尽管口服免疫疗法对抗食物过敏具有潜力，但不良反应和脱敏效果的丧失限制了其在临床上的应用。肠道菌群失调与食物过敏发病率的增加有关，这需要进行调节以实现有效的对抗食物过敏的口服免疫疗法。在这里，密西根大学James J. Moon报告了一种与过敏原配方的菊粉凝胶，它能够使过敏小鼠的失调回肠微生物群和代谢物正常化，建立过敏原特异性的口服耐受，并在食物过敏模型中实现了具有持久不反应性的强有力的口服免疫疗效。这些积极的结果与小肠中抗原采样树突细胞对过敏原的摄取增强、抑制致病型2型免疫反应、增加干扰素-γ阳性和白介素-10阳性的调节性T细胞群体，以及恢复过敏小鼠回肠中Eggerthellaceae和Enterorhabdus的丰度有关。总体而言，该发现强调了工程化过敏原凝胶作为调节微生物组的适当平台，对食物过敏和其他过敏性疾病的治疗潜力。该研究以题为“Inulin-gel-based oral immunotherapy remodels the small intestinal microbiome and suppresses food allergy”的论文发表在《Nature materials》上。

图1展示了菊粉凝胶/卵清蛋白(OVA)口服免疫疗法(OIT)对小鼠食物过敏模型的保护效果。通过连续六次的胃内挑战，与PBS对照组和单独OVA组相比，菊粉凝胶/OVA OIT治疗的小鼠显示出显著减少的体温下降、减弱的过敏反应和腹泻症状，以及减轻的体重下降。血清中OVA特异性IgE水平、粘膜肥大细胞蛋白酶-1(MMCP-1)浓度和空肠中的肥大细胞数量也显著降低。此外，与PBS对照组相比，菊粉凝胶/OVA OIT诱导了TH1偏向的免疫反应，增加了干扰素-γ(IFNγ)水平，提高了IFNγ/IL-4、IFNγ/IL-5、IL-2/IL-4和TNF/IL-5的比率，并降低了T_H2细胞因子，包括IL-4和IL-13。这些结果表明菊粉凝胶/OVA OIT通过增强小肠抗原采样树突细胞对过敏原的摄取，抑制致病性T_H2免疫反应，增加IFNγ⁺和IL-10⁺调节性T细胞群体，从而在食物过敏模型中实现了有效的保护效果。

图1|菊粉凝胶/卵清蛋白(OVA)保护小鼠免受重复过敏原挑战

【菊粉凝胶增加小肠中过敏原的滞留时间和摄取】

图2探讨了菊粉凝胶与未加工的菊粉混合OVA相比，在口服免疫疗法(OIT)中的有效性，并分析了菊粉凝胶对过敏原在小肠滞留时间和摄取的影响。研究发现，与菊粉/OVA OIT相比，菊粉凝胶/OVA OIT在过敏小鼠中显著减少了OVA特异性IgE和MMCP-1的水平，并通过增强物理强度和粘度改善了过敏原在小肠的保留。体内成像研究显示，与菊粉/OVA相比，菊粉凝胶显著增强了OVA在整个小肠，特别是在回肠的保留。菊粉凝胶/OVA OIT还恢复了肠道屏障功能，减少了口服后循环中的FITC-地克司蓝的水平，并促进了类DCs的抗原摄取和小肠固有层中的耐受性迁移性DCs的募集。

图2|菊粉凝胶增加小肠中过敏原的滞留时间和摄取

【菊粉凝胶/OVA在小肠诱导免疫调节表型】

图3展示了菊粉凝胶/卵清蛋白(OVA)口服免疫疗法(OIT)对小鼠小肠免疫微环境的影响，以及通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析的免疫细胞亚群的变化。研究发现，与未处理的OVA相比，菊粉凝胶/OVA OIT增加了调节性T细胞(T_reg)、T_H17细胞、IFNB1+ DCs和cDC1细胞的频率，同时减少了浆细胞。特别是，与未处理的小鼠相比，OVA OIT显著增加了致病性肥大细胞和T_H2细胞的频率，特别是CD69+ T_H2细胞，而菊粉凝胶/OVA OIT则减少了这些细胞的频率。此外，菊粉凝胶/OVA OIT在肠系膜淋巴结(MLN)中增加了T-bet⁺CD4⁺ T_H1细胞和FOXP3⁺ CD4⁺ T_reg细胞的频率，并减少了T_H2样GATA3⁺ CD4⁺ T_reg细胞。这些数据表明，菊粉凝胶/OVA OIT通过促进T_H1型细胞和T_reg细胞的增加，以及减少T_H2样细胞，从而在过敏小鼠中恢复了失调的免疫细胞亚群，促使免疫环境向健康状态转变，为食物过敏提供了保护作用。

