en ny nålfri influensavaccin patch revved upp immunsystemet ungefär som en traditionell influensa skott utan några negativa biverkningar, enligt en studie publicerad i Journal of Investigative dermatology. Även om forskningen är i de tidiga stadierna (plåstret har inte testats hos människor) är det ett viktigt steg mot en teknik som kan ersätta nålbaserade vaccinationsmetoder som kräver administrering av vårdpersonal och borttagning av biohazardavfall.
”forskare har studerat nålfria vaccinmetoder i nästan två decennier, men ingen av teknologierna har levt upp till hype”, säger Benjamin L. Miller, Ph.D., motsvarande författare och dekanens professor i dermatologi vid University of Rochester Medical Center. ”Vår patch övervinner många av de utmaningar som mikronålplåster står inför för vaccinleverans, den huvudsakliga metoden som har testats genom åren, och vår effektivitet och brist på toxicitet gör mig upphetsad över utsikterna till en produkt som kan få enorma konsekvenser för global hälsa.”
vanlig hudsjukdom banar väg för nålfri influensaskott
att transportera stora molekyler som influensavaccinproteiner över huden är svårt att göra, eftersom huden är avsedd att hålla saker ur kroppen, för att inte släppa in dem. Studieteamet tog lärdomar från forskning och behandling av en vanlig inflammatorisk hudsjukdom för att övervinna detta hinder och informera deras influensavaccin patch strategi.
hos patienter med eksem eller atopisk dermatit är hudbarriären läckande, vilket gör att pollen, mögel och en mängd andra allergener kan komma in genom huden och kännas av immunsystemet. Lisa A. Beck, M. D., motsvarande författare och dekan Professor i dermatologi vid University of Rochester Medical Center upptäckte att uttrycket av ett protein som kallas claudin-1 hjälper till att upprätthålla barriärstyrka och minska hudens permeabilitet. Claudin – 1 reduceras signifikant hos eksempatienter (därav den läckande hudbarriären) jämfört med individer utan sjukdomen.
i tidigare forskning fann Beck att minskande claudin-1-uttryck i hudceller från friska givare gjorde huden mer permeabel. Beck, Miller och första författaren Matthew Brewer, Ph. D., undrade om de kunde använda denna inducerade permeabilitet för att få ett influensavaccin virus genom huden. Nyckeln skulle vara att störa hudbarriären tillräckligt länge för att leverera viruset, men inte så länge att släppa in oönskade saker.
hur det fungerar: dermatologi, Kemi och vaccinbiologi kolliderar
Miller, en kemist, arbetade med Brewer, som utbildades i vaccinbiologi och immunologi, för att utveckla syntetiska peptider som binder till och hämmar claudin-1 i ett försök att öppna upp hudbarriären. De testade sina formuleringar i mänskliga hudceller och identifierade en peptid som störde barriären utan några toxiska effekter.
därefter designade de en lapp innehållande syntetisk peptid och ett rekombinant influensavaccin och testade två scenarier. I det första placerade de plåstret på möss för att prima immunsystemet och administrerade därefter ett intramuskulärt influensaskott för att öka immuniteten. I det andra gjorde de motsatsen och levererade ett intramuskulärt influensaskott först för att prima immunsystemet följt av plåstret för att öka immuniteten.
i båda scenarierna placerade de influensavaccinplåstret, som ser ut som en liten bit tejp, på baksidan av möss och lämnade om det för så lite som 18 och så länge som 36 timmar. Plåstret öppnade effektivt hudbarriären, mätt genom vattenförlust genom huden.
när plåstret placerades först var det inte ett signifikant immunsvar, vilket tyder på att det kanske inte är effektivt att ta ett influensa na-barn som inte har fått ett influensaskott eller utsatts för viruset för adekvat skydd. Men det initierade ett robust immunsvar (mätt av en ökning av antikroppar mot influensavaccin-viruset) när det följde det intramuskulära skottet, vilket tyder på att det kan öka befintlig immunitet för alla sex månader eller äldre som har vaccinerats och/eller utsatts för viruset (efterliknar vad som händer när vi får säsongsinfluensa skott år efter år).
viktigt var att laget inte såg några fysiska förändringar i huden under den tremånadersperiod som mössen observerades, vilket innebär att den korta barriärstörningen inte ökade risken för infektion.
” när vi applicerade plåstret med peptiden blev mushuden permeabel under en kort tid”, säger Brewer, en postdoktor i både Beck och Miller labs. ”Men så snart plåstret togs bort började hudbarriären att stängas. Vi såg signifikanta skillnader så tidigt som en timme efter borttagning, och efter 24 timmar var huden tillbaka till normal, vilket är bra nyheter ur säkerhetssynpunkt.”
förbättrad vaccinleverans för global hälsa
nuvarande nålbaserade vacciner är effektiva men kräver att medicinsk personal levererar, genererar biohazards (sharps) som kräver bortskaffande och orsakar patienter smärta och ångest – alla hinder för leverans i utvecklingsländer, som är de områden som har störst behov.
”dessa länder har inte arbetskraften att vaccinera hela populationer,” sade Beck. ”Utöver det finns det en aversion mot vården i många av dessa samhällen. En nål är smärtsam, den är invasiv, och det gör saker svårare när du har att göra med en kulturell bias mot förebyggande medicin.”
en influensavaccin patch kan ge ett icke-invasivt sätt att administrera vacciner snabbt och billigt till ett stort antal människor.
” om du vill vaccinera en by i Afrika vill du inte göra det med nålar, ” tillade Miller. ”En lapp behöver inte kylas, den kan appliceras av någon, och det finns inga bekymmer om bortskaffande eller nålar som återanvänds.”
Vad är nästa?
det finns mycket mer arbete att göra på influensavaccinplåstret, inklusive ytterligare djurstudier för att hjälpa laget att optimera den tid plåstret måste förbli på huden för att på lämpligt sätt öka immunsvaret. Teamet hoppas kunna genomföra mänskliga försök i framtiden och tror att om plåstret är effektivt hos människor kan det fungera för sjukdomar för vilka det redan finns ett nålbaserat vaccin.
forskningen finansierades av ett teknikutvecklingsbidrag från UR Ventures och bidrag från National Institutes of Health. Förutom Miller, Beck och Brewer bidrog Elizabeth Anderson, Radha Pandya, Anna Debenedetto, Takeshi Yoshida, Tom Hilimire och Luis Martinez-Sobrido till studien. Två av de syntetiska peptiderna som utvecklats av teamet är patenterade och två är under ett preliminärt patent.
# # #
University of Rochester Medical Center är hem för cirka 3000 individer som bedriver forskning om allt från cancer och hjärtsjukdomar till Parkinsons, pandemisk influensa och autism. Spridda över många centra, institut och laboratorier har våra forskare utvecklat terapier som har förbättrat människors hälsa lokalt, i regionen och över hela världen. För att lära dig mer, besök www.urmc.rochester.edu/research.