《Journal of Infection》：Controlled human pneumococcal infection in the Netherlands: colonisation, antibody responses and the impact of viral co-infection
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为解决肺炎球菌定植作为疫苗评价终点的需求，研究者在荷兰首次开展了肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）血清型6B的受控人体感染模型（CHIM）研究。结果表明，40%的参与者成功定植，并诱导了显著的全身和粘膜抗6B多糖的IgG和IgA应答；同时，当肺炎球菌定植与呼吸道病毒（如鼻病毒）感染共存时，症状负担最重。该研究为评估疫苗及研究病原体-宿主-病毒相互作用建立了安全可行的平台。
在全球范围内，肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）仍是引发儿童肺炎、脑膜炎和败血症等威胁生命疾病的主要病原体之一。尽管肺炎球菌结合疫苗（PCVs）能有效预防疫苗血清型引起的侵袭性疾病，但其覆盖的血清型有限，且无法完全阻止病原体在鼻咽部的定植。定植是疾病发展的先决条件，也是形成免疫应答的关键环节，因此常被提议作为评估新型疫苗和寻找免疫保护相关因素的有意义的临床终点。为了深入理解宿主与病原体在不同人群中的相互作用，并为疫苗研发提供平台，受控人体感染模型（Controlled Human Infection Models, CHIMs）应运而生。此前，英国和马拉维已成功建立了肺炎球菌的CHIMs，但不同国家或人群因疫苗接种政策、宿主遗传、共感染情况以及既往暴露血清型的差异，可能导致挑战结果不同。因此，在荷兰建立首个肺炎球菌人体感染研究模型，有助于增加CHIMs研究结果的普适性，加深对免疫保护相关因素的理解，并扩展欧洲未来疫苗评估的能力。
研究者为解决上述问题，在荷兰开展了一项单中心、开放性干预研究。他们招募了20名健康成年人，通过鼻内接种方式，给予每人160,000菌落形成单位（CFU）的肺炎球菌血清型6B菌株BHN418。随后对参与者进行了为期28天的监测，主要评估定植情况、呼吸道病毒感染和安全性。同时，研究人员收集了参与者的血清和鼻粘膜衬液（Mucosal Lining Fluid, MLF），以测量针对血清型6B多糖（6B）和全菌体的IgA、IgM和IgG抗体应答水平。此外，研究还通过问卷调查记录了诱发的不良事件（Adverse Events, AEs）和症状。
为开展这项研究，研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：首先，使用鼻洗液样本，并通过培养和定量聚合酶链反应（qPCR）两种方法（靶向cpsA6和comX基因）来评估肺炎球菌的定植状态和细菌载量。其次，采用基于荧光微珠的免疫测定法，定量检测血清和MLF中针对6B多糖的特异性抗体（IgG、IgA、IgM）浓度。再者，利用流式细胞术进行抗体沉积测定，以评估血清和MLF中的抗体在肺炎球菌菌体表面的结合情况。最后，通过多重和单重实时PCR技术，对鼻洗液样本进行呼吸道病毒（包括鼻病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒RSV、SARS-CoV-2等）的检测。所有参与者均来自荷兰，并在荷兰奈梅亨的Radboud大学医学中心临床研究部门完成研究。
研究结果部分归纳如下：
研究概述与参与者流程图
研究于2022年5月至2023年2月期间进行，共20名健康成年人被纳入并接种。参与者的中位年龄为21岁，其中6名为男性，14名为女性。平均接种剂量为145,000 CFU。研究设计图和参与者流程图清晰展示了从筛选到最终分析的完整流程。
40%的参与者检测到定植
20名参与者中有8名（40%）发生了定植（定义为至少有一次鼻洗液培养阳性）。定植最常出现在接种后第3天和第7天，细菌载量最高可达104CFU。在8名培养阳性的参与者中，有7名通过针对cpsA6和comX基因的qPCR得到了确认，且培养与qPCR结果呈正相关。
