Robienie igieł niepotrzebnych

Ukłucie igłą to ból, ale chroni nas przed mnóstwem drobnoustrojów. Dzieci w Stanach Zjednoczonych wytrzymują aż 14 zastrzyków szczepionek do 16 roku życia. Dorośli są zaszczepieni, aby zapobiec grypie i tężcowi; podróżnicy uzbrajają się przeciwko cholerze, tyfusowi i innym chorobom.

Chociaż wtryskiwanie to uświęcony tradycją sposób dostarczania towarów, ma on istotne wady. Sprzęt do iniekcji może czterokrotnie zwiększyć koszt pojedynczego szczepienia. Strach przed igłą zmniejsza przestrzeganie harmonogramów szczepień w krajach rozwiniętych. W krajach rozwijających się ponowne użycie strzykawek powoduje rozprzestrzenianie się chorób, a brak chłodzenia ogranicza dostępność szczepionek. Rzeczywiście, powaga tych problemów skłoniła niedawno Światową Organizację Zdrowia (WHO) do wypowiedzenia wojny niebezpiecznym zastrzykom i wezwania do opracowania szczepionek doustnych i donosowych.

Ta historia była częścią naszego wydania z września 1998 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Wstrzykiwane szczepionki królują po części dlatego, że naukowcy rozumieją, jak działają. Wprowadzenie szczepionki pod skórę lub do mięśni wywołuje odporność ogólnoustrojową: we krwi krążą przeciwciała ochronne. Podawanie szczepionki doustnie wyzwala odporność na wilgotne powierzchnie śluzówki, takie jak te, które wyścielają usta, nos i drogi rozrodcze, ale proces ten został znacznie mniej dobrze poznany, mówi Robert Edelman, zastępca dyrektora ds. badań klinicznych w Centrum Szczepionek Uniwersytetu Maryland. Rozwój w Baltimore. Ale kiedy epidemia AIDS wybuchła na początku lat 80., zmusiła naukowców do rozpoczęcia odkrywania zawiłości odporności śluzówki.

W ciągu ostatnich pięciu do dziesięciu lat naukowcy dowiedzieli się, w jaki sposób drobnoustroje, które dostają się do organizmu przez powierzchnie śluzówki, mogą być blokowane przez szczepionki śluzówkowe. Uzbrojony w nową wiedzę, kilkanaście firm zajmujących się technologiami szczepionek ma nadzieję, że igła do immunizacji stanie się bezużyteczna i zastąpi ją aerozolami do nosa, kroplami do nosa, płynami smakowymi, plastrami na skórę i jadalne rośliny z dodatkiem szczepionek. Podczas gdy niektórzy wciąż testują produkty w laboratorium, inni już pokonali przeszkody w procesie zatwierdzania Food and Drug Administration (FDA). W ciągu najbliższych kilku lat jako pierwsza pojawi się na rynku szczepionka doustna chroniąca dzieci przed biegunką rotawirusową oraz spray do nosa, który jest alternatywą dla szczepionki przeciw grypie.

Chociaż każda nowa szczepionka kosztuje od 50 do 200 milionów dolarów na badania i rozwój, potencjalny zwrot jest ogromny. Na przykład producenci szczepionki przeciwko rotawirusom przewidują roczną sprzedaż na całym świecie do 250 milionów dolarów. Inna firma szacuje, że klienci mogą wydać kilka miliardów dolarów każdego roku na szczepionkę donosową przeciwko Shigella, bakterii wywołującej biegunkę. Ze swojej strony Edelman ma nadzieję, że przyjazne dla użytkownika systemy dostarczania poprawią wskaźnik szczepień dziecięcych w czasie, gdy milion amerykańskich dzieci nie otrzymało zalecanych szczepień. Dzieci muszą zrobić tyle ujęć, że zmniejsza to ich zgodność, mówi Edelman. Potrzebne są nowe systemy dostarczania.

