Luis Alvarez / Getty Images
Spis treści
Najważniejsze wnioski
- Naukowcy być może znaleźli chemiczne rozwiązanie problemu nietolerancji szczepionek podczas przechowywania.
- Szczepionki są niezwykle wrażliwe na temperaturę i muszą być transportowane w „łańcuchu chłodniczym”, aby zapewnić ich żywotność.
- Około połowa wszystkich szczepionek produkowanych każdego roku musi zostać wyrzucona.
Podobnie jak nietrwałe produkty spożywcze, szczepionki — a raczej wirusowe składniki, które je powodują — 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 zagładę. Październikowe badanie opublikowano w czasopiśmie Biomaterial Sciences .
„Każda poprawa stabilności temperatury leków pomogłaby obniżyć koszty i poprawić jakość życia osób, które każdego dnia muszą zajmować się tego typu terapiami” – mówi Health Life Guide współautorka Sarah Perry, doktor nauk, adiunkt w Katedrze Inżynierii Chemicznej na Uniwersytecie Massachusetts.
Jere McBride, MS, PhD , profesor w katedrach patologii, mikrobiologii i immunologii na Wydziale Medycznym Uniwersytetu Teksańskiego, który nie brał udziału w badaniu, podchodzi do tego podejścia z ostrożnym optymizmem, choć wyjaśnia, że nie jest ekspertem, per se, w zakresie opracowywania i przechowywania szczepionek.
„Nie mając konkretnej wiedzy na temat tego podejścia, myślę, że ta metoda mogłaby być cenna w zwiększaniu dostępu do szczepionek poprzez minimalizowanie wymogów dotyczących łańcucha chłodniczego, co poprawiłoby stabilność” – mówi.
Szczepionki mogą przetrwać tylko w wąskim zakresie temperatur, co sprawia, że są one poważnym problemem dla laboratoriów w projektowaniu, producentów w produkcji i dystrybutorów w transporcie. W temperaturach poniżej 2°C zamarzają, doznając uszkodzeń fizycznych, które Perry porównuje do „zmiażdżenia, ale na skalę molekularną”. W temperaturach powyżej 8°C psują się jak „stek [pozostawiony] na blacie”, ponieważ ich białka zaczynają denaturować — lub „rozwijać się”.
„Kluczową częścią działania szczepionek jest to, że uczą one nasze ciała, jak rozpoznawać konkretną infekcję” — mówi Perry. „Jeśli konkretne białko lub ogólny kapsyd białkowy wirusa zacznie się rozwijać, informacje, których próbujemy nauczyć nasz układ odpornościowy, zostaną utracone. Na przykład wiele słyszeliśmy o tym „białku kolczastym” dla COVID-19. To białko ma bardzo specyficzny trójwymiarowy kształt i to właśnie staramy się utrzymać”.
Wykorzystując ten proces chemiczny, Perry i jej zespół odkryli, że koacerwacja znacząco zwiększa stabilność temperaturową szczepionek, a tym samym ich trwałość.
W jaki sposób obecnie transportowane są szczepionki?
Szczepionki, a także leki na zapalenie stawów i stwardnienie rozsiane są obecnie transportowane w „łańcuchu chłodniczym”, czyli łańcuchu dostaw o kontrolowanej temperaturze, który:
- Zaczyna się od chłodni w zakładzie produkcyjnym
- Obejmuje transport i dostawę szczepionki oraz jej właściwe przechowywanie w placówce dostawcy
- I kończy się podaniem pacjentowi szczepionki lub leku
Łańcuchy chłodnicze są jednak podatne na awarie — do tego stopnia, że około połowa wszystkich szczepionek produkowanych każdego roku ląduje w koszu, kosztując podatników pieniądze i potencjalnie ratującą życie odporność poszczególnych osób.
Łańcuch chłodniczy musi być zachowany nawet po dostarczeniu przesyłki do domu, dlatego osoby wymagające leczenia konkretnych problemów zdrowotnych muszą zaplanować swój dzień odpowiednio do przyjazdu pacjenta.
„To oznacza, że musisz zaplanować swoje życie tak, aby być w domu i przyjmować przesyłki, gdy już dotrą” — mówi Perry. „Jeśli burza pozbawi Cię prądu w domu, musisz pomyśleć o tym, jak zapewnić bezpieczeństwo zarówno swojej rodzinie, jak i swoim lekom. Jeśli chcesz podróżować, jak możesz zabrać ze sobą schłodzone leki?”
Co to dla Ciebie oznacza
Jeśli żyjesz z przewlekłą chorobą, która wymaga regularnego leczenia, ulepszona stabilność temperatury szczepionki może zwiększyć wygodę podawania szczepionki lub leczenia. Badania są nadal w toku.
Jasny pomysł
Motywowana 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”. Przykładem substancji, która działa w oparciu o koacerwację, jest Twoja toaletka w łazience.
„Szampon faktycznie działa poprzez poddanie się temu rodzajowi rozdzielenia faz” — mówi Perry. „Szampon w butelce jest w całości jedną fazą. Jednak gdy nakładamy go na mokre włosy, rozcieńczamy stężenie polimerów i środków powierzchniowo czynnych w szamponie. Szampony są formułowane w taki sposób, że to rozcieńczenie wystarczy, aby spowodować rozdzielenie faz, umożliwiając kropelkom koacerwatu zamknięcie się i usunięcie brudu i oleju”.
Test koacerwacji
Po dopracowaniu metodologii przez Perry i jej współautorów, poddali ją testowi — obiektami badań były bezotoczkowy parwowirus świń (PPV) oraz otoczkowy wirus biegunki wirusowej bydła (BVDV).
W wirusologii wirus „otoczkowy” 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 temperaturze 60°C miano wirusa koacerwowanego PPV pozostało stałe, podczas gdy miano wolnego PPV nieco spadło. Po siedmiu dniach w temperaturze poniżej 60°C miano wirusa koacerwowanego PPV nieco spadło, podczas gdy miano wolnego PPV całkowicie spadło.
W badaniu Perry i jej współautorzy przypisali „znaczne zachowanie aktywności” tej pierwszej otoczce w formie konserwacji. Postawili hipotezę, że koacerwacja może zwiększyć stabilność temperaturową szczepionek, zapobiegając denaturacji białka lub jego rozwijaniu.
Jeśli chodzi o to, czy koacerwacja mogłaby potencjalnie zostać wykorzystana do zwiększenia stabilności, a zatem długowieczności, wyczekiwanej szczepionki przeciwko COVID-19, Perry mówi, że teoretycznie jest to możliwe. Jednak w przeciwieństwie do szczepionek objętych badaniem, szczepionka przeciwko COVID-19, która ma zostać opracowana 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 będą dalsze badania, aby zrozumieć, w jaki sposób nasze podejście można zastosować do szczepionek opartych na RNA” – mówi.