Чи знаєте Ви, де і коли з'явилися перші голки і шприци? У 1853 році в Королівському терапевтичному коледжі в декількох кілометрах від Единбурга шотландець Олександр Вуд зареєстрував свій найперший патент на голку і шприц. Ось цей запатентований зразок. Найбільше дивує те, що він виглядає практично ідентично голці, яку ми використовуємо сьогодні.
Давайте звернемося до сфери вакцин. Більшість з них вводяться за допомогою голки і шприца - цієї технології 160 років. Слід віддати їй належне: у багатьох сенсах вакцини - успішна технологія. Після чистої води і санації, вакцинація - технологія, найбільше збільшила тривалість життя. Це факт, який дуже складно перевершити.
Але так само як і у будь-який інший технології, у вакцин є свої недоліки, і голка зі шприцом - ключовий момент цієї розповіді, цієї старої технології. Давайте почнемо з очевидного: багатьом з нас не подобаються голки і шприци. Більш того, у 20% населення є щось, зване тріпанофобія, - боязнь уколів. Це більш, ніж просто неприязнь, це активне уникнення щеплень через страх до уколів. Що проблематично з огляду на масового застосування вакцин.
Друга ключова проблема - пошкодження, отримані від використання голок. Згідно зі статистикою ВООЗ, 1,3 мільйона смертей на рік відбуваються в результаті подальшого інфікування місць введення вакцин.
Але крім цих двох загальновідомих недоліків існує ще два, про які Ви навряд чи чули. Перший: вважається, що вони затримують розвиток наступного покоління вакцин в сенсі реакції на них імунної системи. Другий: вони можуть стати причиною проблеми "холодній логістиці", на розгляді якої ми зупинимося далі.
Доктор Не знайдено Кендал поділився тим, над чим він і його команда працюють в Університеті Квінсленда в Австралії. Це технологія під назвою Nanopatch, спрямована на вирішення цих чотирьох проблем:
- Ось зразок Nanopatch. Неозброєним оком ми бачимо лише квадратик розміром меншу поштової марки, але під мікроскопом нам видно тисячі маленьких виступів, невидимих для людського ока. Їх майже 4 000 на цьому конкретному квадраті. Я спроектував ці виступи так, щоб вони виконали ключову роль - спрацювалися з імунною системою шкіри. Це дуже важлива функція, вбудована в Nanopatch.
Ми створюємо Nanopatch методом, званим глибоке реактивне іонне травлення. Цей метод був запозичений у напівпровідникової промисловості, отже він низькозатратний і може бути використаний у виробництві величезної кількості матеріалу.
Ми використовуємо вакцини як сухе покриття виступів Nanopatch, який прикладаємо до шкіри. Найпростіший приклад використання - на пальці. Однак пальці не завжди зручні, тому ми винайшли аплікатор. Це дуже простий пристрій, можна назвати його "розумний палець". Пристрій управляється пружинним приводом. Ми придумали наступне: при прикладанні Nanopatch до шкіри - (Клік) - відразу відбувається кілька подій. По-перше, виступи "Нанопатча" проходять через щільний зовнішній шар, і вакцина дуже швидко вивільняється - по суті, менш, ніж за хвилину. Потім можна зняти Nanopatch і викинути. І, звичайно, можна повторно використовувати сам аплікатор.
Тепер у Вас є уявлення про те, що таке Nanopatch, і відразу ж зрозумілі його ключові переваги. Ми говорили про те, що він не має на увазі використання голки, - ці виступи Вам навіть не розгледіти. Таким чином ми вирішуємо проблему тріпанофобіі.
Давайте трохи відсторонився і подумаємо про інші двох дійсно важливих переваги: перше - поліпшені імунні реакції завдяки способу введення, друге - позбавлення від "холодної ланцюга".
Почнемо з першого, з ідеї імуногенності. Буде потрібно трохи часу, щоб зрозуміти її, але я постараюся пояснити простими словами. Давайте трохи відвернемося і розберемося, як працюють вакцини. Їх дія полягає у впровадженні в тіло антигену, який є безпечною формою бактерії. Ця бактерія як би обманює тіло, примушуючи його виробляти імунну реакцію, вивчаючи і запам'ятовуючи, як поводитися з "незваних гостей". Коли з'явиться справжній "зловмисник", організм негайно відреагує завченим способом і нейтралізує інфекцію.
Сьогодні все це здійснюється за допомогою голки і шприца. Більшість вакцин вводяться саме таким способом - шляхом цієї старої технології. Але є думка, що голка затримує імунну реакцію; вона упускає зону "найкращого сприйняття" на шкірі. Щоб пояснити цю думку, нам доведеться відправитися в подорож по шкірі, взявши один з цих виступів і приклавши Nanopatch до шкіри. Ми побачимо дані на зразок цих. Це реальні дані. Ось ця штучка - один з виступів Nanopatch, прикладеного до шкіри, а ці кольори - різні шари. Для подання масштабу: якби тут була показана голка, вона була б занадто велика. У 10 разів більше розміру цього екрану і проникає в 10 разів глибше теж. Вона абсолютно поза сітки. Ви тут же бачите ці виступи, що увійшли в шкіру. Цей червоний шар - щільний зовнішній шар мертвої шкіри, а коричневий і пурпурний шари щільно набиті імунними клітинами. Як приклад, в коричневому шарі є конкретний тип клітин, званий клітини Лангерганса. Кожен квадратний міліметр нашого тіла заповнений клітинами Лангерганса - імунними клітинами. Але є й інші, які ми не розмістили на цьому малюнку. Ви бачите, що Nanopatch дійсно глибоко проходить в шкіру. Метою є тисячі і тисячі цих клітин, що знаходяться в межах шару завтовшки в волосся на поверхні шкіри.
