Gør nåle unødvendige

Nålestikket er en smerte, men det beskytter os mod et væld af mikrober. Børn i USA tåler så mange som 14 vaccineindsprøjtninger, når de er 16. Voksne bliver immuniseret for at afværge influenza og stivkrampe; rejsende ruster sig mod kolera, tyfus og andre sygdomme.

Selvom injektion er et hævdvundet middel til at levere varerne, har det betydelige ulemper. Injektionsudstyr kan firdoble prisen på en enkelt vaccination. Frygt for nålen reducerer overholdelse af vaccinationsplaner i udviklede lande. I udviklingslandene spreder genbrug af sprøjter sygdom, og mangel på køling begrænser tilgængeligheden af ​​vacciner. Alvoren af ​​disse problemer fik for nylig Verdenssundhedsorganisationen (WHO) til at erklære krig mod usikre injektioner og til at opfordre til udvikling af orale og nasale vacciner.

Denne historie var en del af vores september-udgave fra 1998

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Injicerede vacciner regerer delvist, fordi forskere forstår, hvordan de virker. Indføring af en vaccine under huden eller i musklen fremkalder systemisk immunitet: Beskyttende antistoffer cirkulerer i blodet. Indgivelse af vaccinen oralt udløser immunitet på fugtige slimhindeoverflader, såsom dem, der beklæder mund, næse og kønsorganer, men processen er blevet langt mindre godt forstået, siger Robert Edelman, associeret direktør for klinisk forskning ved University of Marylands Center for Vaccine Udvikling i Baltimore. Men da AIDS-epidemien ramte i begyndelsen af ​​1980'erne, tvang den forskere til at begynde at optrevle forviklingerne af slimhindeimmunitet.

I de sidste fem til 10 år har forskere erfaret, hvordan mikrober, der kommer ind i kroppen via slimhindeoverflader, kan blokeres af slimhindevacciner. Bevæbnet med ny viden håber mere end et dusin vaccineteknologivirksomheder at gøre immuniseringsnålen overflødig og erstatte den med næsespray, næsedråber, væsker med smag, hudplastre og spiselige planter med vaccine. Mens nogle stadig tester produkter i laboratoriet, har andre allerede hoppet over forhindringerne for Food and Drug Administrations (FDA) godkendelsesproces. En oral vaccine, der beskytter børn mod rotaviral diarré, og et næsespray-alternativ til influenzasprøjte, foretrækkes af at komme på markedet først i løbet af de næste par år.

Selvom hver ny vaccine kommer med et forsknings- og udviklingspris på $50 millioner til $200 millioner, er den potentielle tilbagebetaling enorm. Producenterne af rotavirus-vaccinen forventer for eksempel et årligt verdensomspændende salg på op til 250 millioner dollars. Et andet firma vurderer, at kunderne hvert år kunne udbetale flere milliarder dollars for en næsevaccine mod Shigella, en diarréfremkaldende bakterie. På sin side håber Edelman, at brugervenlige leveringssystemer vil forbedre antallet af børnevaccinationer på et tidspunkt, hvor 1 million amerikanske børn ikke har fået deres anbefalede vaccinationer. Børn skal få så mange skud, det skærer ned på overholdelse, siger Edelman. Der er behov for nye leveringssystemer.

En udsmider ved døren

Hovedmålet for ikke-injicerede vacciner er kroppens store flade af slimhinder. Kombinerede slimceller dækker et areal svarende til omkring halvanden tennisbaner, der forer luftveje og mave-tarmkanaler, urinveje og kønsorganer - selv øjenlågene. Slimhindeimmunitet er kroppens forreste forsvarslinje, da 90 procent af infektionerne starter ved slimhinderne. Sådanne almindelige infektioner som lungebetændelse, ondt i halsen, influenza, diarrésygdomme, sår og seksuelt overførte sygdomme begynder alle på slimhindernes overflader.

Slimhindeimmunisering får immunsystemet til at producere to typer antistoffer i forskellige områder af kroppen: kraftige IgA-antistoffer ved slimhindeoverflader og IgG-antistoffer i blodbanen. I modsætning hertil udløser injicerede vacciner kun IgG-antistoffer i blodet. Ved at fremkalde IgA-responset beskytter slimhindevacciner kroppen mod indtrængende patogener, før de når og beskadiger indre organer. Beskyttelsen af ​​en IgG-inducerende injiceret vaccine træder først i kraft efter en infektion starter.

