Göra nålar onödiga

Nålens stick är en smärta, men det skyddar oss från en mängd mikrober. Barn i USA uthärdar så många som 14 vaccininjektioner när de är 16. Vuxna vaccineras för att avvärja influensa och stelkramp; resenärer beväpnar sig mot kolera, tyfus och andra sjukdomar.

Även om injektion är ett hävdvunnet sätt att leverera varorna, har det betydande nackdelar. Injektionsutrustning kan fyrdubbla kostnaden för en enstaka vaccination. Rädsla för nålen minskar efterlevnaden av vaccinationsscheman i utvecklade länder. I utvecklingsvärlden sprider återanvändning av sprutor sjukdomar, och bristen på kylning begränsar tillgången på vaccin. Faktum är att svårighetsgraden av dessa problem nyligen fick Världshälsoorganisationen (WHO) att förklara krig mot osäkra injektioner och att uppmana till utveckling av orala och nasala vacciner.

Den här historien var en del av vårt septembernummer 1998

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Injicerade vacciner regerar delvis eftersom forskare förstår hur de fungerar. Att införa ett vaccin under huden eller i muskeln framkallar systemisk immunitet: Skyddsantikroppar cirkulerar i blodet. Att tillföra vaccinet oralt utlöser immunitet vid fuktiga slemhinneytor som de som kantar munnen, näsan och könsorganen, men processen har varit mycket mindre välkänd, säger Robert Edelman, biträdande chef för klinisk forskning vid University of Marylands Center for Vaccine Utveckling i Baltimore. Men när AIDS-epidemin slog till i början av 1980-talet tvingade den forskare att börja reda ut slemhinneimmunitetens krångligheter.

Under de senaste fem till 10 åren har forskare lärt sig hur mikrober som kommer in i kroppen via slemhinneytor kan blockeras av slemhinnevacciner. Beväpnade med ny kunskap hoppas mer än ett dussin vaccinteknikföretag göra immuniseringsnålen onödig och ersätta den med nässpray, näsdroppar, smaksatta vätskor, hudplåster och ätbara vaccinspetsade växter. Medan vissa fortfarande testar produkter i laboratoriet, har andra redan hoppat över hindren för Food and Drug Administrations (FDA) godkännandeprocess. Ett oralt vaccin för att skydda barn från rotaviral diarré och ett nässprayalternativ till influensaspruta är gynnade för att komma ut på marknaden först under de kommande åren.

Även om varje nytt vaccin kommer med en forsknings- och utvecklingsprislapp på $50 miljoner till $200 miljoner, är den potentiella återbetalningen enorm. Tillverkarna av rotavirusvaccinet räknar till exempel med en årlig världsomspännande försäljning på upp till 250 miljoner dollar. Ett annat företag uppskattar att kunder kan betala ut flera miljarder dollar varje år för ett näsvaccin mot Shigella, en diarréframkallande bakterie. För sin del hoppas Edelman att användarvänliga leveranssystem kommer att förbättra graden av barnvaccinering vid en tidpunkt då 1 miljon amerikanska barn inte har fått sina rekommenderade vaccinationer. Barn måste få så många skott, det minskar efterlevnaden, säger Edelman. Det finns ett behov av nya leveranssystem.

En utkastare vid dörren

Det främsta målet för icke-injicerade vacciner är kroppens stora slemhinnor. Kombinerade slemceller täcker en yta som motsvarar ungefär en och en halv tennisbana, som kantar andningsvägarna och mag-tarmkanalen, urinvägarna och könsorganen - även ögonlocken. Slemhinneimmunitet är kroppens främsta försvarslinje, eftersom 90 procent av infektionerna börjar vid slemhinnor. Sådana vanliga infektioner som lunginflammation, halsont, influensa, diarrésjukdomar, sår och sexuellt överförbara sjukdomar börjar alla vid slemhinneytor.

Slemhinneimmunisering får immunsystemet att producera två typer av antikroppar i olika delar av kroppen: kraftfulla IgA-antikroppar på slemhinneytor och IgG-antikroppar i blodomloppet. Däremot utlöser injicerade vacciner endast IgG-antikroppar i blodet. Genom att framkalla IgA-svaret skyddar slemhinnevacciner kroppen mot invaderande patogener innan de når och skadar inre organ. Skyddet av ett IgG-inducerande injicerat vaccin slår in först efter att en infektion har börjat.

