百日咳作为一种严重的呼吸道传染病，近年来在疫苗高覆盖率国家出现 resurgence（ resurgence）。当前广泛使用的无细胞百日咳疫苗(aP)虽然能预防重症疾病，却无法阻止百日咳杆菌(Bordetella pertussis)在鼻腔的定植和传播，这成为疫情控制的主要瓶颈。究其根源，肌肉注射的aP疫苗主要诱导循环抗体反应，但难以在呼吸道黏膜部位产生有效的组织驻留记忆T细胞(TRM)和IgA应答。这一免疫缺陷使得接种者可能成为无症状携带者，导致病原体在社区内持续传播。针对这一挑战，都柏林圣三一大学金斯顿·米尔斯团队在《Nature Microbiology》发表了一项创新研究，他们开发了一种通过呼吸道递送抗生素灭活百日咳杆菌(AIBP)的新型疫苗策略。该研究首次证明，环丙沙星处理的百日咳杆菌不仅能保持细菌结构的完整性，还能有效激活抗原呈递细胞，诱导强大的T细胞免疫应答，实现对呼吸道感染的全面保护。研究人员采用环丙沙星处理百日咳杆菌制备AIBP疫苗，通过小鼠模型评估其安全性和免疫原性。实验设计包括疫苗制备与表征、免疫应答评估、保护效果验证及机制探讨等多个层面。关键技术方法包括：流式细胞术分析T细胞亚群和细胞因子分泌、酶联免疫吸附试验(ELISA)检测抗体和炎症因子水平、呼吸道感染模型评估细菌清除效果，以及通过抗体中和和细胞清除实验验证免疫机制。Preparation and characterization of the AIBP vaccine研究团队发现0.25 mg/ml的环丙沙星能在3小时内完全灭活百日咳杆菌，同时保持细菌膜结构的完整性。与β-内酰胺类抗生素氯霉素处理导致的细菌裂解不同，氟喹诺酮类抗生素处理的细菌呈现伸长形态但未裂解，这种结构特征可能有利于抗原呈递。安全性评估显示，气溶胶递送AIBP疫苗不会引起血清中IL-1β、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)和C反应蛋白(CRP)等炎症指标的显著升高，与全细胞百日咳疫苗(wP)相比具有更好的安全性。
The AIBP vaccine activates antigen-presenting cellsAIBP疫苗能显著增强树突状细胞(DC)表面MHCII、CD40和CD80的表达，并促进IL-1β、IL-12p70和IL-23等T细胞极化因子的产生。这些效果均优于传统的wP疫苗。体内实验进一步证实，气溶胶免疫能在肺部诱导IL-1β和IL-23的快速产生，在鼻腔组织诱导IL-6产生，为TH1和TH17型免疫应答的建立创造了有利的微环境。
Aerosol AIBP vaccine potently induces respiratory TRM cells and confers sterilizing immunity单次AIBP气溶胶免疫即可在肺部和小鼠鼻腔诱导CD4 TRM细胞的显著增加，二次免疫后效果进一步增强。这些TRM细胞能产生IL-17和干扰素-γ(IFN-γ)，并伴随鼻腔内丝状血凝素(FHA)特异性IgA的产生。保护性实验显示，单次免疫即可对肺部感染提供显著保护，两次免疫则能完全清除肺部和鼻腔的细菌，实现 sterilizing immunity（ sterilizing immunity）。Efficacy of the AIBP vaccine not affected by priming with an aP vaccine特别值得注意的是，即使小鼠先前接种过诱导TH2偏倚应答的aP疫苗，AIBP疫苗仍能有效诱导TH1和TH17型免疫，且保护效果不受影响。这一发现表明AIBP疫苗可作为加强针用于已接种aP疫苗的人群，解决现有疫苗免疫持久性不足的问题。The AIBP vaccine induces stronger T responses and confers superior protection against nasal infection than a wP vaccine与肌肉注射的wP疫苗或自然感染相比，呼吸道递送的AIBP疫苗能诱导更强的呼吸道TRM细胞应答和鼻腔IgA水平。虽然血清IgG反应较弱，但对鼻腔感染的保护效果显著优于wP疫苗，21天内能完全清除鼻腔细菌。
Mechanism of protective immunity induced with the AIBP vaccine机制研究发现，通过抗CD4抗体清除CD4 T细胞或抗IL-17抗体中和IL-17，会完全消除AIBP疫苗的保护效果。IL-17通过招募Siglec-F+中性粒细胞到呼吸道组织，介导细菌清除。这证实了IL-17产生的CD4 T细胞是AIBP疫苗发挥保护作用的关键介质。
