霍乱最可怕的方面之一是其致命的速度。受害者可能会食用受污染的食物或水，一天后出现腹泻，如果不治疗，会在一天后死亡——同时无意中将微生物传播给朋友、邻居和家人。因此，霍乱以其在人群中爆发式传播而闻名，最近一次是在2010年开始的海地和2016年的也门。
诊断和预防这两大挑战使得阻止霍乱疫情变得困难。一种简单的现场测试可以区分霍乱和其他形式的腹泻，但只能在症状已经出现之后。虽然现有的疫苗可以预防这种疾病，但它们需要两到三周才能产生保护性免疫。对于竞相阻止最初几例霍乱病例爆发成疫情的公共卫生工作者来说，诊断和疫苗接种的速度都不够快。
周三发表在《科学转化医学》杂志上的两项新研究可能会改变这种情况，尽管这两项研究仍处于霍乱动物模型上的初步测试阶段。在第一项研究中，麻省理工学院的研究人员想知道“我们是否可以设计一种细菌，既能诊断又能预防霍乱，”资深作者詹姆斯·柯林斯说。研究人员专注于乳酸乳球菌，人们在酸奶和酸奶油等培养乳制品中已经常规食用了数千年。
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最初的治疗计划是基因工程改造这种细菌，“以产生和分泌针对霍乱的抗菌肽，”柯林斯说。但在尝试在实验室培养皿中将乳酸乳球菌与霍乱病原体一起培养时，他说，研究人员“惊喜地”发现，不需要进行这样的工程改造：乳酸乳球菌“自身就能抑制或杀死霍乱”。这显然是因为它分泌的乳酸为培养皿中的霍乱病原体创造了一个不适宜生存的环境——正如它可能在小肠中做的那样。在对实验小鼠的测试中，喂食乳酸乳球菌和霍乱病原体的实验组存活率为84.6%，而仅喂食霍乱病原体的实验组存活率为45.7%。当研究人员通过实验改变乳酸乳球菌以阻止其产生乳酸时，这种保护作用消失了。柯林斯说，这是第一次有人证明益生菌——即对宿主具有健康益处的细菌——可以预防疾病的机制。
为了将益生菌转化为诊断工具，研究人员将基因拼接进去，使乳酸乳球菌能够检测肠道中霍乱的存在，并在实验室进行相对简单的处理后，通过改变宿主粪便样本的颜色来“报告”它。柯林斯推测，进一步的改进可以绕过实验室处理的需要。在霍乱流行的47个国家，以及像海地这样季节性爆发可能发生的地方，人们理论上可以服用基因改造的益生菌进行预防，并且当益生菌改变粪便颜色时，也可以及早发现霍乱感染。柯林斯说，他的实验室（专门从事基础合成生物学研究）现在正在寻求与其他专注于应用研究的合作伙伴合作，以解决安全性、有效性和成本问题。
第二项《科学转化医学》研究描述了一种疫苗，该疫苗似乎出乎意料地——几乎立即——作为益生菌对霍乱起作用。哈佛医学院马修·瓦尔多实验室的研究人员正在开发一种基于高毒力霍乱菌株的活的、减毒的（故意弱化的）疫苗，该菌株是海地疫情的罪魁祸首。将病原体转化为所谓的HaitiV疫苗，需要进行九种不同的基因改造，以最大限度地减少潜在的不良反应，并消除病原体产生霍乱毒素的能力，并防止该生物再次变得有毒。
瓦尔多说，在那个时候，标准的做法是给实验动物接种疫苗，等待通常的两到三周以产生免疫力，然后通过注射霍乱来挑战疫苗。相反，他的博士生和共同作者特洛伊·哈伯德问他是否可以在接种疫苗后仅24小时尝试霍乱挑战。他预感到HaitiV中改变的霍乱生物体可能会像其所基于的原始霍乱病原体一样迅速地在小肠中定植。实际上，哈伯德提议利用霍乱自身的致命速度来击败霍乱。“这就是拥有学生的伟大之处，”瓦尔多说。“他们提出了这些新想法。”
看来这奏效了，活的减毒HaitiV细菌在小肠中定植，从而挤出了野生霍乱。在兔子身上的测试中，注射霍乱的未受保护个体在18小时后全部死亡——但那些在24小时前接种过HaitiV疫苗的个体却安然无恙。在随后的测试中，超过一半的接种疫苗的动物在40小时后没有表现出霍乱的不良影响。其余动物出现霍乱症状的速度较慢，症状也较轻。哈伯德说，用人类的话来说，这意味着有更多的时间去医院。由于霍乱的医疗方法——补充流失的体液——非常有效，因此额外的时间可以决定生死。“如果有一种疫苗既能通过一种机制提供短期保护，又能提供长期适应性免疫，那将是一项重大进步，”马萨诸塞州总医院的免疫学家和霍乱专家爱德华·瑞安说，他没有参与这两项研究。“本文回答了第一个问题，但没有说明第二个问题。”即便如此，他称这两项研究都“非常令人兴奋”。
在《科学转化医学》杂志上发表的一篇评论中，美国国家过敏和传染病研究所的微生物学家罗伯特·霍尔（他没有参与这项新研究）评论说，这两项研究都“引起了人们对肠道作为一种竞争环境的关注，这种环境可以被操纵以增强对感染的抵抗力”。霍尔说，这可能会减少对抗生素的需求，从而最大限度地降低霍乱中引起抗生素耐药性增加的风险。益生菌疫苗和精心靶向的益生菌的新思路可能会带来管理其他细菌感染的新方法，包括大肠杆菌和艰难梭菌，而无需依赖抗生素。
关于HaitiV的工作也提出了一个问题，即美国食品和药物管理局于2016年批准的现有霍乱活疫苗Vaxchora是否也可能产生对霍乱的即时益生菌抵抗力。如果是这样，那可能会扩大现有疫苗在疫情中用于短期预防霍乱的用途。霍尔说，Vaxchora从未针对这种快速作用进行过测试，因为从来没有人想到在免疫力产生前的几天内测试疫苗。然而，他告诫说，Vaxchora是基于较旧的霍乱菌株，该菌株的定植可能不那么积极，可能会降低其在小肠中胜过野生霍乱的能力。
霍尔说：“霍乱的历史是惊人的科学进步和巨大乐观情绪的历史。”“但霍乱是恶性的，真的会惩罚自满情绪。因此，这些研究小组提出富有创意的新想法真是太好了。制定应对霍乱的应急计划是我们将深切感激的事情，因为霍乱将继续给我们带来讨厌的意外。”