Ett slemhinnevaccin kan ta ett antal olika former. Nässprayer, näs- eller ögondroppar, kapslar, vätskor och rektala eller vaginala suppositorier är alla möjliga vehiklar för vaccination - vissa klart mer praktiska och välsmakande än andra. Lyckligtvis, säger David Burt, vice vd för forskning vid Montreal-baserade Intellivax International Inc., är slemhinnans immunsystem sammankopplat, så vacciner som appliceras på ett lämpligt slemhinneställe skyddar även andra delar av kroppen.

Ett skott i näsan

Ett av de första vaccinerna som kommer in i patienternas näsborrar kommer förmodligen att vara FluMist, en nässpray riktad mot influensavirus. Både barn och friska vuxna kan snart få sina årliga influensasprutor från denna sprutliknande enhet med en aerosolspruta där nålen borde sitta. Enheten levererar ett levande, men försvagat, influensavirus som bara växer vid de kallare temperaturerna i näsgångarna. Där förbereder vaccinet slemhinnans immunförsvar för att stoppa sjukdomsframkallande influensavirus innan de kan få fäste i näsan och de övre luftvägarna.

FluMist har gjort bra ifrån sig i kliniska prövningar-det ger 93 procent skydd mot influensa hos barn, med milda biverkningar (rinnande näsa eller halsont) som varar en dag eller så. Men det nya vaccinet kan också ha en annan och mer positiv bieffekt. Det minskar frekvensen av influensarelaterade öroninfektioner med 98 procent. Öroninfektioner skickar amerikanska barn till barnläkaren mer än 31 miljoner gånger varje år, och de flesta av dessa barn får antibiotika; vaccination av barn mot influensa kan göra ett bucklor i denna överanvändning av antibiotika och den resulterande ökningen av läkemedelsresistenta bakterier.

Aviron, det kaliforniska företaget som utvecklar FluMist, ansökte om FDA-godkännande för näsinfluensasprutan i somras. Företaget hoppas kunna göra FluMist tillgänglig i tid för influensasäsongen 1999.

Nedför Gullet

En annan uppenbar väg för icke-injicerbara vacciner är nedåt luckan. Men orala vacciner möter tuffa hinder. De måste överleva den hårda miljön i magen och tarmarna. Dessutom ser matsmältningskanalen många immunologiska utmaningar från mat, säger Peter Nara, ordförande för International Society for Vaccines och chef för FoU vid Maryland start-up Biological Mimetics. Som ett resultat tenderar slemhinnan i tarmkanalen att förbise immunstimuli såsom vacciner. Alla vacciner som används där verkar mot stadshuset, enligt Nara.

Trots dessa hinder kommer nya vacciner mot så olika sjukdomar som tyfoidfeber och magcancer snart att sväljas. En av de första kommer med största sannolikhet att vara RotaShield, utvecklat för att skydda små barn från den svåra diarré som orsakas av rotavirus. Nästan 1 miljon barn dör årligen av rotavirusinfektioner i utvecklingsländer, och dess orala form kan göra RotaShield lättare att distribuera i dessa regioner. I USA står 3 miljoner fall av rotaviral diarré årligen för 500 000 läkarbesök, 100 000 sjukhusinläggningar och 100 dödsfall, vilket kostar sjukvården 1,4 miljarder dollar i direkta och indirekta kostnader.
Albert Kapikian och hans kollegor började mixtra med det orala rotavirusvaccinet 1980. Vi övervägde aldrig ens möjligheten till en injektionsväg, säger Kapikian, chef för epidemiologiska sektionen av Laboratory of Infectious Diseases, en del av National Institute of Allergy and Infectious Sjukdomar. Att göra ett oralt vaccin mot ett tarmvirus var en naturlig väg att gå.