Bramkarz przy drzwiach

Głównym celem szczepionek bez iniekcji jest rozległa przestrzeń błon śluzowych organizmu. Połączone komórki śluzowe pokrywają powierzchnię około półtora kortu tenisowego, wyścielając drogi oddechowe i żołądkowo-jelitowe, drogi moczowe i genitalne, a nawet powieki. Odporność błony śluzowej jest pierwszą linią obrony organizmu, ponieważ 90 procent infekcji zaczyna się w miejscach błony śluzowej. Takie powszechne infekcje jak zapalenie płuc, ból gardła, grypa, choroby biegunkowe, wrzody i choroby przenoszone drogą płciową zaczynają się na powierzchni błony śluzowej.

Uodpornienie śluzówki skłania układ odpornościowy do wytwarzania dwóch rodzajów przeciwciał w różnych obszarach ciała: silnych przeciwciał IgA na powierzchni śluzówki i przeciwciał IgG w krwiobiegu. W przeciwieństwie do tego, wstrzykiwane szczepionki wyzwalają we krwi tylko przeciwciała IgG. Wywołując odpowiedź IgA, szczepionki śluzówkowe chronią organizm przed inwazyjnymi patogenami, zanim dotrą do narządów wewnętrznych i uszkodzą je. Ochrona w postaci wstrzykniętej szczepionki indukującej IgG pojawia się dopiero po rozpoczęciu infekcji.

Szczepionka śluzówkowa może przybierać różne formy. Aerozole do nosa, krople do nosa lub oczu, kapsułki, płyny i czopki doodbytnicze lub dopochwowe to wszystkie możliwe nośniki szczepień – niektóre z nich są wyraźnie bardziej praktyczne i smaczniejsze niż inne. Na szczęście, jak mówi David Burt, wiceprezes ds. badań w Intellivax International Inc. z siedzibą w Montrealu, układ odpornościowy błony śluzowej jest ze sobą połączony, więc szczepionki podawane w dogodnym miejscu na śluzówce chronią również inne obszary ciała.

Strzał w nos

Jedną z pierwszych szczepionek, która trafi do nozdrzy pacjentów, będzie prawdopodobnie FluMist, spray do nosa skierowany przeciwko wirusom grypy. Zarówno dzieci, jak i zdrowi dorośli mogą wkrótce otrzymać coroczne zastrzyki przeciw grypie za pomocą tego podobnego do strzykawki urządzenia z rozpylaczem aerozolu, w którym powinna znajdować się igła. Urządzenie dostarcza żywego, ale osłabionego wirusa grypy, który rośnie tylko w niższych temperaturach przewodów nosowych. Tam szczepionka pobudza układ odpornościowy błony śluzowej, aby powstrzymać wirusy grypy wywołujące choroby, zanim zdołają zaatakować nos i górne drogi oddechowe.

FluMist wypadł dobrze w badaniach klinicznych — zapewnia 93% ochrony przed grypą u dzieci, z łagodnymi skutkami ubocznymi (katar lub ból gardła), które trwają około dnia. Ale nowa szczepionka może mieć również inny, bardziej pozytywny efekt uboczny. Zmniejsza liczbę infekcji ucha związanych z grypą o 98 procent. Infekcje ucha wysyłają amerykańskie dzieci do pediatry ponad 31 milionów razy każdego roku, a większość z nich otrzymuje antybiotyki; Szczepienie dzieci przeciwko grypie może wpłynąć na nadużywanie antybiotyków i wynikający z tego wzrost bakterii lekoopornych.

Aviron, kalifornijska firma, która opracowuje FluMist, złożyła tego lata wniosek o zatwierdzenie przez FDA szczepionki na grypę nosową. Firma ma nadzieję, że FluMist będzie dostępny na czas sezonu grypowego 1999.