肺炎球菌定植与基线人口统计学特征或病毒感染无关，但与较高的基线6B特异性血清IgG相关
定植参与者与非定植参与者在年龄、性别、体重指数（BMI）等基线人口统计学特征以及基线呼吸道病毒感染状态上均无显著差异。接种剂量在两组间也相似。出乎意料的是，定植参与者基线时的血清抗6B IgG水平显著高于非定植者。相反，基线时MLF中的抗全菌体（anti-Sp）IgG水平在定植参与者中则显著较低。
定植诱导全身和粘膜抗6B应答，但未增强抗全菌体抗体应答
定植诱导了显著的全身和粘膜抗6B抗体应答，而非定植参与者则未出现明显变化。在定植个体中，血清和粘膜抗6B IgG水平在第14天和第28天显著上升。抗6B IgA水平也在第28天显著增加。相比之下，抗6B IgM水平在整个研究期间变化甚微。与非定植组比较，定植组在第14天和第28天的血清及粘膜抗6B IgG和IgA水平均显著更高。与抗6B的强烈应答形成对比的是，抗全菌体的抗体应答变化幅度很小，仅血清IgA在第28天有显著增加。将MLF中的抗体水平用总免疫球蛋白浓度标准化后，上述发现并未改变。相关性分析显示，在定植个体中，较高的总细菌载量与较强的粘膜抗6B IgA和IgM应答相关。
鼻内接种肺炎球菌6B菌株是安全的
研究期间未发生严重不良事件（SAEs）。非诱发的不良事件主要为轻度，且被认为与肺炎球菌感染无关或不太可能相关。18名参与者报告了诱发性症状，主要为轻度的上呼吸道不适，均自行缓解，无需干预。 notably, 没有参与者需要启动方案规定的抗生素治疗。
定植且并发病毒性呼吸道感染的参与者报告的症状发生率最高
20名参与者中有15名至少检测到一种呼吸道病毒，其中鼻病毒是最常被检测到的病毒。为了将症状动态与肺炎球菌定植和病毒状态整合，研究人员根据鼻洗液收集时间将随访期分为多个时间窗，并将参与者按定植和病毒状态分为四组：非定植且病毒阴性（Sp-/Virus-）、非定植且病毒阳性（Sp-/Virus+）、定植且病毒阴性（Sp+/Virus-）、定植且病毒阳性（Sp+/Virus+）。分析显示，症状累积得分最高的是同时处于定植和病毒阳性状态的参与者，而单独的定植或病毒感染并未导致可检测到的更高症状发生率。
研究结论与讨论归纳：
本研究成功在荷兰建立并验证了首个肺炎球菌受控人体感染模型。研究证实，使用菌株BHN418进行鼻内接种是安全可行的，定植率为40%，与在其他人群中开展的研究结果相当。关键发现是，成功定植（而非仅仅接种）能诱导针对血清型6B多糖的全身性和粘膜性IgG及IgA抗体应答，而对全菌体的抗体结合则变化不大。这一差异可能与检测靶标（纯化多糖 vs. 全菌体）的结构和组成不同有关。
一个引人注目的发现是，病毒共感染与症状负担增加密切相关。在新冠疫情管控措施放松后呼吸道病毒活跃传播的背景下，高达75%的参与者在随访期间检测到至少一种病毒。症状分析表明，当肺炎球菌定植与病毒感染（尤其是鼻病毒）同时存在时，参与者报告的累积症状得分最高。这支持了病毒共感染在决定定植期间症状表达中扮演重要角色的观点，也与疫情期间因病毒传播减少而导致侵袭性肺炎球菌疾病下降的观察相符。
研究也揭示了一些值得探讨的现象，例如，基线时较高的血清抗6B IgG水平与后续更高的定植率相关，这可能反映了既往暴露导致的免疫印记，而非保护作用。此外，定植密度与某些抗体应答（如粘膜抗6B IgA和IgM）的强度呈正相关，提示细菌载量可能影响免疫应答的幅度。
当然，本研究存在一些局限性，例如样本量较小、研究在新冠后特殊时期开展可能影响病毒流行病学和鼻腔微生物组、培养法的检测可能遗漏短暂或低密度定植事件，以及关于病毒的分析仅为描述性探索等。
总之，这项研究为在荷兰开展肺炎球菌宿主-病原体相互作用研究和疫苗效力评估建立了一个稳健的平台。未来，可以通过使用新型挑战菌株（如非PCV血清型）、纳入PCV免疫参与者以评估疫苗效果、优化接种剂量和递送方式以提高攻击率等方式，进一步增强该模型的临床相关性。研究成果发表在《Journal of Infection》上，不仅增进了对粘膜免疫和肺炎球菌-病毒相互作用的理解，也为协调全球肺炎球菌CHIMs协议和推动疫苗比较评估提供了支持。
