霍亂最可怕的方面之一是其致命的速度。受害者可能會食用受汙染的食物或水，一天後出現腹瀉，如果不治療，會在一天後死亡——同時無意中將微生物傳播給朋友、鄰居和家人。因此，霍亂以其在人群中爆發式傳播而聞名，最近一次是在2010年開始的海地和2016年的葉門。
診斷和預防這兩大挑戰使得阻止霍亂疫情變得困難。一種簡單的現場測試可以區分霍亂和其他形式的腹瀉，但只能在症狀已經出現之後。雖然現有的疫苗可以預防這種疾病，但它們需要兩到三週才能產生保護性免疫。對於競相阻止最初幾例霍亂病例爆發成疫情的公共衛生工作者來說，診斷和疫苗接種的速度都不夠快。
週三發表在《科學轉化醫學》雜誌上的兩項新研究可能會改變這種情況，儘管這兩項研究仍處於霍亂動物模型上的初步測試階段。在第一項研究中，麻省理工學院的研究人員想知道“我們是否可以設計一種細菌，既能診斷又能預防霍亂，”資深作者詹姆斯·柯林斯說。研究人員專注於乳酸乳球菌，人們在酸奶和酸奶油等培養乳製品中已經常規食用了數千年。
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最初的治療計劃是基因工程改造這種細菌，“以產生和分泌針對霍亂的抗菌肽，”柯林斯說。但在嘗試在實驗室培養皿中將乳酸乳球菌與霍亂病原體一起培養時，他說，研究人員“驚喜地”發現，不需要進行這樣的工程改造：乳酸乳球菌“自身就能抑制或殺死霍亂”。這顯然是因為它分泌的乳酸為培養皿中的霍亂病原體創造了一個不適宜生存的環境——正如它可能在小腸中做的那樣。在對實驗小鼠的測試中，餵食乳酸乳球菌和霍亂病原體的實驗組存活率為84.6%，而僅餵食霍亂病原體的實驗組存活率為45.7%。當研究人員透過實驗改變乳酸乳球菌以阻止其產生乳酸時，這種保護作用消失了。柯林斯說，這是第一次有人證明益生菌——即對宿主具有健康益處的細菌——可以預防疾病的機制。
為了將益生菌轉化為診斷工具，研究人員將基因拼接進去，使乳酸乳球菌能夠檢測腸道中霍亂的存在，並在實驗室進行相對簡單的處理後，透過改變宿主糞便樣本的顏色來“報告”它。柯林斯推測，進一步的改進可以繞過實驗室處理的需要。在霍亂流行的47個國家，以及像海地這樣季節性爆發可能發生的地方，人們理論上可以服用基因改造的益生菌進行預防，並且當益生菌改變糞便顏色時，也可以及早發現霍亂感染。柯林斯說，他的實驗室（專門從事基礎合成生物學研究）現在正在尋求與其他專注於應用研究的合作伙伴合作，以解決安全性、有效性和成本問題。
第二項《科學轉化醫學》研究描述了一種疫苗，該疫苗似乎出乎意料地——幾乎立即——作為益生菌對霍亂起作用。哈佛醫學院馬修·瓦爾多實驗室的研究人員正在開發一種基於高毒力霍亂菌株的活的、減毒的（故意弱化的）疫苗，該菌株是海地疫情的罪魁禍首。將病原體轉化為所謂的HaitiV疫苗，需要進行九種不同的基因改造，以最大限度地減少潛在的不良反應，並消除病原體產生霍亂毒素的能力，並防止該生物再次變得有毒。
瓦爾多說，在那個時候，標準的做法是給實驗動物接種疫苗，等待通常的兩到三週以產生免疫力，然後透過注射霍亂來挑戰疫苗。相反，他的博士生和共同作者特洛伊·哈伯德問他是否可以在接種疫苗後僅24小時嘗試霍亂挑戰。他預感到HaitiV中改變的霍亂生物體可能會像其所基於的原始霍亂病原體一樣迅速地在小腸中定植。實際上，哈伯德提議利用霍亂自身的致命速度來擊敗霍亂。“這就是擁有學生的偉大之處，”瓦爾多說。“他們提出了這些新想法。”
看來這奏效了，活的減毒HaitiV細菌在小腸中定植，從而擠出了野生霍亂。在兔子身上的測試中，注射霍亂的未受保護個體在18小時後全部死亡——但那些在24小時前接種過HaitiV疫苗的個體卻安然無恙。在隨後的測試中，超過一半的接種疫苗的動物在40小時後沒有表現出霍亂的不良影響。其餘動物出現霍亂症狀的速度較慢，症狀也較輕。哈伯德說，用人類的話來說，這意味著有更多的時間去醫院。由於霍亂的醫療方法——補充流失的體液——非常有效，因此額外的時間可以決定生死。“如果有一種疫苗既能透過一種機制提供短期保護，又能提供長期適應性免疫，那將是一項重大進步，”馬薩諸塞州總醫院的免疫學家和霍亂專家愛德華·瑞安說，他沒有參與這兩項研究。“本文回答了第一個問題，但沒有說明第二個問題。”即便如此，他稱這兩項研究都“非常令人興奮”。
在《科學轉化醫學》雜誌上發表的一篇評論中，美國國家過敏和傳染病研究所的微生物學家羅伯特·霍爾（他沒有參與這項新研究）評論說，這兩項研究都“引起了人們對腸道作為一種競爭環境的關注，這種環境可以被操縱以增強對感染的抵抗力”。霍爾說，這可能會減少對抗生素的需求，從而最大限度地降低霍亂中引起抗生素耐藥性增加的風險。益生菌疫苗和精心靶向的益生菌的新思路可能會帶來管理其他細菌感染的新方法，包括大腸桿菌和艱難梭菌，而無需依賴抗生素。
關於HaitiV的工作也提出了一個問題，即美國食品和藥物管理局於2016年批准的現有霍亂活疫苗Vaxchora是否也可能產生對霍亂的即時益生菌抵抗力。如果是這樣，那可能會擴大現有疫苗在疫情中用於短期預防霍亂的用途。霍爾說，Vaxchora從未針對這種快速作用進行過測試，因為從來沒有人想到在免疫力產生前的幾天內測試疫苗。然而，他告誡說，Vaxchora是基於較舊的霍亂菌株，該菌株的定植可能不那麼積極，可能會降低其在小腸中勝過野生霍亂的能力。
霍爾說：“霍亂的歷史是驚人的科學進步和巨大樂觀情緒的歷史。”“但霍亂是惡性的，真的會懲罰自滿情緒。因此，這些研究小組提出富有創意的新想法真是太好了。制定應對霍亂的應急計劃是我們將深切感激的事情，因為霍亂將繼續給我們帶來討厭的意外。”