說起注射, 世界上大概有兩類人會毛骨悚然, 一類是糖尿病患者, 一類是要接種疫苗的兒童。 對於第一類患者, 現在已經有很多公司在想招兒減輕患者的痛苦了, 例如Intarcia Therapeutics(這個一年換一次的降血糖小棍, 又融了2.15億美元丨奇點實力派)。 小朋友的接種問題還沒有特別好的無創解決方案。
來自加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)的Dorian Liepmann教授團隊正在嘗試解決疫苗的無創接種問題。 因為他們認為, 非侵入性的疫苗接種方法不僅可以減輕被接種人的恐懼和痛苦, 還可以在流行疾病大爆發的時候, 實現低成本、便捷的免疫接種, 畢竟非侵入性的接種方法可以不需要醫生。
Dorian Liepmann教授(頭髮灰白者)團隊
於是在Liepmann實驗室博士後Kiana Aran的帶領下, Liepmann的團隊利用3D列印技術發明了一個無創的疫苗接種神器MucoJet, 由於Aran和她同事的這項研究有可能改變疫苗的接種方式, 她們的這項發明刊登在著名期刊《科學轉化醫學》上(1)。
無創疫苗接種神器MucoJet和注射針頭比較
當天, 《科學》雜誌給Liepmann團隊的這一研究做了專題報導, 《科學》雜誌認為, 這項技術可能有助於阻止通過嘴、鼻子或生殖器進入身體的病原體的感染, 例如HIV、人乳頭瘤病毒、流感病毒和淋球菌(2)。
MucoJet是一個15×7毫米的圓柱體, 由內外兩個膠囊組成, 在外部膠囊裡儲存了約5滴水。 內部膠囊實際上是由兩個獨立的小室組成, 靠近噴頭(小孔直徑為200微米)的小室裡裝的是疫苗, 上面一個小室裡含有粉狀檸檬酸和碳酸氫鈉, 當接種的時候, 我們用手擠壓外面的膠囊,
MucoJet的結構和工作原理
一分鐘之後, 氣體在上面的消膠囊內形成強大的壓力, 衝破隔膜, 推動活塞, 瞬間將疫苗推出。 疫苗貫穿口腔內膜, 進入臉頰組織, 啟動相應的免疫細胞。
MucoJet在口腔起做用的機制
那麼這個接種系統威力究竟如何呢?Aran團隊決定用豬的粘膜層和臉頰組織試一試。 於是他們在MucoJet的疫苗室裡裝上了卵清蛋白(一種免疫刺激蛋白), 對照組用滴管滴卵清蛋白到同樣的組織上(模擬口服疫苗)。三個小時之後,研究人員檢測相應組織中卵清蛋白的含量,驚喜的發現使用MucoJet的實驗組織的卵清蛋白是對照組的8倍。
這就說明MucoJet確實能把疫苗送入臉頰的黏膜。然後,Aran團隊做了一下調整,在一定程度上增加了推送的壓力。她們發現,卵清蛋白的該藥量是跟壓力呈正相關的。
如此看來,MucoJet的威力確實不小,接下來就要看通過臉頰接種究竟能不能激發動物的免疫系統。Aran在兔子身上做了這個實驗。用的還是卵清蛋白,他們發現在兔子口腔內,MucoJet的給藥能力是滴管的7倍。 最重要的是,用MucoJet接種卵清蛋白的兔子體內的關鍵免疫抗體濃度是滴管接種的數千倍。
研究人員沒有比較MucoJet與注射接種對免疫系統激發的差異,但是她們表示,從之前的研究來看,MucoJet接種激發的免疫回應程度與注射不分伯仲。
伯明罕阿拉巴馬大學的粘膜免疫學家Jiri Mestecky說,MucoJet「看起來很有吸引力」。然而,作為粘膜疫苗的主要支持者,他Mestecky也不確定它是否能在接種人體內起作用。在Mestecky看來,兔子和人的臉頰組織可能有較大差異,與兔子相比,人的臉頰組織裡可以被疫苗啟動的免疫細胞相對較少。「臉頰免疫在人體研究中並不十分有效,」Mestecky說。
此外,沒有針頭雖然是它的優勢,但是由於每個人的臉頰對疫苗的吸收是不同的,不同疫苗的溶解度和滲透能力也是有差異的,與注射相比,劑量的控制可能挑戰較大。
Aran表示,對於這些問題,她們可以通過調整溶劑、噴嘴直徑和噴射的壓力來調節。而且,Aran在論文中指出,口腔黏膜中存在大量的免疫細胞,例如,樹突細胞、郎格罕細胞、T淋巴細胞和粘膜相關淋巴組織,因此口腔是非常理想的免疫接種組織。至於物種之間的差異,她們打算下一步在猴子或其他更接近人類的動物中進行實驗。
MucoJet口腔接種操作方法
