Naalden overbodig maken

De prik van de naald is pijnlijk, maar het beschermt ons tegen een veelvoud aan microben. Kinderen in de Verenigde Staten ondergaan maar liefst 14 vaccininjecties tegen de tijd dat ze 16 zijn. Volwassenen worden geïmmuniseerd om griep en tetanus af te weren; reizigers wapenen zich tegen cholera, tyfus en andere ziekten.

Hoewel injectie een aloude manier is om de goederen af ​​te leveren, heeft het belangrijke nadelen. Injectieapparatuur kan de kosten van een enkele vaccinatie verviervoudigen. Angst voor de naald vermindert de naleving van vaccinatieschema's in ontwikkelde landen. In ontwikkelingslanden verspreidt hergebruik van injectiespuiten ziekten, en een gebrek aan koeling beperkt de beschikbaarheid van vaccins. De ernst van deze problemen was onlangs voor de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) aanleiding om de oorlog te verklaren aan onveilige injecties en aan te dringen op de ontwikkeling van orale en nasale vaccins.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van september 1998

• Zie de rest van het probleem
• Abonneren

Geïnjecteerde vaccins heersen gedeeltelijk omdat onderzoekers begrijpen hoe ze werken. Het inbrengen van een vaccin onder de huid of in de spier wekt systemische immuniteit op: beschermende antilichamen circuleren in het bloed. Het oraal toedienen van het vaccin veroorzaakt immuniteit op vochtige slijmvliesoppervlakken zoals die langs de mond, neus en geslachtsorganen, maar het proces is veel minder goed begrepen, zegt Robert Edelman, associate director of clinical research bij het Centre for Vaccine van de University of Maryland Ontwikkeling in Baltimore. Maar toen de aids-epidemie begin jaren tachtig toesloeg, dwong het onderzoekers om de fijne kneepjes van de mucosale immuniteit te ontrafelen.

In de afgelopen vijf tot tien jaar hebben onderzoekers geleerd hoe microben die het lichaam binnenkomen via mucosale oppervlakken kunnen worden geblokkeerd door mucosale vaccins. Gewapend met nieuwe kennis hopen meer dan een dozijn vaccintechnologiebedrijven de immunisatienaald overbodig te maken en te vervangen door neussprays, neusdruppels, gearomatiseerde vloeistoffen, huidpleisters en eetbare vaccin-geregen planten. Terwijl sommigen nog steeds producten in het laboratorium testen, hebben anderen de hindernissen van het goedkeuringsproces van de Food and Drug Administration (FDA) al overwonnen. De voorkeur om de komende jaren als eerste op de markt te komen, zijn een oraal vaccin om kinderen te beschermen tegen rotavirale diarree en een neusspray als alternatief voor de griepprik.

Hoewel elk nieuw vaccin gepaard gaat met een prijskaartje voor onderzoek en ontwikkeling van $ 50 miljoen tot $ 200 miljoen, is de potentiële terugverdientijd enorm. De makers van het rotavirusvaccin verwachten bijvoorbeeld een jaarlijkse wereldwijde verkoop van maximaal $ 250 miljoen. Een ander bedrijf schat dat klanten jaarlijks enkele miljarden dollars kunnen uitgeven voor een neusvaccin tegen Shigella, een diarree-veroorzakende bacterie. Van zijn kant hoopt Edelman dat gebruiksvriendelijke toedieningssystemen de vaccinatiegraad bij kinderen zullen verbeteren in een tijd waarin 1 miljoen Amerikaanse kinderen de aanbevolen vaccinaties niet hebben gekregen. Kinderen moeten zoveel shots krijgen, dat het de naleving vermindert, zegt Edelman. Er is behoefte aan nieuwe bezorgsystemen.

Een uitsmijter aan de deur

Het belangrijkste doelwit van niet-geïnjecteerde vaccins is de enorme uitgestrektheid van de slijmvliezen van het lichaam. Gecombineerde slijmvliezen bedekken een gebied dat gelijk is aan ongeveer anderhalve tennisbaan en bekleden de luchtwegen en het maagdarmkanaal, de urinewegen en de geslachtsorganen, zelfs de oogleden. Mucosale immuniteit is de eerste verdedigingslinie van het lichaam, aangezien 90 procent van de infecties begint op mucosale plaatsen. Dergelijke veel voorkomende infecties zoals longontsteking, keelpijn, griep, diarree, zweren en seksueel overdraagbare aandoeningen beginnen allemaal op de slijmvliezen.

Mucosale immunisatie zet het immuunsysteem ertoe aan om twee soorten antilichamen in verschillende delen van het lichaam te produceren: krachtige IgA-antilichamen op mucosale oppervlakken en IgG-antilichamen in de bloedbaan. Daarentegen veroorzaken geïnjecteerde vaccins alleen IgG-antilichamen in het bloed. Door de IgA-respons op te wekken, beschermen mucosale vaccins het lichaam tegen binnendringende pathogenen voordat ze inwendige organen bereiken en beschadigen. De bescherming van een IgG-inducerend geïnjecteerd vaccin treedt pas in werking nadat een infectie is begonnen.

