，劉發現，過去葡萄球菌感染產生的免疫反應會使未來的任何免疫反應——甚至是疫苗誘導的免疫反應——失效。當免疫系統對自然葡萄球菌感染而不是疫苗做出反應時，針對 IsdB 的抗體實際上並沒有阻止葡萄球菌的生長和擴散。這些是免疫系統記住的抗體，因此可能會錯誤地認為它們可以預防疾病。相比之下，未患病小鼠透過疫苗接種產生的抗體可以很好地預防葡萄球菌。不同的反應並不能完全解釋為什麼疫苗在以前感染過疾病的齧齒動物身上會失敗：如果疫苗在健康小鼠身上產生了保護性抗體，那麼它應該仍然可以為以前感染過葡萄球菌的動物提供一定程度的保護。
罪魁禍首似乎是免疫系統對非保護性抗體的記憶，這抵消了疫苗抗體的任何積極作用。這給了葡萄球菌一種規避免疫系統的雙管齊下的方法。“[第一種]是帶回不良抗體，這阻止了許多良好抗體的形成，”劉說，“第二步是：不良抗體可能會進一步擠佔並實際上排擠良好抗體，因此它們不起作用。” 事實上，當先前受疫苗保護的小鼠被注射人類葡萄球菌抗體的混合物時，它們失去了疫苗提供的保護，這可能是因為真實葡萄球菌感染產生的非保護性抗體排擠了疫苗產生的抗體。當劉和他的團隊瞭解了這種疫苗失敗的原因後，他們透過新增改變疫苗產生的抗體所針對的 IsdB 蛋白部分的成分，使其能夠發揮作用。《細胞宿主與微生物》Cell Host & Microbe 報道了這些結果。
“事實上，從失敗中學習是有幫助的，”例如最初的 IsdB 疫苗可能失敗的原因，荷蘭楊森疫苗與預防公司細菌疫苗發現和早期開發負責人揚·普爾曼說。葡萄球菌疫苗是作為一種公共衛生工具所需要的，尤其是對於老年人而言。未參與劉的研究的普爾曼認為，儘管存在障礙，但這項研究是朝著理解這些疫苗應該如何開發邁出的一步。“它符合日益增長的認識，即開發疫苗的更經典方法對於金黃色葡萄球菌來說不會是最優的，”他說。
疫苗的開發通常旨在靶向重要的表面蛋白，例如 IsdB，其假設是免疫系統產生的抗體將使病毒或細菌喪失能力。劉說，這對於對人類來說比較新穎的疾病，例如新冠肺炎，可能效果很好。然而，當疾病有機會弄清楚如何規避我們的免疫系統時，這種經典的病毒學方法效果就遠沒有那麼好。“我們一直在努力製造一系列疫苗，”他說。“我們正在談論的[關於這種疫苗]的相同原理可能適用於這些難以製造的疫苗。” 劉計劃進一步驗證這是否是其他葡萄球菌菌株使用的規避策略，並調查細菌實際上是如何欺騙我們的免疫系統的。與此同時，他建議，理解人類免疫系統對常見疾病的行為可能不同，這可以為疫苗開發增加價值。
開發完全有效的葡萄球菌疫苗還需要做更多的工作，研究人員將繼續努力解除其一攬子伎倆，普爾曼說。他的團隊正在開發一種疫苗，與傳統疫苗不同，它不攻擊葡萄球菌表面的蛋白質。相反，它針對的是葡萄球菌在感染期間產生的毒素。“我們看到成人，特別是老年人的傳染病數量不斷增加，細菌如金黃色葡萄球菌，”普爾曼說，“這就是為什麼我們在疫苗學領域真正下定決心要開發這種疫苗。”