W dół przełyku

Inną oczywistą drogą do szczepionek nie do wstrzykiwania jest przejście w dół. Jednak szczepionki doustne napotykają na trudne przeszkody. Muszą przetrwać trudne środowisko żołądka i jelit. Ponadto przewód pokarmowy jest narażony na wiele wyzwań immunologicznych związanych z pożywieniem, mówi Peter Nara, prezes Międzynarodowego Towarzystwa Szczepionek i dyrektor ds. Badań i Rozwoju w start-upie Biological Mimetics w stanie Maryland. W rezultacie wyściółka przewodu pokarmowego ma tendencję do pomijania bodźców immunologicznych, takich jak szczepionki. Jak mówi Nara, każda działająca tam szczepionka działa przeciwko ratuszowi.

Pomimo tych przeszkód, nowe szczepionki przeciwko chorobom tak odmiennym jak dur brzuszny i rak żołądka zostaną wkrótce połknięte. Jednym z pierwszych najprawdopodobniej będzie RotaShield, opracowany w celu ochrony małych dzieci przed ciężką biegunką wywoływaną przez rotawirusy. Prawie milion dzieci umiera rocznie z powodu infekcji rotawirusem w krajach rozwijających się, a jego forma doustna może ułatwić dystrybucję RotaShield w tych regionach. W Stanach Zjednoczonych 3 miliony przypadków biegunki rotawirusowej odpowiada rocznie za 500 000 wizyt lekarskich, 100 000 hospitalizacji i 100 zgonów, co kosztuje system opieki zdrowotnej 1,4 miliarda dolarów w kosztach bezpośrednich i pośrednich.
Albert Kapikian i jego koledzy zaczęli majstrować przy doustnej szczepionce przeciwko rotawirusowi w 1980 roku. Nigdy nawet nie rozważaliśmy możliwości podania wstrzyknięcia, mówi Kapikian, kierownik sekcji epidemiologicznej Laboratorium Chorób Zakaźnych, będącego częścią Narodowego Instytutu Alergii i Zakaźnych Choroby. Stworzenie doustnej szczepionki przeciwko wirusowi jelitowemu było naturalną drogą.

Aby uchronić szczepionkę przed zniszczeniem w kwaśnym środowisku żołądka, dzieci we wczesnych badaniach wypijały mleko (środek neutralizujący kwasy) pół godziny przed szczepieniem. W ostatecznej postaci szczepionka jest liofilizowana, a następnie mieszana z niewielką ilością słonego buforu, który ją chroni. W jelitach wirus namnaża się wystarczająco długo, aby wytworzyć ochronne przeciwciała śluzówkowe – jedynym skutkiem ubocznym jest łagodna, krótkotrwała gorączka. Dowód tkwi w budyniu – lub w ochronie – która była doskonała, mówi Kapikian; szczepionka zmniejsza częstość występowania ciężkiej biegunki rotawirusowej nawet o 90 procent. Licencjonowany przez Wyeth-Ayerst Laboratories, RotaShield oczekuje na zatwierdzenie przez FDA. Szczepionka, która będzie polecana wszystkim dzieciom w wieku 2, 4 i 6 miesięcy, zyskała już poparcie Centers for Disease Control, American Academy of Pediatrics i WHO.

Szczepionka Warzywa

Wraz z pojawianiem się wiedzy na temat układu odpornościowego błony śluzowej, pojawiły się również narzędzia inżynierii genetycznej, które umożliwiają naukowcom wprowadzanie cząsteczek szczepionki do roślin. Następnym logicznym krokiem było zbadanie, czy rośliny spożywcze przenoszące szczepionki mogą uodpornić przewód pokarmowy. Według Williama Langridge'a, biologa molekularnego z kalifornijskiej Loma Linda School of Medicine, narzędzia i wiedza zbiegły się, co w naturalny sposób poprowadziło nas na tę ścieżkę.

