Una nuova patch di vaccino antinfluenzale senza ago ha stimolato il sistema immunitario molto simile a un vaccino antinfluenzale tradizionale senza effetti collaterali negativi, secondo uno studio pubblicato sul Journal of Investigative dermatology. Sebbene la ricerca sia nelle fasi iniziali (il cerotto non è stato testato sugli esseri umani), è un passo importante verso una tecnologia che potrebbe sostituire i metodi di vaccinazione basati sull’ago che richiedono la somministrazione da parte degli operatori sanitari e la rimozione dei rifiuti a rischio biologico.
“Gli scienziati hanno studiato approcci vaccinali senza ago per quasi due decenni, ma nessuna delle tecnologie è stata all’altezza dell’hype”, ha detto Benjamin L. Miller, Ph. D., autore corrispondente e professore di dermatologia di Dean presso l’University of Rochester Medical Center. “La nostra patch supera molte delle sfide affrontate dalle patch microneedle per la consegna del vaccino, il metodo principale che è stato testato nel corso degli anni, e la nostra efficacia e la mancanza di tossicità mi rendono entusiasta della prospettiva di un prodotto che potrebbe avere enormi implicazioni per la salute globale.”
La malattia comune della pelle apre la strada al vaccino antinfluenzale senza ago
Trasportare grandi molecole come le proteine del vaccino antinfluenzale attraverso la pelle è difficile da fare, poiché la pelle è destinata a tenere le cose fuori dal corpo, non a lasciarle entrare. Il team di studio ha preso lezioni apprese dalla ricerca e dal trattamento di una comune malattia infiammatoria della pelle per superare questo ostacolo e informare la loro strategia di patch per il vaccino antinfluenzale.
Nei pazienti con eczema o dermatite atopica, la barriera cutanea perde, consentendo a pollini, muffe e una miriade di altri allergeni di entrare attraverso la pelle e di essere percepiti dal sistema immunitario. Lisa A. Beck, medico legale. autore corrispondente e professore di dermatologia di Dean presso l’Università di Rochester Medical Center ha scoperto che l’espressione di una proteina chiamata claudin-1 aiuta a mantenere la forza della barriera e ridurre la permeabilità della pelle. Claudin-1 è significativamente ridotto nei pazienti con eczema (quindi la barriera cutanea che perde) rispetto agli individui senza la malattia.
In ricerche passate, Beck ha scoperto che la diminuzione dell’espressione di claudina-1 nelle cellule della pelle da donatori sani rendeva la pelle più permeabile. Beck, Miller, e il primo autore Matthew Brewer, Ph. D., si chiese se potevano usare questa permeabilità indotta per ottenere un virus di vaccino di influenza attraverso la pelle. La chiave sarebbe quella di interrompere la barriera cutanea abbastanza a lungo da fornire il virus, ma non così a lungo da far entrare cose indesiderate.
Come funziona: dermatologia, chimica e vaccino biologia si scontrano
Miller, un chimico, ha lavorato con il produttore di Birra, che è stato addestrato nel vaccino biologia e immunologia, di sviluppare peptidi sintetici che si legano e inibire claudin-1, nel tentativo di aprire la barriera cutanea. Hanno testato le loro formulazioni nelle cellule della pelle umana e identificato un peptide che ha interrotto la barriera senza effetti tossici.
Successivamente, hanno progettato un cerotto contenente il peptide sintetico e un vaccino antinfluenzale ricombinante e testato due scenari. Nel primo, hanno messo il cerotto sui topi per innescare il sistema immunitario e successivamente amministrato un vaccino antinfluenzale intramuscolare per aumentare l’immunità. Nel secondo hanno fatto il contrario, consegnando prima un vaccino antinfluenzale intramuscolare per innescare il sistema immunitario seguito dal cerotto per aumentare l’immunità.
In entrambi gli scenari hanno posizionato il cerotto per il vaccino antinfluenzale, che sembra un piccolo pezzo di nastro adesivo, sul dorso dei topi e lasciato lì per un minimo di 18 e fino a 36 ore. Il cerotto ha aperto efficacemente la barriera cutanea, misurata dalla perdita di acqua attraverso la pelle.