För att rädda vaccinet från förstörelse i magens sura miljö drack barn i tidiga studier mjölk (en syraneutraliserare) en halvtimme före vaccinationen. I sin slutliga form frystorkas vaccinet och blandas sedan med en liten mängd av en salt buffert som skyddar det. I tarmen förökar viruset sig tillräckligt länge för att generera skyddande slemhinneantikroppar - den enda biverkningen är en mild, kort feber. Beviset finns i puddingen - eller skyddet - vilket har varit utmärkt, säger Kapikian; vaccinet minskar förekomsten av svår rotaviral diarré med upp till 90 procent. RotaShield är licensierad av Wyeth-Ayerst Laboratories och väntar på FDA-godkännande. Vaccinet, som kommer att rekommenderas för alla barn vid 2, 4 och 6 månaders ålder, har redan fått godkännande av Centers for Disease Control, American Academy of Pediatrics och WHO.

Vaccinera grönsaker

I takt med att kunskapen om slemhinnans immunsystem växte fram, växte även de genteknikverktyg som gör det möjligt för forskare att infoga vaccinmolekyler i växter. Nästa logiska steg var att undersöka om livsmedelsväxter som bär vacciner kunde immunisera matsmältningskanalen. Verktygen och kunskapen konvergerade som naturligt ledde oss in på den här vägen, enligt William Langridge, en molekylärbiolog vid Kaliforniens Loma Linda School of Medicine.

Langridge omvandlade den plebejiska potatisen till ett koleravaccin genom att lägga till gener för koleratoxin. Hos möss som åt den råa potatisen band toxinet celler i tarmen och utlöste produktionen av antikroppar mot kolera. För att göra potatisen mer tilltalande, kokade Langridge små kuber av sina speciella spuds tills mjukt-överraskande, åtminstone hälften av vaccinet förblev aktivt. Snabba tillagningsmetoder, som fritering, kan bevara mer vaccin, misstänker han. (Föreställ dig att få din vaccination från en påse chips eller en pommes frites.) Langridges experiment har väckt intresse från bioteknikföretag, men det är för tidigt i förhandlingarna att identifiera dem, säger han.

Potatis är en dietbas i Peru, Bolivia och Indien-länder där kolera orsakar uttorkande diarré och död, så potatisen är en bra målväxt, säger Langridge. Han räknade ut att äta en kokt potatis i veckan under en månad skulle skydda mot kolera. Booster spuds kan behövas om skyddet faller. Matväxter för oss närmare att uppnå en billig, bekväm, effektiv och säker strategi för att förebygga smittsamma tarmsjukdomar, säger Langridge. När de odlas lokalt i utvecklingsländer kan ätbara vacciner kringgå problem med transport och kylning som hindrar effektiva vaccinationsprogram.

Medan forskare från Cornell Universitys Boyce Thompson Institute for Plant Research (BTI) också har experimenterat med potatisbaserade vacciner, riktar de nu sin uppmärksamhet mot växter som oftare äts råa. Potatis var proof-of-concept-grödan, säger Cornell-forskaren Hugh Mason, men bananer och tomater ser mer lovande ut för mänsklig konsumtion.

I juni tillkännagav BTI ett forsknings- och licensavtal med Axis Genetics, ett bioläkemedelsföretag i Cambridge, England. Axis kommer att stödja BTI:s ätbara vaccinforskning i tre år, i utbyte mot exklusiv användning av BTI-teknik.

Tillbaka till plåstret

De kanske mest anmärkningsvärda vaccinerna i tidig utveckling är de som passerar huden - som injektioner gör - men utan nål. Flera grupper, inklusive Iomai Corp. i Washington, D.C., arbetar på ett smärtfritt sätt att ta sig an denna traditionella väg. Iomai-forskare lade till koleratoxin till difteri- och stelkrampsvacciner och gnuggade det på huden på rakade möss. Kombinationen aktiverar Langerhans-celler i huden, några av de mäktigaste av kända immunceller. Mössen byggde upp blodantikroppar mot både difteri och stelkramp.

Processen, känd som transkutan immunisering, kan vara särskilt användbar med tanke på hudens stora yta och dess potenta immunceller, säger Gregory Glenn, vetenskaplig chef för Iomai. Så småningom skulle det immunstimulerande hopkoket kunna införlivas i bandage eller plåster. Istället för att lämna läkarmottagningen med ett plåster över ett vaccinationssticksår, kan en patient gå hem med själva vaccinet. Det är en spännande möjlighet, men vi har oerhört mycket att lära, säger University of Marylands Edelman. Till exempel vet forskare inte ens hur vaccinet passerar huden. Studier för att testa den nya metoden på människor har precis börjat.

Dölj