Een mucosaal vaccin kan een aantal verschillende vormen aannemen. Neussprays, neus- of oogdruppels, capsules, vloeistoffen en rectale of vaginale zetpillen zijn allemaal mogelijke middelen voor vaccinatie - sommige duidelijk praktischer en smakelijker dan andere. Gelukkig, zegt David Burt, vice-president van onderzoek bij Intellivax International Inc. in Montreal, is het mucosale immuunsysteem met elkaar verbonden, dus vaccins die op een geschikte mucosale plaats worden aangebracht, beschermen ook andere delen van het lichaam.

Een schot in de neus

Een van de eerste vaccins die in de neusgaten van patiënten terechtkomen, is waarschijnlijk FluMist, een neusspray tegen griepvirussen. Zowel kinderen als gezonde volwassenen kunnen binnenkort hun jaarlijkse griepprik krijgen van dit spuitachtige apparaat met een spuitbus waar de naald zou moeten zijn. Het apparaat levert een levend, maar verzwakt griepvirus af dat alleen groeit bij de koelere temperaturen van de neusholtes. Daar stimuleert het vaccin het mucosale immuunsysteem om ziekteverwekkende griepvirussen te stoppen voordat ze de neus en de bovenste luchtwegen kunnen vasthouden.

FluMist heeft het goed gedaan in klinische onderzoeken - het biedt 93 procent bescherming tegen griep bij kinderen, met milde bijwerkingen (loopneus of keelpijn) die een dag of zo aanhouden. Maar het nieuwe vaccin kan ook een ander - en positiever - neveneffect hebben. Het vermindert het aantal griepgerelateerde oorinfecties met 98 procent. Oorinfecties sturen Amerikaanse kinderen meer dan 31 miljoen keer per jaar naar de kinderarts, en de meeste van die kinderen krijgen antibiotica; het vaccineren van kinderen tegen griep zou een deuk kunnen zijn in dit overmatige gebruik van antibiotica en de daaruit voortvloeiende opkomst van resistente bacteriën.

Aviron, het Californische bedrijf dat FluMist ontwikkelt, heeft deze zomer FDA-goedkeuring aangevraagd voor de neusgriepprik. Het bedrijf hoopt FluMist op tijd voor het griepseizoen van 1999 beschikbaar te hebben.

Onder de slokdarm

Een andere voor de hand liggende route voor niet-injecteerbare vaccins is via het luik. Maar orale vaccins worden geconfronteerd met zware obstakels. Ze moeten de barre omgeving van maag en darmen overleven. Bovendien ziet het spijsverteringskanaal veel immunologische uitdagingen van voedsel, zegt Peter Nara, voorzitter van de International Society for Vaccines en directeur van R&D bij de Maryland start-up Biological Mimetics. Als gevolg hiervan heeft de bekleding van het kanaal de neiging om immuunstimuli zoals vaccins over het hoofd te zien. Elk vaccin dat daar werkt, werkt volgens Nara tegen het stadhuis.

Ondanks deze hindernissen zullen binnenkort nieuwe vaccins worden ingeslikt tegen ziekten die zo verschillend zijn als buiktyfus en maagkanker. Een van de eerste zal hoogstwaarschijnlijk RotaShield zijn, ontwikkeld om jonge kinderen te beschermen tegen de ernstige diarree veroorzaakt door rotavirussen. Bijna 1 miljoen kinderen sterven jaarlijks aan rotavirusinfecties in ontwikkelingslanden, en de orale vorm kan RotaShield gemakkelijker verspreiden in die regio's. In de Verenigde Staten zijn jaarlijks 3 miljoen gevallen van rotavirale diarree goed voor 500.000 doktersbezoeken, 100.000 ziekenhuisopnames en 100 sterfgevallen, wat het gezondheidszorgsysteem $ 1,4 miljard aan directe en indirecte kosten kost.
Albert Kapikian en zijn collega's begonnen in 1980 te sleutelen aan het orale rotavirusvaccin. We hebben zelfs nooit de mogelijkheid van een geïnjecteerde route overwogen, zegt Kapikian, hoofd van de afdeling epidemiologie van het Laboratorium voor Infectieziekten, onderdeel van het National Institute of Allergy and Infectious. Ziekten. Het maken van een oraal vaccin tegen een darmvirus was een natuurlijke manier om te gaan.