Quando il cerotto è stato posto per primo non c’era una risposta immunitaria significativa, suggerendo che potrebbe non essere efficace nel prendere un neonato naïve all’influenza che non ha ricevuto un vaccino antinfluenzale o è stato esposto al virus per una protezione adeguata. Ma ha avviato una risposta immunitaria robusta (misurata da un aumento degli anticorpi contro il virus del vaccino antinfluenzale) quando ha seguito il colpo intramuscolare, suggerendo che potrebbe aumentare l’immunità preesistente per chiunque di sei mesi o più che è stato vaccinato e/o esposto al virus (imitando cosa succede quando otteniamo colpi di influenza stagionale anno dopo anno).
È importante sottolineare che il team non ha visto cambiamenti fisici nella pelle nel periodo di tre mesi in cui sono stati osservati i topi, il che significa che la breve interruzione della barriera non ha aumentato il rischio di infezione.
“Quando abbiamo applicato il cerotto con il peptide, la pelle del topo è diventata permeabile per un breve periodo”, ha detto Brewer, un borsista post-dottorato nei laboratori Beck e Miller. “Ma non appena il cerotto è stato rimosso, la barriera cutanea ha iniziato a chiudersi. Abbiamo visto differenze significative già un’ora dopo la rimozione, e da 24 ore la pelle era tornata alla normalità, che è una grande notizia dal punto di vista della sicurezza.”
Miglioramento della consegna del vaccino per la salute globale
Gli attuali vaccini basati sull’ago sono efficaci ma richiedono al personale medico di fornire, generare rischi biologici (taglienti) che richiedono lo smaltimento e causare dolore e ansia ai pazienti-tutte barriere alla consegna nei paesi del mondo in via di sviluppo, che sono le aree di maggiore necessità.
“Questi paesi non hanno la forza lavoro per vaccinare intere popolazioni”, ha detto Beck. “In cima a quello, c’è un’avversione per l’assistenza sanitaria in molte di queste comunità. Un ago è doloroso, è invasivo e questo rende le cose più difficili quando si ha a che fare con un pregiudizio culturale contro la medicina preventiva.”
Un cerotto vaccino antinfluenzale potrebbe fornire un modo non invasivo per somministrare vaccini in modo rapido ed economico a un gran numero di persone.
“Se vuoi vaccinare un villaggio in Africa non vuoi farlo con gli aghi”, ha aggiunto Miller. “Una patch non deve essere refrigerata, può essere applicata da chiunque e non ci sono preoccupazioni per lo smaltimento o il riutilizzo degli aghi.”
Quali sono le prospettive?
C’è molto più lavoro da fare sul cerotto vaccino antinfluenzale, inclusi ulteriori studi sugli animali per aiutare il team a ottimizzare la quantità di tempo in cui il cerotto deve rimanere sulla pelle per aumentare in modo appropriato la risposta immunitaria. Il team spera di condurre sperimentazioni umane in futuro, e ritiene che se il cerotto è efficace nelle persone potrebbe funzionare per le malattie per le quali esiste già un vaccino a base di ago.
La ricerca è stata finanziata da una sovvenzione per lo sviluppo tecnologico di UR Ventures e da sovvenzioni del National Institutes of Health. Oltre a Miller, Beck e Brewer, Elizabeth Anderson, Radha Pandya, Anna DeBenedetto, Takeshi Yoshida, Tom Hilimire e Luis Martinez-Sobrido hanno contribuito allo studio. Due dei peptidi sintetici sviluppati dal team sono brevettati e due sono sotto un brevetto provvisorio.
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L’University of Rochester Medical Center ospita circa 3.000 individui che conducono ricerche su tutto, dal cancro e malattie cardiache al Parkinson, all’influenza pandemica e all’autismo. Sparsi in molti centri, istituti e laboratori, i nostri scienziati hanno sviluppato terapie che hanno migliorato la salute umana a livello locale, nella regione e in tutto il mondo. Per saperne di più, visita www.urmc.rochester.edu/research.