Науковці розробили новаторський, безголковий спосіб введення вакцин – через ясенний край. У нещодавньому пілотному дослідженні вчені успішно вакцинували мишей від грипу, чистячи їм зуби зубною ниткою, вкритою інактивованими вірусами грипу. Цей прорив обіцяє змінити ландшафт вакцинації, усунувши багато бар’єрів, пов’язаних із традиційними ін’єкціями.
Більшість вакцин вводять за допомогою голки, що має свої недоліки. Наприклад, острах болю від ін’єкцій та фобія голок можуть стримувати людей від вакцинації. Крім того, ін’єкції вимагають більшого медичного досвіду для введення порівняно з безголковими варіантами, такими як краплі для рота або назальні спреї, а також складніші для зберігання та розповсюдження.
Переваги “вакцинації ниткою”
Вакцина на основі зубної нитки може усунути біль та логістичні виклики, пов’язані з ін’єкціями, і навіть “бути розповсюдженою поштою”, написали дослідники у своєму дослідженні, опублікованому 22 липня в журналі Nature Biomedical Engineering. Така вакцина потенційно може бути застосована в “умовах з обмеженими ресурсами з мінімальною підготовкою” і бути особливо корисною під час активних спалахів, коли необхідно швидко підвищити рівень охоплення вакцинацією.
Виклики попередніх методів та їх рішення
Попередні дослідження показали, що вакцини, введені в щоку або під язик, викликають задовільні імунні відповіді. Однак може бути складно ввести адекватні дози цих вакцин через слизові тканини рота – оболонку, яка діє як бар’єр між нашим тілом та довкіллям.
Дослідники, які стоять за розробкою вакцини на нитці, знайшли креативне рішення. Вчені, що займаються хворобами ясен, виявили певні ділянки в роті, які є дуже проникними, тобто молекули легко поглинаються тканиною. Одна з таких ділянок називається прилягаючий епітелій (ПЕ, або Junctional Epithelium – JE). ПЕ знаходиться в тканині між зубами, у місці, де поверхня зуба зустрічається з яснами. Виділяючи різні молекули, ПЕ виявляє та захищає від патогенів, які намагаються проникнути через ясна.
Прилягаючий епітелій (ПЕ)
Прилягаючий епітелій (JE) – це унікальна структура, розташована в ротовій порожнині, що відіграє критичну роль у захисті організму від інфекцій. Він формує щільне ущільнення навколо шийки зуба, відділяючи внутрішнє середовище тіла від зовнішнього світу, повного бактерій та вірусів. Його особливість полягає у високій проникності для деяких молекул та здатності активно реагувати на вторгнення патогенів, стимулюючи імунну відповідь.
Дослідники вважали, що здатність ПЕ пропускати молекули та стимулювати імунну відповідь робить його потенційним місцем для вакцинації. Щоб дістатися до нього, їм знадобилося щось, що могло б проникнути в ту невелику щілину між зубом та яснами. Тому вони придбали звичайну зубну нитку.
Експеримент на мишах
Щоб перевірити цю концепцію, дослідники перевірили свою гіпотезу на мишах.
Миші в дослідженнях
Миші є одними з найпоширеніших модельних організмів у біомедичних дослідженнях завдяки їхнім фізіологічним та генетичним схожостям з людьми, швидкому циклу розмноження та легкій керованості в лабораторних умовах. Дослідження на мишах є важливим етапом перед переходом до випробувань на людях, дозволяючи оцінити безпеку та ефективність нових методів лікування та вакцин.
Як тільки вони з’ясували, як чистити зуби миші зубною ниткою – виявилося, що для цього потрібні дві людини – вони склали графік використання нитки для експозиції 50 мишей до інактивованого вірусу грипу.
Інактивовані віруси та вакцинація
Інактивовані, або “вбиті” віруси не можуть викликати інфекцію і є поширеним компонентом вакцин. Їх використовують для імунізації людей проти таких хвороб, як гепатит А та поліомієліт. Вони також входять до складу деяких видів щеплень від грипу.