Om het vaccin te behoeden voor vernietiging in de zure omgeving van de maag, dronken kinderen in vroege onderzoeken een half uur voor vaccinatie melk (een zuurneutraliserend middel). In zijn uiteindelijke vorm wordt het vaccin gevriesdroogd en vervolgens gemengd met een kleine hoeveelheid zoute buffer die het beschermt. In de darm vermenigvuldigt het virus zich lang genoeg om beschermende mucosale antilichamen te genereren - de enige bijwerking is een lichte, korte koorts. Het bewijs zit in de pudding - of de bescherming - die uitstekend is geweest, zegt Kapikian; het vaccin vermindert de incidentie van ernstige rotavirale diarree tot 90 procent. Onder licentie van Wyeth-Ayerst Laboratories wacht RotaShield op goedkeuring door de FDA. Het vaccin, dat zal worden aanbevolen voor alle kinderen van 2, 4 en 6 maanden oud, heeft al de goedkeuring gekregen van de Centers for Disease Control, de American Academy of Pediatrics en de WHO.

Vaccin Groenten

Naarmate de kennis van het mucosale immuunsysteem opkwam, kwamen ook de genetische manipulatiehulpmiddelen waarmee onderzoekers vaccinmoleculen in planten kunnen inbrengen. De volgende logische stap was om te onderzoeken of voedselplanten met vaccins het spijsverteringskanaal konden immuniseren. Volgens William Langridge, een moleculair bioloog aan de Loma Linda School of Medicine in Californië, kwamen de tools en kennis samen die ons op natuurlijke wijze op dit pad hebben geleid.

Langridge zette de plebejische aardappel om in een choleravaccin door genen voor choleratoxine toe te voegen. Bij muizen die de rauwe aardappelen aten, bond het toxine de cellen in de darmen en veroorzaakte het de productie van antilichamen tegen cholera. Om de aardappelen aantrekkelijker te maken, kookte Langridge kleine blokjes van zijn speciale puds totdat, verrassend genoeg, ten minste de helft van het vaccin actief bleef. Flash-kookmethoden, zoals frituren, kunnen meer vaccin behouden, vermoedt hij. (Stel je voor dat je je vaccinatie krijgt uit een zak chips of een bord friet.) De experimenten van Langridge hebben de interesse gewekt van biotechnologiebedrijven, maar het is nog te vroeg in de onderhandelingen om ze te identificeren, zegt hij.

Aardappelen zijn een belangrijk voedingsmiddel in Peru, Bolivia en India, landen waar cholera uitdrogende diarree en de dood veroorzaakt, dus de aardappel is een goede doelplant, zegt Langridge. Hij berekende dat een maand lang wekelijks één gekookte aardappel eten zou beschermen tegen cholera. Boosterpuddingen kunnen nodig zijn als de bescherming wegvalt. Voedselplanten brengen ons dichter bij het bereiken van een goedkope, gemakkelijke, effectieve en veilige strategie voor de preventie van infectieuze darmziekten (darmziekten), zegt Langridge. Als ze lokaal in ontwikkelingslanden worden gekweekt, kunnen eetbare vaccins problemen met transport en koeling omzeilen die effectieve vaccinatieprogramma's belemmeren.

Terwijl onderzoekers van het Boyce Thompson Institute for Plant Research (BTI) van Cornell University ook hebben geëxperimenteerd met op aardappelen gebaseerde vaccins, richten ze hun aandacht nu op planten die vaker rauw worden gegeten. Aardappelen waren het proof-of-concept-gewas, zegt Cornell-onderzoeker Hugh Mason, maar bananen en tomaten lijken veelbelovender voor menselijke consumptie.

In juni kondigde BTI een onderzoeks- en licentieovereenkomst aan met Axis Genetics, een biofarmaceutisch bedrijf in Cambridge, Engeland. Axis ondersteunt het onderzoek naar eetbare vaccins van BTI gedurende drie jaar, in ruil voor exclusief gebruik van BTI-technologie.

Terug naar de pleister

Misschien wel de meest opmerkelijke vaccins in de vroege ontwikkeling zijn die welke door de huid gaan - zoals injecties doen - maar zonder naald. Verschillende groepen, waaronder de Iomai Corp. in Washington, D.C., werken aan een pijnloze manier om deze traditionele route aan te pakken. Iomai-onderzoekers voegden choleratoxine toe aan difterie- en tetanusvaccins en wreven het op de huid van geschoren muizen. De combinatie activeert Langerhans-cellen in de huid, enkele van de machtigste bekende immuuncellen. De muizen bouwden bloedantistoffen op tegen zowel difterie als tetanus.

Het proces, bekend als transcutane immunisatie, zou bijzonder nuttig kunnen zijn gezien het grote oppervlak van de huid en de krachtige immuuncellen, zegt Gregory Glenn, wetenschappelijk directeur van Iomai. Uiteindelijk zou het immuunstimulerende brouwsel in verband of pleisters kunnen worden verwerkt. In plaats van de dokterspraktijk te verlaten met een pleister over een steekwond door een vaccinatie, kan een patiënt naar huis gaan met het vaccin zelf. Het is een opwindende mogelijkheid, maar we hebben enorm veel te leren, merkt Edelman van de University of Maryland op. Onderzoekers weten bijvoorbeeld niet eens hoe het vaccin de huid passeert. Studies om de nieuwe methode bij mensen te testen, zijn nog maar net begonnen.

zich verstoppen