過去十年來，人體中的微生物群一直是很熱門的話題。細菌群失衡是許多疾病的根源。但是，大部分的研究集中在腸道的微生物，女性陰道菌群時常被忽略。
陰道菌群失衡會導致細菌性陰道炎，這種病折磨著全球近30%育齡女性，每年的治療費用約為48億美元。還可能增加孕婦早產的風險，而早產是新生兒死亡的第二大原因。罹患細菌性陰道炎的女性，罹患性病的風險也較高，包括愛滋病。
目前治療細菌性陰道炎主要使用抗生素，但卻經常復發，還可能引起更嚴重的併發症，包括盆腔炎，甚至不孕症。因此，研發更有效的治療方法非常重要。
什麼是陰道晶片？
正如益生菌是腸道問題的解方，現在也在探討以活菌生醫製品來治療細菌性陰道炎。但進行臨床前的動物實驗很困難，因為人類陰道菌群和一般動物的樣貌有很大差異。例如，乳酸桿菌在健康人體的陰道微生物菌種中佔了超過70%，而其他哺乳類動物則低於1%。
因此，哈佛大學研究人員創造了一個解決方法，以晶片複製人類陰道組織的微生物環境。「陰道晶片」由人類陰道上皮細胞和結締組織細胞組成，它複製了陰道的生理特徵，也可接種不同系列的細菌，相當於人類陰道組織，來進行研究。
在陰道晶片上 植生好的菌種
當科學家將雌激素置入陰道晶片時，晶片上的基因表現隨之應變，顯示對荷爾蒙有反應──這是在體外複製人類生殖器官的一個關鍵特徵。
有了人類陰道的活體模型，研究人員接著探討陰道的微生物菌種。研究人員將陰道常見的三種捲曲乳桿菌(L. crispatus)菌株以不同組合加入陰道晶片。3天之後，這三種菌落都成功地在晶片上定居，也開始產生乳酸，協助維持陰道的低pH值，且抑制其他微生物的生長。
不只是協助維持酸性環境，捲曲乳酸桿菌的存在也影響了陰道晶片的先天免疫反應。和目前理論一致：好的微生物維護健康人類器官，控制發炎。
在陰道晶片上 植生不好的菌種
創造了一個有好細菌定居的健康陰道晶片之後，研究團隊進行了另一個新的實驗。
他們將三個「壞」微生物菌種加入晶片：陰道加德納菌屬(Gardnerella vaginalis)、普雷沃氏菌屬(Prevotella bivia)和陰道奇異菌屬(Atopobium vaginae)。結果顯示，晶片ph值上升、陰道的上皮組織細胞受到傷害，且發炎的物質大量增加。所有的反應皆相似於人類細菌性陰道炎患者的症狀。
陰道晶片試驗 替代動物試驗
研究顯示陰道晶片可以用來測試不同菌種組合對於陰道的影響。換句話說，陰道晶片可以替代動物進行細菌性陰道炎治療的臨床「前」試驗(pre-clinical trial)，以確認最有效的療法。他們也正在整合免疫細胞進入晶片，來探究陰道微生物群如何驅動免疫系統的反應。
研究主持人Don Inger博士表示：「婦女的健康對全人類的健康很重要，但是創造工具來研究女性的生理仍然或缺。我們希望這個新的臨床前模型，能夠研發細菌性陰道炎新療法，同時可對女性生殖健康有新的了解。」
陰道晶片的研發資金來自於比爾和曼琳達蓋茲基金會，目的在創造細菌性陰道炎的生技醫療，將其移轉至人類的臨床實驗，減少產道感染、產前併發症和嬰兒死亡率，特別在資源匱乏的國家。
此論文發表在《微生物菌種》期刊。
關於器官晶片
編譯來源：Eurek Alert(2022.11.28)、Microbiome(2022.11.6)