Langridge przekształcił plebejskiego ziemniaka w szczepionkę przeciwko cholerze, dodając geny dla toksyny cholery. U myszy, które jadły surowe ziemniaki, toksyna wiązała komórki w jelitach i wyzwalała produkcję przeciwciał przeciwko cholerze. Aby uatrakcyjnić ziemniaki, Langridge ugotował małe kostki swoich specjalnych kiełków, aż, co zaskakujące, co najmniej połowa szczepionki pozostała aktywna. Podejrzewa, że ​​metody szybkiego gotowania, takie jak smażenie w głębokim tłuszczu, mogą zachować więcej szczepionek. (Wyobraź sobie szczepienie z paczki chipsów lub talerza frytek.) Eksperymenty Langridge'a wzbudziły zainteresowanie firm biotechnologicznych, ale jest zbyt wcześnie w negocjacjach, by je zidentyfikować, mówi.

Ziemniaki są podstawą diety w Peru, Boliwii i Indiach – w krajach, w których cholera powoduje odwadniającą biegunkę i śmierć – więc ziemniaki są dobrą rośliną docelową – mówi Langridge. Obliczył, że jedzenie jednego gotowanego ziemniaka tygodniowo przez miesiąc powinno uchronić przed cholerą. W przypadku upadku ochrony mogą być potrzebne szpule wspomagające. Rośliny spożywcze przybliżają nas do osiągnięcia taniej, wygodnej, skutecznej i bezpiecznej strategii zapobiegania zakaźnym chorobom jelit (jelit), mówi Langridge. Uprawiane lokalnie w krajach rozwijających się, jadalne szczepionki mogą ominąć problemy związane z transportem i chłodzeniem, które utrudniają skuteczne programy szczepień.

Podczas gdy naukowcy z Instytutu Badań nad Roślinami Boyce Thompsona na Uniwersytecie Cornell (BTI) również eksperymentowali ze szczepionkami na bazie ziemniaków, teraz zwracają uwagę na rośliny częściej spożywane na surowo. Ziemniaki były uprawą słuszną, mówi Hugh Mason, naukowiec Cornell, ale banany i pomidory wyglądają bardziej obiecująco do spożycia przez ludzi.

W czerwcu BTI ogłosiło podpisanie umowy badawczej i licencyjnej z Axis Genetics, firmą biofarmaceutyczną z Cambridge w Anglii. Axis będzie wspierać badania BTI nad szczepionkami spożywczymi przez trzy lata, w zamian za wyłączne wykorzystanie technologii BTI.

Powrót do plastra

Być może najbardziej niezwykłe szczepionki na wczesnym etapie rozwoju to te, które przechodzą przez skórę – jak to robią zastrzyki – ale bez igły. Kilka grup, w tym Iomai Corp. w Waszyngtonie, pracuje nad bezbolesnym sposobem poradzenia sobie z tą tradycyjną drogą. Naukowcy z Iomai dodali toksynę cholery do szczepionek przeciw błonicy i tężcowi i wcierali ją w skórę ogolonych myszy. Kombinacja aktywuje komórki Langerhansa w skórze, jedne z najpotężniejszych znanych komórek odpornościowych. Myszy wytwarzały we krwi przeciwciała przeciwko błonicy i tężcowi.

Proces ten, znany jako immunizacja przezskórna, może być szczególnie przydatny, biorąc pod uwagę dużą powierzchnię skóry i jej silne komórki odpornościowe, mówi Gregory Glenn, dyrektor naukowy Iomai. Ostatecznie miksturę stymulującą odporność można włączyć do bandaży lub plastrów. Zamiast wychodzić z gabinetu lekarskiego z plastrem na ranę kłute po szczepieniu, pacjent może wrócić do domu nosząc samą szczepionkę. To ekscytująca możliwość, ale musimy się jeszcze wiele nauczyć, zauważa Edelman z University of Maryland. Na przykład naukowcy nie wiedzą nawet, jak szczepionka przechodzi przez skórę. Badania mające na celu przetestowanie nowej metody na ludziach dopiero się rozpoczynają.

ukryć