Human Organotypic Skin Explant Culture (hOSEC): An Alternative Approach to Staphylococcus aureus Colonization Assays

皮肤不仅仅是人体的一个外壳；它是一个充满微观生命的、活生生的、呼吸着的堡垒。在数以十亿计以皮肤为家的细菌中，一种名为金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的特定物种脱颖而出。虽然对许多人来说它是无害的，但这种细菌可以变成危险的入侵者，引起从轻微疖肿到危及生命的疾病等各种感染。为了了解这种病菌如何攻击以及如何阻止它，科学家长期以来一直依赖两种主要工具：在实验室简单的培养皿中培养细菌，或者在动物身上进行测试。第一种方法过于简单，无法展示细菌如何与真实的复杂皮肤层进行相互作用；而第二种方法则引发了伦型的担忧，并且由于动物的免疫系统和皮肤结构与人类不同，往往无法完美模拟人类生物学。目前，人们迫切需要一个折中方案——一种无需伤害动物，就能使用真实人类组织来研究这些感染的方法，从而让研究人员能够在一种感觉起来像真实环境的设置中，观察细菌与皮肤之间的战斗是如何展开的。

巴西的一个研究小组开发了一种新方法，通过一种被称为“人类器官型皮肤外植体培养”的方法来创造这个折中方案。他们不是在实验室里从零开始构建皮肤，也不是使用动物，而是取用在整形手术（如腹部拉皮手术）过程中会被移除的一小块健康的人类皮肤。这些被丢弃的组织经过仔细清洗，并保存在一种营养丰富的特殊液体中，就像把鲜花插在花瓶里保持新鲜一样。研究人员随后将这些活的皮肤碎片作为实验平台。他们引入了不同菌株的金黄色葡萄球菌，包括一些容易被药物杀死以及一些具有耐药性的菌株，以观察当细菌落在真实人类皮肤上时会如何表现。他们测试了两种主要的引入细菌的方式：用针头将细菌推入皮肤深处，以及将细菌滴在表面，有时还会制造一个小伤口来模拟伤口。

结果显示，这种活体皮肤模型非常坚固。即使在暴露于细菌和强效抗生素治疗后，皮肤碎片仍能保持健康和活性长达一周之久。当研究人员将细菌推入皮肤深处时，未经处理的样本中细菌迅速繁殖，但抗生素有效地阻止了这种生长。然而，最具有启发性的实验发生在皮肤表面。当细菌被放置在完整的皮肤上时，它们最初生长旺盛，在最初几小时内保持极高的数量，但在12小时后计数显著下降。但是，当研究人员在加入细菌前在皮肤上制造一个小伤口时，细菌生长得更加旺盛，模拟了真实的感染。在这些带伤口的样本中，即使在存在抗生素的情况下，耐药细菌也能存活并繁殖数天，尽管药物显著减缓了它们的生长速度。

通过在实验后在显微镜下观察皮肤，团队准确地看到了细菌对组织做了什么。在受感染区域，皮肤细胞开始以一种混乱的方式死亡，失去结构并彼此分离，这一过程在健康的未感染样本中并未发生。研究人员还发现了聚集在伤口区域的微小细菌簇，这表明它们正开始形成保护性群落。该模型证明了它可以将感染固定在特定位置很长时间，让科学家能够观察细菌与皮肤之间缓慢而持续的战斗。这项研究表明，这种方法为测试新药和理解细菌如何定植人类皮肤提供了一种强大、符合伦理且具有成本效益的方式，它比简单的实验室培养皿提供了更清晰的感染图景，也是一种比动物实验更具人类相关性的替代方案。