Гепатит А
Гепатит А — це гостре інфекційне захворювання печінки, викликане вірусом гепатиту А. Передається фекально-оральним шляхом, часто через забруднену воду або їжу. Вакцинація є ефективним методом профілактики.
Поліомієліт
Поліомієліт — це гостре вірусне захворювання, що вражає нервову систему і може призвести до паралічу або навіть смерті. Завдяки глобальним програмам вакцинації, кількість випадків поліомієліту значно скоротилася, але вірус все ще циркулює в деяких регіонах світу.
Одна група мишей тричі чистила зуби ниткою, вкритою вірусом, з перервою у два тижні між кожною дозою. Потім, через місяць після останньої дози, вони були піддані впливу активного вірусу грипу. Усі вижили, тоді як контрольна група невакцинованих мишей загинула.
Грип
Грип — це гостре респіраторне вірусне захворювання, що вражає дихальні шляхи і може викликати серйозні ускладнення, включаючи пневмонію, а в деяких випадках — смерть. Вірус грипу постійно мутує, що вимагає щорічної розробки нових вакцин для забезпечення ефективного захисту. Вакцинація залишається найефективнішим способом профілактики грипу та його тяжких наслідків.
Подальші дослідження показали, що миші, вакциновані за допомогою нитки, мали сильну імунну відповідь, виробляючи достатню кількість антитіл та численні імунні клітини. Цей імунний захист був виявлений по всьому тілу – відомий як системний імунітет – а також у їхній слині та фекаліях.
“Вакцинація на основі нитки індукувала як системний, так і мукозний імунітет, тоді як звичайні внутрішньом’язові ін’єкції здебільшого стимулюють системний імунітет”, – розповів Live Science електронною поштою Роган Інґрол, хімік-інженер з Техаського технологічного університету та перший автор дослідження. “Мукозний імунітет важливий, оскільки більшість патогенів потрапляють через слизові оболонки”, – підкреслив він.
Роган Інґрол та Техаський технологічний університет
Роган Інґрол — хімік-інженер, чия робота зосереджена на інноваційних підходах до доставки ліків та вакцин. Техаський технологічний університет (Texas Tech University) – державний дослідницький університет у місті Лаббок, штат Техас, США. Відомий своїми програмами в галузі інженерії, сільського господарства та природничих наук.
Теоретично, вакцина на основі нитки могла б мати перевагу над шприцевими вакцинами, викликаючи цей додатковий захист, але команда хотіла б безпосередньо порівняти обидва методи в майбутньому, щоб підтвердити цю ідею.
Кроки до впровадження для людей
Далі дослідники хотіли дізнатися, чи може зубна нитка переносити сполуки до ПЕ у людей. Як початковий тест, вони використали флуоресцентний маркер та синій харчовий барвник, щоб покрити зубну щітку, і попросили здорових добровольців почистити нею зуби. Фотографії підтвердили, що значна кількість барвника була перенесена в простір між зубами та яснами, хоча трохи більше 41% залишилося на нитці.
Наступним кроком, за словами дослідників, є переведення дослідження на більших тварин, що “може закласти основу для тестування на людях у найближчому майбутньому”, – розповів Live Science електронною поштою Гарвіндер Гілл, біоінженер з Університету штату Північна Кароліна та старший автор дослідження.
Гарвіндер Гілл та Університет штату Північна Кароліна
Гарвіндер Гілл — відомий біоінженер, чиї дослідження спрямовані на розробку нових методів біомедичної діагностики та доставки ліків. Університет штату Північна Кароліна (North Carolina State University) – державний дослідницький університет у місті Ролі, штат Північна Кароліна, США. Він славиться своїми сильними програмами в галузі інженерії, сільського господарства, дизайну та текстильної промисловості.