En slimhindevaccine kan have en række forskellige former. Næsespray, næse- eller øjendråber, kapsler, væsker og rektale eller vaginale stikpiller er alle mulige midler til vaccination - nogle klart mere praktiske og velsmagende end andre. Heldigvis, siger David Burt, vicepræsident for forskning hos Montreal-baserede Intellivax International Inc., er slimhindeimmunsystemet indbyrdes forbundet, så vacciner påført på et bekvemt slimhindested beskytter også andre områder af kroppen.

Et skud i næsen

En af de første vacciner, der kommer ind i patienternes næsebor, vil sandsynligvis være FluMist, en næsespray rettet mod influenzavirus. Både børn og raske voksne kan snart få deres årlige influenza-skud fra denne sprøjte-lignende enhed med en aerosolsprøjte, hvor nålen burde være. Enheden afgiver en levende, men svækket, influenzavirus, der kun vokser ved de køligere temperaturer i næsepassagerne. Der forbereder vaccinen slimhindeimmunsystemet til at stoppe sygdomsfremkaldende influenzavirus, før de kan tage fat i næsen og de øvre luftveje.

FluMist har gjort det godt i kliniske forsøg - det giver 93 procent beskyttelse mod influenza hos børn med milde bivirkninger (løbende næse eller ondt i halsen), der varer en dag eller deromkring. Men den nye vaccine kan også have en anden og mere positiv bivirkning. Det reducerer antallet af influenza-relaterede øreinfektioner med 98 procent. Øreinfektioner sender amerikanske børn til børnelægen mere end 31 millioner gange hvert år, og de fleste af disse børn modtager antibiotika; vaccination af børn mod influenza kan gøre et indhug i dette overforbrug af antibiotika og den deraf følgende stigning af lægemiddelresistente bakterier.

Aviron, det californiske firma, der udvikler FluMist, ansøgte om FDA-godkendelse til næseinfluenza-indsprøjtning denne sommer. Virksomheden håber at gøre FluMist tilgængelig i tide til influenzasæsonen 1999.

Ned ad Gullet

En anden oplagt vej for ikke-injicerbare vacciner er nede i lugen. Men orale vacciner står over for hårde forhindringer. De skal overleve det barske miljø i maven og tarmene. Derudover ser fordøjelseskanalen en masse immunologiske udfordringer fra fødevarer, siger Peter Nara, formand for International Society for Vaccines og direktør for R&D hos Maryland start-up Biological Mimetics. Som et resultat har slimhinden i kanalen en tendens til at overse immunstimuli såsom vacciner. Enhver vaccine, der opererer der, virker mod Rådhuset, ifølge Nara.

På trods af disse forhindringer vil nye vacciner mod så forskellige sygdomme som tyfus og mavekræft snart blive slugt. En af de første vil højst sandsynligt være RotaShield, udviklet til at beskytte små børn mod den alvorlige diarré forårsaget af rotavirus. Næsten 1 million børn dør årligt af rotavirusinfektioner i udviklingslande, og dets orale form kan gøre RotaShield lettere at distribuere i disse regioner. I USA tegner 3 millioner tilfælde af rotaviral diarré sig årligt for 500.000 lægebesøg, 100.000 indlæggelser og 100 dødsfald, hvilket koster sundhedssystemet 1,4 milliarder dollars i direkte og indirekte omkostninger.
Albert Kapikian og hans kolleger begyndte at pille ved den orale rotavirusvaccine i 1980. Vi har aldrig engang overvejet muligheden for en injektionsvej, siger Kapikian, leder af epidemiologisk afdeling af Laboratory of Infectious Diseases, en del af National Institute of Allergy and Infectious. Sygdomme. At lave en oral vaccine mod en tarmvirus var en naturlig vej at gå.

For at redde vaccinen fra ødelæggelse i mavens sure miljø drak børn i tidlige undersøgelser mælk (en syre-neutralisator) en halv time før vaccination. I sin endelige form frysetørres vaccinen og blandes derefter med en lille mængde saltbuffer, der beskytter den. I tarmen formerer virussen sig længe nok til at generere beskyttende slimhindeantistoffer - den eneste bivirkning er en mild, kort feber. Beviset er i buddingen - eller beskyttelsen - som har været fremragende, siger Kapikian; vaccinen reducerer forekomsten af ​​svær rotaviral diarré med op til 90 procent. RotaShield er licenseret af Wyeth-Ayerst Laboratories og afventer FDA-godkendelse. Vaccinen, som vil blive anbefalet til alle børn i alderen 2, 4 og 6 måneder, har allerede opnået godkendelse fra Centers for Disease Control, American Academy of Pediatrics og WHO.

