Microneedle patch levert COVID-19 DNA-vaccin, vereist geen koude opslag

Wereldwijd zijn meer dan 2 miljard mensen volledig ingeënt tegen COVID-19. Velen die in landen met beperkte middelen wonen, hebben echter geen vaccins kunnen krijgen, deels omdat deze gebieden geen temperatuurgecontroleerde verzend- en opslagfaciliteiten hebben. Nu hebben onderzoekers die rapporteren in ACS Nano een micronaaldpleister ontwikkeld die een COVID-19 DNA-vaccin in de huid afgeeft, wat sterke immuunreacties veroorzaakt in cellen en muizen. Belangrijk is dat de pleister meer dan 30 dagen bij kamertemperatuur kan worden bewaard.

Tot op heden heeft de Amerikaanse Food and Drug Administration drie vaccins goedgekeurd voor gebruik tijdens de COVID-19-pandemie: één op basis van eiwit en twee op RNA. Ze moeten allemaal gekoeld of diepgevroren worden bewaard, wat hun verspreiding beperkt tot afgelegen of beperkte gebieden. Bovendien moeten de vaccins door een gezondheidswerker worden toegediend als een injectie in een spier. Omdat immuuncellen meestal niet in spieren worden aangetroffen, hebben wetenschappers verschillende manieren onderzocht om vaccins in de huid af te geven, die overvloedige antigeenpresenterende cellen (APC’s) bevat en daarom een ​​sterkere immuunrespons zouden kunnen genereren. Hui Li, Guangjun Nie, Hai Wang en collega’s wilden een micronaaldpleister ontwikkelen die efficiënt een COVID-19-vaccin onder de huid aflevert, waardoor een krachtige en duurzame immuniteit ontstaat zonder de noodzaak van een koudeketen of pijnlijke injecties.

De onderzoekers baseerden hun vaccin op DNA, dat makkelijker te maken is dan RNA of eiwit. Het is ook stabieler dan RNA. In klinische onderzoeken zijn intramusculaire DNA-vaccins echter beperkt in hun effectiviteit omdat, in tegenstelling tot RNA of eiwit, het DNA zijn weg in de celkern moet vinden om te werken. Door het vaccin in een APC-rijke huid te brengen in plaats van in spieren, redeneerden de onderzoekers dat ze de kans konden vergroten dat het DNA de kern van een APC zou binnendringen.

Om hun leveringssysteem te maken, bevestigde het team DNA-sequenties die coderen voor het SARS-CoV-2-spike-eiwit of nucleocapside-eiwit aan het oppervlak van niet-toxische nanodeeltjes. In de nanodeeltjes zat een adjuvans – een molecuul dat helpt bij het stimuleren van een immuunrespons. Vervolgens bedekten de onderzoekers een micronaaldpleister met de vaccinnanodeeltjes. De kleine rechthoekige pleister bevatte 100 biologisch afbreekbare micronaalden, elk minder dan 1/10 van de diameter van de angel van een bij, die pijnloos de buitenste laag van de huid konden binnendringen. De onderzoekers testten het systeem bij muizen en toonden aan dat de spike-eiwit-coderende micronaaldpleister sterke antilichaam- en T-celreacties veroorzaakte, zonder waarneembare bijwerkingen. Omdat de vaccinpleisters ten minste 30 dagen bij kamertemperatuur kunnen worden bewaard zonder de werkzaamheid te verliezen, kunnen ze een belangrijk hulpmiddel zijn voor de ontwikkeling van COVID-19-vaccins met wereldwijde toegankelijkheid, aldus de onderzoekers.