Luis Alvarez / Getty Images
Kluczowe wnioski
- Naukowcy mogli znaleźć chemiczne rozwiązanie problemu nietolerancji szczepionek podczas przechowywania.
- Szczepionki są niezwykle wrażliwe na temperaturę i muszą być transportowane w „łańcuchu chłodniczym”, aby zapewnić ich żywotność.
- Prawie połowa wszystkich szczepionek produkowanych każdego roku musi zostać wyrzucona.
Podobnie jak łatwo psujące się produkty spożywcze, szczepionki - a raczej składniki wirusowe, które je wywołują - mogą się zepsuć, jeśli są niewłaściwie przechowywane. Naukowcy mogli jednak znaleźć sposób, aby zapobiec ich zepsuciu w gorącym środowisku.
W badaniu przeprowadzonym na Uniwersytecie Michigan, naukowcy odkryli, że poddanie całych inaktywowanych wirusów procesowi chemicznemu znanemu jako „koacerwacja” skutecznie izoluje je od wahań temperatury, które mogą oznaczać ich zgubę. Październikowe badanie zostało opublikowane w dziennikNauki o biomateriałach.
„Każda poprawa stabilności temperaturowej leków pomogłaby obniżyć koszty i poprawić jakość życia osób, które na co dzień mają do czynienia z tego typu lekami” - mówi współautorka dr Sarah Perry, prof. wydział inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Massachusetts, mówi Verywell.
Dr Jere McBride, profesor na wydziałach patologii i mikrobiologii oraz immunologii na wydziale medycznym Uniwersytetu w Teksasie, który nie brał udziału w badaniu, jest ostrożnym optymistą co do podejścia, chociaż wyjaśnia, że nie jest ekspertem, per se, na opracowywaniu i przechowywaniu szczepionek.
„Bez konkretnej wiedzy na temat tego podejścia myślę, że ta metoda może być cenna w zwiększaniu dostępu do szczepionek poprzez minimalizowanie wymagań łańcucha chłodniczego, a tym samym poprawę stabilności” - mówi.
Szczepionki mogą przetrwać tylko w wąskim zakresie temperatur, co sprawia, że są one dużym problemem dla laboratoriów przy projektowaniu, producentach przy produkcji i dystrybutorach przy transporcie. W temperaturach poniżej 2 ° C zamarzają, powodując fizyczne uszkodzenia, które Perry porównuje do „zmiażdżenia, ale w skali molekularnej”. W temperaturach powyżej 8 ° C psują się jak „stek [pozostawiony] na blacie”, gdy ich białka zaczynają się denaturować - lub „rozwijać”.
„Kluczową częścią działania szczepionek jest to, że uczą nasze ciała, jak rozpoznać konkretną infekcję” - mówi Perry. „Jeśli określone białko lub ogólny kapsyd białkowy wirusa zacznie się rozwijać, informacje, których próbujemy nauczyć nasz układ odpornościowy zostałby utracony. Na przykład wiele słyszeliśmy o tym „białku szczytowym” w przypadku COVID-19. To białko ma bardzo specyficzny trójwymiarowy kształt i właśnie to staramy się utrzymać ”.
Dzięki zastosowaniu tego procesu chemicznego Perry i jej zespół odkryli, że koacerwacja znacznie zwiększa stabilność temperatury szczepionek, a tym samym ich żywotność.
Jak obecnie transportowane są szczepionki?
Szczepionki, jak również leki na zapalenie stawów i stwardnienie rozsiane, są obecnie transportowane za pośrednictwem „łańcucha chłodniczego” lub łańcucha dostaw o kontrolowanej temperaturze, który:
- Rozpoczyna się w chłodni w zakładzie produkcyjnym
- Obejmuje transport i dostawę szczepionki oraz właściwe przechowywanie w placówce dostawcy
- I kończy się podaniem szczepionki lub kuracji pacjentowi
Jednak łańcuchy chłodnicze są podatne na awarie - do tego stopnia, że około połowa wszystkich szczepionek produkowanych każdego roku trafia do śmieci, co kosztuje podatników i osoby, które mogą ratować życie.