Vaccine grøntsager

Efterhånden som viden om slimhindeimmunsystemet dukkede op, blev de genteknologiske værktøjer, der gør det muligt for forskere at indsætte vaccinemolekyler i planter. Det næste logiske skridt var at undersøge, om fødevareplanter med vacciner kunne immunisere fordøjelseskanalen. Værktøjerne og viden konvergerede, som naturligt førte os ned ad denne vej, ifølge William Langridge, en molekylærbiolog ved Californiens Loma Linda School of Medicine.

Langridge omdannede den plebejiske kartoffel til en koleravaccine ved at tilføje gener for koleratoksin. Hos mus, der spiste de rå kartofler, bandt toksinet celler i tarmen og udløste produktionen af ​​antistoffer mod kolera. For at gøre kartoflerne mere tiltalende kogte Langridge små tern af sine specielle spuds, indtil det var overraskende blødt, at mindst halvdelen af ​​vaccinen forblev aktiv. Flash-tilberedningsmetoder, som friturestegning, kan bevare mere vaccine, formoder han. (Forestil dig at få din vaccination fra en pose chips eller en tallerken pommes frites.) Langridges eksperimenter har vakt interesse fra bioteknologiske virksomheder, men det er for tidligt i forhandlingerne at identificere dem, siger han.

Kartofler er en kostbarhed i Peru, Bolivia og Indien-lande, hvor kolera forårsager dehydrerende diarré og død - så kartoflen er en god målplante, siger Langridge. Han beregnede, at det at spise en kogt kartoffel ugentligt i en måned skulle beskytte mod kolera. Booster spuds kan være nødvendige, hvis beskyttelsen falder. Fødevareplanter flytter os tættere på at opnå en billig, bekvem, effektiv og sikker strategi til forebyggelse af infektiøse tarmsygdomme, siger Langridge. Når de dyrkes lokalt i udviklingslande, kan spiselige vacciner omgå problemer med transport og køling, der hæmmer effektive vaccinationsprogrammer.

Mens forskere fra Cornell Universitys Boyce Thompson Institute for Plant Research (BTI) også har eksperimenteret med kartoffelbaserede vacciner, retter de nu deres opmærksomhed mod planter, der oftere spises rå. Kartofler var proof-of-concept-afgrøden, siger Cornell-forsker Hugh Mason, men bananer og tomater ser mere lovende ud til konsum.

I juni annoncerede BTI en forsknings- og licensaftale med Axis Genetics, et biofarmaceutisk firma i Cambridge, England. Axis vil støtte BTI's spiselige vaccineforskning i tre år til gengæld for eksklusiv brug af BTI-teknologi.

Tilbage til Band-Aid

De måske mest bemærkelsesværdige vacciner i tidlig udvikling er dem, der krydser huden - som injektioner gør - men uden en nål. Flere grupper, herunder Iomai Corp. i Washington, D.C., arbejder på en smertefri måde at tackle denne traditionelle rute. Iomai-forskere tilføjede koleratoksin til difteri- og stivkrampevacciner og gned det på huden på barberede mus. Kombinationen aktiverer Langerhans-celler i huden, nogle af de mægtigste kendte immunceller. Musene opbyggede blodantistoffer mod både difteri og stivkrampe.

Processen, kendt som transkutan immunisering, kunne være særlig nyttig i betragtning af det store overfladeareal af huden og dens potente immunceller, siger Gregory Glenn, videnskabelig direktør for Iomai. Til sidst kunne den immunstimulerende blanding inkorporeres i bandager eller plastre. I stedet for at forlade lægekontoret med et plaster over et vaccinationsstik, kunne en patient gå hjem iført selve vaccinen. Det er en spændende mulighed, men vi har enormt meget at lære, bemærker University of Marylands Edelman. For eksempel ved forskerne ikke engang, hvordan vaccinen krydser huden. Undersøgelser til at teste den nye metode på mennesker er lige begyndt.

skjule