Pomysł stworzenia szczepionki nowej generacji pojawił się w 2007 roku, kiedy National Institutes of Health poprosił zespół badawczy o opracowanie bezigłowej szczepionki, która byłaby stabilna w przechowywaniu oraz łatwa w podaniu.
Kierowniczka badań Maria Croyle, profesor farmacji z University of Texas w Austin, wpadła na pomysł zamknięcia żywych wirusów w twardej kapsułce. Inspiracją do tego projektu był dla niej film dokumentalny poświęcony bursztynom i temu, jak w ich wnętrzu przez miliony lat może być przechowywane DNA owadów i innych żywych organizmów.
– To sprawiło, że zaczęliśmy myśleć o twardych cukierkach, jakie kiedyś robiła moja babcia. To był prosty pomysł, którego nikt wcześniej nie próbował. Zaczęliśmy więc testować różne formuły zawierające naturalne składniki, takie jak cukry i sole, i sprawdzać je pod kątem zdolności do tworzenia stałych przypominających bursztyn cukierków – mówi Croyle.
Początkowe próby okazały się nieudane. Pierwsze substancje zabijały wirusy i bakterie umieszczone wewnątrz filmu – albo jeszcze w trakcie produkcji szczepionki, albo w trakcie przechowywania, ze względu na zbyt długi okres składowania.
W ciągu roku przeprowadzono ponad 450 prób zanim ekipie badawczej udało się stworzyć substancję, w której można było zawiesić żywe wirusy i bakterie.
Substancja, która w testach wypadła najlepiej, w następnej fazie badań została jeszcze udoskonalona. Eksperci z Teksasu sami zajęli się procesem produkcyjnym. Z czasem udało im się poprawić jej jakość – m.in. poprawiono składniki tak, aby gotowa szczepionka szybciej wysychała.
Obecnie partia szczepionek wyprodukowana jednego dnia rano, tego samego dnia po południu może być już gotowa do wysyłki. Eksperci podjęli już współpracę ze startupem, który w ciągu dwóch lat ma wprowadzić rozwiązanie na rynek.
Budowa szczepionki w filmie (Maria Croyle / CC BY-ND)
Łatwiej, taniej, solidniej?
Wszystkie składowane szczepionki z czasem tracą swoją moc. Szybkość, z jaką zachodzi ten proces, zależy głównie od temperatury przechowywania. Z kolei stałe magazynowanie szczepionek w warunkach chłodniczych jest trudne, kosztowne, a często po prostu niemożliwe.
Dlatego prof. Croyle wśród głównych zalet wynalezionej przez swój zespół szczepionki wymienia m.in. fakt, że można ją transportować i przechowywać w temperaturze pokojowej.
Tego odkrycia eksperci dokonali, gdy postanowili ponownie przebadać wyprodukowaną przez siebie szczepionkę przeciwko eboli.
– Kiedy kończyliśmy nasz projekt szczepionki przeciw eboli, znaleźliśmy filmy zawierające wirusa wyprodukowane trzy lata temu, przechowywane w szczelnym pojemniku na stole laboratoryjnym. Nawodniliśmy je i przetestowaliśmy, aby ustalić, czy szczepionka nadal jest zdolna do wywołania odpowiedzi immunologicznej. Ku naszemu zdziwieniu ponad 95 procent wirusów w filmie było nadal aktywnych. Zdumiewające było osiągnięcie tego rodzaju okresu trwałości dla niezamrożonej szczepionki – mówi Croyle.
Autorka projektu podkreśla też, że szczepionka jest niedroga w produkcji – w porównaniu ze standardowymi szczepionkami. Składniki niezbędne do produkcji filmu – czyli „płatka”, w którym zamknięte są żywe wirusy – są dość tanie, a sam proces produkcji uproszczony.
Eksperci z Teksasu pomyśleli też o śladzie węglowym, jaki pozostawiają po sobie tradycyjne szczepionki. Dla porównania podają przykład akcji szczepień przeciwko odrze prowadzonej na Filipinach w 2004 roku. W ciągu miesiąca zaszczepiono 18 milionów dzieci. Po szczepieniach pozostało 19,5 mln strzykawek, 143 tony odpadów po ostrych narzędziach oraz 80 ton odpadów tzw. niebezpiecznych – pustych fiolek, opakowań, wacików itd.
Nowe filmy zawierające szczepionki nie wymagają używania żadnego z powyższych. Pakowane są w pojedyncze opakowania. Co ciekawe – łatwo też je transportować, co pokazuje poniższa grafika.
Pakowanie i transport – porównanie szczepionek tradycyjnych ze szczepionkami w filmie (Maria Croyle / CC BY-ND)
Celem autorów przełomowego rozwiązania jest przede wszystkim zwiększenie dostępności szczepień. Globalny poziom wyszczepialności jest czynnikiem gwarantującym bezpieczeństwo także dla tych, którzy – z różnych względów – nie mogą poddać się szczepieniom. Za bezpieczną uważa się wyszczepialność na poziomie 95 proc.