Łańcuch chłodniczy musi być zachowany nawet po porodzie do domu, więc osoby, które wymagają leczenia z powodu określonych problemów zdrowotnych, muszą zaplanować swoje dni w pobliżu ich przybycia.
„Oznacza to, że musisz zaplanować swoje życie tak, aby być w domu, aby przyjąć te przesyłki po ich przybyciu” - mówi Perry. „Jeśli burza wyłączy zasilanie Twojego domu, musisz pomyśleć o tym, jak zatrzymać rodzinę i lekarstwa. bezpieczny. Jeśli chcesz podróżować, jak możesz zabrać ze sobą schłodzone lekarstwa? ”
Co to oznacza dla Ciebie
Jeśli żyjesz z przewlekłą chorobą wymagającą regularnego leczenia, lepsza stabilność temperatury szczepionki może zwiększyć wygodę podawania szczepionki lub leczenia. Badania wciąż trwają.
Świetny pomysł
Zmotywowani chęcią zwiększenia tolerancji szczepionek na przechowywanie, Perry i jej współautorzy postanowili znaleźć alternatywę dla łańcucha chłodniczego. Znaleźli sposób na zamknięcie cząstek wirusa w koacerwatach w procesie znanym jako „koacerwacja”.
Koacerwaty to zbiory makrocząsteczek, które są utrzymywane razem przez siły elektrostatyczne; Perry opisuje koacerwację jako „rodzaj separacji fazy ciekłej”. Na przykład substancji, której działanie opiera się na koacerwacji, nie musisz szukać dalej niż próżność w łazience.
„Szampon faktycznie działa poprzez ten rodzaj rozdzielania faz” - mówi Perry. „Szampon w butelce to jedna faza. Jednak nakładając go na mokre włosy, rozcieńczamy w szamponie stężenie polimerów i środków powierzchniowo czynnych. Szampony są sformułowane w taki sposób, że takie rozcieńczenie wystarczy, aby spowodować rozdzielenie faz, pozwalając kropelkom koacerwatu na zamknięcie i odprowadzenie brudu i oleju ”.
Test koacerwacji
Kiedy Perry i jej współautorzy udoskonalili swoją metodologię, poddali ją testowi - obiektami testu były bezotoczkowy wirus świńskiej biegunki (PPV) i otulony wirus wirusowej biegunki bydła (BVDV).
W wirusologii wirus „z otoczką” to taki, który ma zewnętrzną warstwę będącą pozostałością po błonie pierwotnej komórki gospodarza.
Następnie porównali koacerwowane PPV i BVDV z wolnymi (czyli niekoacerwowanymi) PPV i BVDV. Po jednym dniu w 60 ° C miano wirusa w koacerwowanym PPV pozostawało stabilne, podczas gdy w przypadku wolnego PPV nieco spadło. Po siedmiu dniach poniżej 60 ° C miano wirusa w koacerwowanym PPV nieco spadło, podczas gdy w przypadku wolnego PPV całkowicie spadło.
W badaniu Perry i jej współautorzy przypisali „znaczące utrzymanie aktywności” tej pierwszej enkapsulacji w formie konserwacji. Postawili hipotezę, że koacerwacja może zwiększyć stabilność temperaturową szczepionek poprzez zapobieganie denaturacji lub rozwojowi białek.
Jeśli chodzi o potencjalne wykorzystanie koacerwacji do zwiększenia stabilności, a tym samym długowieczności, długo oczekiwanej szczepionki przeciwko COVID-19, Perry mówi, że jest to teoretycznie możliwe. Jednak w przeciwieństwie do szczepionek objętych badaniem, szczepionka COVID-19, która zostanie wprowadzona przez firmy farmaceutyczne Pfizer i Moderna, opiera się na sekwencji mRNA COVID-19, a nie na inaktywowanych wirusach COVID-19.
„Nasza ostatnia praca skupiała się na wirusach, więc potrzebne byłyby dalsze badania, aby zrozumieć, w jaki sposób nasze podejście można zastosować do szczepionek opartych na RNA” - mówi.
