新的研究可能有助于改善百日咳疫苗，再次推动这种疾病的根除，针对感染的两个关键弱点。
百日咳，或称哮咳，曾是美国及全球儿童死亡的主要原因之一，直到1940年代疫苗问世。在此后的几十年里，这种细菌性疾病在美国几乎被根除，每年的死亡人数降至两位数。
但是，近年来随着COVID-19大流行后疫苗接种率的下降，这种疾病又令人担忧地卷土重来。2024年，几个疫情暴发使公共卫生官员和医院不得不匆忙应对突然涌入的患者，主要是婴儿，他们往往年龄太小无法接种疫苗，并且遭受最严重的症状。
现在，德克萨斯大学奥斯汀分校的新研究可能有助于改善百日咳疫苗，再次推动这种疾病的根除，针对感染的两个关键弱点。
新的靶点
在此背景下，包括德克萨斯大学麦凯塔化工系和分子生物科学系的成员在内的研究团队，在理解和增强百日咳免疫力方面取得了重大进展。使百日咳感染危险的因素之一是百日咳毒素（PT），这是一种由细菌产生的化学武器，它削弱了患者的免疫反应，并导致许多与百日咳相关的严重症状。
这项新研究在《美国国家科学院院刊》上发布，着重研究了两种强大的抗体，hu11E6和hu1B7，它们以不同方式中和PT。
利用尖端的冷冻电子显微镜技术，研究人员识别了这些抗体绑定的PT上的特定表位。表位是免疫系统能够集中攻击以对抗病原体的化学靶点。Hu11E6通过干扰糖结合位点来阻止毒素附着于人类细胞，而hu1B7则防止毒素进入细胞并造成伤害。这些发现首次精确绘制了这些关键区域，提供了改善疫苗的蓝图。
“目前有几个有前景的新百日咳疫苗处于研究和临床试验阶段，”科克雷尔工程学院的化工教授兼新研究的通讯作者詹妮弗·梅纳德（Jennifer Maynard）说。“我们的发现可以相对容易地纳入未来的版本，从而提高整体有效性和保护持续时间。”
她指出了如COVID-19疫苗中使用的mRNA技术，以及在百日咳毒素（PTgen）上进行基因工程的突破，以生成更安全和更有效的新重组无细胞百日咳疫苗，这些技术能够保留能够与她团队的新发现结合的中和表位。
“训练免疫系统以针对毒素上最脆弱的部位，预计会产生更有效的疫苗，”梅纳德说。“疫苗越有效且持久，希望接种的人就会越多。”
除了有助于指导未来的疫苗设计，hu1B7和hu11E6抗体本身作为感染和高风险婴儿的治疗药物也具有潜力。梅纳德和同事的早期研究表明，它们可以防止百日咳感染的致命特性。德克萨斯大学的研究人员正在积极寻求合作，开发防止接触这种疾病的新生儿肺损伤和死亡的方法。
持续的威胁
百日咳是由细菌Bordetella pertussis引起的，以其剧烈的咳嗽发作而闻名，这可以导致肺炎、癫痫发作甚至死亡等并发症，尤其是在婴儿中。这种疾病的一个别名是“百日咳”，因为痛苦的咳嗽发作可能持续数月，即使在轻度或中度的病例中。这种疾病每年在全球造成约200,000人死亡，其中大多数为婴儿和儿童，重病幸存者可能留下脑损伤和肺疤痕。
虽然现代疫苗降低了这种疾病的死亡人数，但它们的有效性随着时间的推移而减弱，保护期仅持续两到五年。现代百日咳疫苗是无细胞的，意味着它们含有细菌的部分，训练免疫系统识别病原体，包括PT。
近期全球的百日咳疫情使公共卫生官员感到震惊。今年秋天，纽约市的百日咳病例自2023年以来增加了169%。自2019年以来病例增加了500%。澳大利亚目前正经历自1940年代疫苗问世以来最大的百日咳疫情，预计今年报告了41,000例病例。
卫生官员指出，错过初次接种和加强接种是疫情暴发的主要原因。
克服犹豫
尽管在抗击百日咳方面的进展令人兴奋，但它们面临着双重挑战：克服百日咳的生物复杂性和疫苗犹豫的社会障碍。保护脆弱新生儿免受百日咳感染的最有效方法是母亲在怀孕期间接种疫苗，这可以给新生儿提供保护，直到他们足够大可以接种疫苗。根据CDC的数据，美国幼儿园儿童对百日咳的完全接种率通常超过90%，但少于60%的母亲在怀孕期间接种疫苗。对疫苗安全性的怀疑以及COVID-19大流行后常规接种的慢速正常化，导致部分社区接种不足，整体保护不足的新生儿，为致命疫情提供了肥沃的土壤。这样的环境，加上当前疫苗的局限性，使得创新变得至关重要。
共同作者安娜莉·W·阮（Annalee W. Nguyen），化工研究教授，强调了预防优于治疗的重要性。“在高风险人群中预防疾病总是更容易，”她说。“一旦某人极度生病，他们的免疫系统运作不良，帮助他们恢复就更困难。母亲们在宝宝出生后有一个不可思议的机会，通过在怀孕期间接种百日咳加强疫苗来保护他们的宝宝，家长们还可以通过与儿科医生合作，确保孩子和青少年各自的疫苗接种及时更新，从而继续保护他们的家庭。”
通过专注于中和表位——抗体可以有效阻止毒素的区域——新疫苗可能提供更强大和持久的免疫力。这可能有助于增强公众对百日咳疫苗的信心，并遏制该疾病的复发。
德克萨斯大学奥斯汀分校麦凯塔化工系的丽贝卡·E·威伦（Rebecca E. Wilen）、德克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学系的乔里·A·戈德史密斯（Jory A. Goldsmith）和杰森·麦克莱伦（Jason McLellan）以及BioNet-Asia的瓦萨娜·维贾坎南（Wassana Wijagkanalan）也参与了该论文的撰写。该研究得到了德克萨斯癌症预防与研究机构、韦尔奇基金会和美国国立卫生研究院的资助。
