仿生疫苗催化免疫治疗骨髓炎
致病性细菌感染是全球第二大死亡原因，并严重影响公众健康。人类病原体金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）都是我们日常生活中最常见的传染性细菌。某些特殊类型的感染仍然难以治疗并存在继续危及生命的危害，例如假体关节感染、骨髓炎。骨科难治性感染的经典治疗方式包括彻底手术清创联合长期抗生素治疗，与此同时患者可能出现败血症等并发症。其中关节置换术后慢性感染的治疗策略包括一期和二期翻修。一期翻修是包括广泛清创、取出假体和同时植入新假体。二期翻修包括广泛清创、取出假体和临时放置抗生素水泥。二期翻修对患者来说是巨大负担，两次手术之间的间隔时间长同时放置间隔物可能发生新的并发症。
由于在骨髓炎等慢性感染性疾病中机体大多处于免疫抑制状态，因此开发提高机体对于骨髓炎致病菌免疫应答的细菌免疫疗法及细菌疫苗具有重要意义。然而，由于细菌的抗原表位容易发生变异，因此目前尚无有效的细菌特异性疫苗。在此，我们报告了一种基于骨髓炎模型的细菌感染免疫治疗的原位疫苗策略，该策略使用名为HMMP的仿生纳米药物，该药物使用空心MnOx负载声敏剂PpIX，并在纳米颗粒外部包覆巨噬细胞和肿瘤细胞杂交膜（图1）。HMMP仿生纳米药物的特点是通过巨噬细胞膜组分靶向纳米颗粒到细菌感染部位，然后通过MnOx降解释放的氧气增强PpIX的声动力效能，起到杀菌作用。另外，肿瘤细胞膜可以辅助激活机体的免疫系统，增强抗菌的固有免疫和适应性免疫反应，从而起到原位细菌疫苗的作用。这种治疗方案不仅能够在感染局部增强抗感染免疫来促进骨髓炎模型中细菌的清除，还能够诱导全身性的抗感染免疫的激活，治疗对侧膝关节的继发性骨髓炎。此外，HMMP纳米疫苗还能够刺激机体产生细菌特异性免疫记忆反应。因此，我们的研究为激活固有免疫和适应性抗菌免疫反应的原位细菌疫苗概念提供了证据，提供了一种个体化的细菌免疫疗法。
图1. 仿生纳米疫苗催化免疫治疗骨髓炎的示意图
该研究工作以“Biomimetic Nanomedicine-Triggered in Situ Vaccination for Innate and Adaptive Immunity Activations for Bacterial Osteomyelitis Treatment”为题发表在“ACS Nano”上（ACS Nano 2022, 16, 5943-5960, DOI: 10.1021/acsnano.1c11132）。第一作者为林翰副研究员和合作培养博士生杨闯，通讯作者为施剑林院士和张先龙教授。研究工作得到了国家自然科学基金项目、中国科学院基础前沿科学研究计划、上海市“科技创新行动计划”基础研究领域项目和中国医学科学院医学与健康科技创新工程创新单元项目的资助和支持。