Як людина, винайшла і запатентував Nanopatch, я знаходжу це дуже надихаючим. Ну і що з того? Що з того, що ми націлилися на ці клітини? Що це означає в світі вакцин? Світ вакцин стає краще, систематичніше. Однак все ж важко точно сказати, чи буде працювати вакцина, до тих пір, доки Ви не засукаєте рукава, зробите укол і почекаєте. Навіть сьогодні це гра в рулетку.
При розробці методики нам теж довелося грати в неї. Ми взяли вакцину від грипу, застосували її до Nanopatch, доклали Nanopatch до шкіри і стали чекати - і все це на живій тварині. Ми почекали місяць, і ось що ми виявили. Це слайд, що показує імунні реакції, які ми викликали Nanopatch, в порівнянні з уколом, що викликала їх в м'язі. На горизонтальній осі вказана доза в нанограммах. На вертикальній осі - згенерувала імунна реакція. А ось ця пунктирна лінія позначає захисний поріг. Якщо ми вище цієї лінії, реакція передбачається захисної; якщо нижче - то немає. Червона лінія в основному нижче цієї кривої, і на ділі є тільки одна точка, отримана за допомогою голки в захисній зоні, і це при високій дозі в 6 000 нанограмм. Але зверніть увагу на цю абсолютно відрізняється криву, яку ми бачимо у вигляді цієї блакитної лінії. Це результати Nanopatch. Введена Nanopatch доза - це зовсім інша імуногенна крива. Вельми підбадьорлива можливість. Раптово у нас з'явився новий важіль в світі вакцин. Ми можемо використовувати його так: взяти ефективну, але занадто дорогу вакцину і отримати захист, використовуючи соту частку дози, необхідної при введенні голкою. Так вартість 10-ти доларової вакцини знижується до 10 центів, що неймовірно важливо в країнах світу, що розвивається.
Але є й інший кут зору: можна взяти вакцину, яка поки що не працює, і помістити її вище цього порогу, зробивши її захищає. А в світі вакцин це, звичайно ж, важливо. Давайте поговоримо про три найбільш серйозних захворюваннях: ВІЛ, малярія, туберкульоз. Саме вони стають причиною смерті 7 мільйонів чоловік в рік, а дієвої вакцини немає ні від однієї з них. Nanopatch, можливо, може сприяти появі такої вакцини. Ми можемо натиснути на цей "важіль", щоб "виштовхнути" потенційні вакцини вище лінії. В моїй лабораторії ми працювали з багатьма іншими вакцинами, які дали нам реакції і криві, схожі на ту, яку ми отримали з грипом.
Тепер мені б хотілося перевести розмову на інший ключовий недолік сьогоднішніх вакцин - необхідність управління "холодної ланцюгом". Як випливає з назви, "холодна ланцюг" - це необхідність зберігання вакцин одразу після виробництва і на всьому шляху до моменту застосування охолодженими. Це обумовлює деякі логістичні труднощі, але способи цього домогтися існують. Це кілька критичний випадок, але він допомагає проілюструвати логістичні складності в конкретних скудноресурсних умовах, зрозуміти, як в таких умовах буває складно доставляти вакцину охолодженої і підтримувати "холодну ланцюг". Якщо вакцина дуже тепла, вона може не спрацювати, але цікаво, що якщо вона занадто холодна, тоді вона теж може не спрацювати.
Ставки високі. За даними ВООЗ, в Африці ефективність близько половини використовуваних вакцин зводиться до нуля через те, що в якийсь момент "холодна ланцюг" обірвалася. Це велика проблема, пов'язана з голкою і шприцом. У шприці використовується рідка вакцина, якою постійно необхідно охолодження.
Ключова особливість Nanopatch - вакцина в сухому стані. Коли вона знаходиться в такому стані, охолодження не потрібно. В моїй лабораторії ми продемонстрували, що ми можемо підтримувати зберігання вакцини при +23 ° С протягом більше року без втрати її ефективності. Це дуже важливе поліпшення. І що важливо, цим ми остаточно і безповоротно довели роботу Nanopatch в лабораторних умовах. Як вченому, мені це дуже подобається, я люблю науку. Однак як інженер, біомедичний інженер, і також як людина, я не буду задоволений, поки ми не будемо володіти "Нанопатч" з лабораторії і не забезпечимо їм величезна кількість людей по всьому світу, особливо тих, кому він потрібен найбільше.
Ми почали це подорож в досить незвичайній манері. Ми почали з Папуа - Новій Гвінеї.
Держава Папуа - Нова Гвінея - приклад країни світу, що розвивається. Вона приблизно такого ж розміру, як і Франція, але вона страждає від великого числа ключових недоліків світу вакцин наших днів. Ось логістика: в країні є тільки близько 800 холодильників для підтримки вакцин охолодженими. Багато з них старі, як ось цей в Порт-Морсбі, багато ламаються, і більшість розташоване не в горах, де вони найбільше потрібні. Це проблема. До того ж в Папуа - Нова Гвінея найбільший в світі відсоток захворювань ВПЛ - папіломавірус людини, здатний викликати рак шийки матки. Все ж ці вакцини недоступні в великих кількостях, так як вони занадто дорогі. З цих двох причин, з огляду на особливості Nanopatch, ми ввійшли в цю сферу і працювали з Nanopatch, привезли його в Папуа - Нову Гвінею, і я коротко розкажу про це.
.