图3|菊粉凝胶/OVA在小肠诱导免疫调节表型

【菊粉凝胶/OVA口服免疫疗法(OIT)建立长期保护和持续的无反应性】

图4展示了菊粉凝胶/卵清蛋白(OVA)口服免疫疗法(OIT)在模拟临床治疗方案时对小鼠食物过敏模型的长期保护效果。研究中，从小剂量逐步增加至维持剂量的OIT治疗方案，结果显示菊粉凝胶/OVA OIT有效抑制了过敏反应，保护小鼠免受腹泻和体重下降的影响，并减少了血清中的MMCP-1水平和空肠中的肥大细胞数量。此外，即使在OIT治疗停止后30天再次挑战OVA，小鼠仍然保持了免疫耐受性，表现出较低的腹泻发生率和维持了免疫调节细胞群的频率，如增加的FOXP3⁺CD4⁺ T_reg细胞和CD103⁺CD11C⁺MHC-II⁺ DCs，以及改善了CD4⁺ T细胞和FOXP3⁺CD4⁺ T_reg细胞中RORγt⁺/GATA3⁺、T-bet⁺/GATA3⁺、IFNγ⁺/IL-4⁺的比率。

图4|菊粉凝胶/OVA口服免疫疗法(OIT)建立长期保护和持续的无反应性

【菊粉凝胶/OVA OIT正常化食物过敏小鼠回肠中的失调微生物群】

图5探讨了菊粉凝胶/卵清蛋白(OVA)口服免疫疗法(OIT)对食物过敏小鼠模型回肠微生物群的调节作用及其与免疫保护的相关性。研究发现，与OVA处理或菊粉/OVA OIT相比，菊粉凝胶/OVA OIT治疗的小鼠在回肠内容物中显示出与正常未处理小鼠相似的微生物群落结构，而粪便微生物群则未表现出明显变化。特别是，菊粉凝胶/OVA OIT能够恢复过敏小鼠回肠中Eggerthellaceae科和Enterorhabdus属的正常丰度，这些微生物在OVA处理或菊粉/OVA OIT的小鼠中显著减少。此外，回肠中OVA特异性IgE水平与Eggerthellaceae和Enterorhabdus的相对丰度呈负相关。菊粉凝胶/OVA OIT还减少了与食物过敏和受损口服耐受性相关的病原体Helicobacter和Staphylococcus的回肠定植。这些结果表明，菊粉凝胶/OVA OIT通过调节回肠微生物群及其代谢产物，特别是恢复Eggerthellaceae和Enterorhabdus的丰度，对食物过敏小鼠模型产生了免疫保护作用，强调了回肠微生物群作为食物过敏免疫治疗的重要靶点。

图5|菊粉凝胶/OVA OIT正常化食物过敏小鼠回肠中的失调微生物群

【菊粉凝胶/过敏原OIT在不同食物过敏模型中的疗效】

图6验证了菊粉凝胶/过敏原OIT在多种食物过敏模型中的疗效。研究使用了不同的小鼠品系和过敏原（包括牛乳蛋白和花生提取物），并采用了不同的过敏原致敏和挑战方法。结果显示，菊粉凝胶/酪蛋白OIT在BALB/c小鼠的牛奶过敏模型中有效，显著降低了过敏反应和血清中的酪蛋白特异性IgE水平。同样，菊粉凝胶/花生提取物OIT在C3H/HeJ小鼠的花生过敏模型中也显示出保护作用，减少了由胃内挑战引起的体温下降和过敏症状。此外，即使在通过口服霍乱毒素/花生提取物破坏口服耐受后，使用菊粉凝胶/花生提取物OIT的小鼠也能显著减少由腹腔注射花生提取物引起的体温下降和过敏反应。

图6|菊粉凝胶/过敏原OIT在不同食物过敏模型中的疗效

【小结】

该研究通过使用一种基于菊粉凝胶的口服免疫疗法，能够有效重塑小肠微生物组和代谢物，从而在食物过敏的小鼠模型中建立对过敏原的特定口服耐受，并实现对食物过敏的有效抑制。这种疗法通过增强小肠中抗原采样树突细胞对过敏原的摄取，抑制致病型2型免疫反应，增加干扰素-γ和白介素-10阳性调节性T细胞群体，以及恢复小肠中Eggerthellaceae和Enterorhabdus的丰度，显示出对食物过敏及其他过敏性疾病的治疗潜力。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41563-024-01909-w

Tags： 中国青年学者一作，最新Nature Materials：口服凝胶免疫疗法，不再食物过敏！