《科學》雜誌在採訪Aran時,認為這個小小的噴射器在操作時,恐怕沒那麼方便。對於這個問題,Aran也有自己的考慮,她們打算把這個改進成「棒棒糖」形狀的,這樣一來接種的時候就可以用這個「棒棒糖」直接頂在臉頰上,輕而易舉的完成接種。當然,如果噴頭上真的有糖的話,小孩子應該更樂意於接種。
Aran表示,MucoJet的發展的下一步是在大型動物體內開展真正的疫苗實驗。 他們希望MucoJet可以在五到十年內投入臨床使用。
參考資料:
【1】Aran K, Chooljian M, Paredes J, Rafi M, Lee K, et al. 2017. An oral microjet vaccination system elicits antibody production in rabbits. Science Translational Medicine 9
【2】http://www.sciencemag.org/news/2017/03/high-pressure-spray-delivers-vaccines-directly-cheek
【3】http://news.berkeley.edu/2017/03/08/oral-delivery-system-could-make-vaccination-needle-free/
對照組用滴管滴卵清蛋白到同樣的組織上(模擬口服疫苗)。三個小時之後,研究人員檢測相應組織中卵清蛋白的含量,驚喜的發現使用MucoJet的實驗組織的卵清蛋白是對照組的8倍。這就說明MucoJet確實能把疫苗送入臉頰的黏膜。然後,Aran團隊做了一下調整,在一定程度上增加了推送的壓力。她們發現,卵清蛋白的該藥量是跟壓力呈正相關的。
如此看來,MucoJet的威力確實不小,接下來就要看通過臉頰接種究竟能不能激發動物的免疫系統。Aran在兔子身上做了這個實驗。用的還是卵清蛋白,他們發現在兔子口腔內,MucoJet的給藥能力是滴管的7倍。 最重要的是,用MucoJet接種卵清蛋白的兔子體內的關鍵免疫抗體濃度是滴管接種的數千倍。
研究人員沒有比較MucoJet與注射接種對免疫系統激發的差異,但是她們表示,從之前的研究來看,MucoJet接種激發的免疫回應程度與注射不分伯仲。
伯明罕阿拉巴馬大學的粘膜免疫學家Jiri Mestecky說,MucoJet「看起來很有吸引力」。然而,作為粘膜疫苗的主要支持者,他Mestecky也不確定它是否能在接種人體內起作用。在Mestecky看來,兔子和人的臉頰組織可能有較大差異,與兔子相比,人的臉頰組織裡可以被疫苗啟動的免疫細胞相對較少。「臉頰免疫在人體研究中並不十分有效,」Mestecky說。
此外,沒有針頭雖然是它的優勢,但是由於每個人的臉頰對疫苗的吸收是不同的,不同疫苗的溶解度和滲透能力也是有差異的,與注射相比,劑量的控制可能挑戰較大。
Aran表示,對於這些問題,她們可以通過調整溶劑、噴嘴直徑和噴射的壓力來調節。而且,Aran在論文中指出,口腔黏膜中存在大量的免疫細胞,例如,樹突細胞、郎格罕細胞、T淋巴細胞和粘膜相關淋巴組織,因此口腔是非常理想的免疫接種組織。至於物種之間的差異,她們打算下一步在猴子或其他更接近人類的動物中進行實驗。
MucoJet口腔接種操作方法
《科學》雜誌在採訪Aran時,認為這個小小的噴射器在操作時,恐怕沒那麼方便。對於這個問題,Aran也有自己的考慮,她們打算把這個改進成「棒棒糖」形狀的,這樣一來接種的時候就可以用這個「棒棒糖」直接頂在臉頰上,輕而易舉的完成接種。當然,如果噴頭上真的有糖的話,小孩子應該更樂意於接種。
Aran表示,MucoJet的發展的下一步是在大型動物體內開展真正的疫苗實驗。 他們希望MucoJet可以在五到十年內投入臨床使用。
參考資料:
【1】Aran K, Chooljian M, Paredes J, Rafi M, Lee K, et al. 2017. An oral microjet vaccination system elicits antibody production in rabbits. Science Translational Medicine 9
【2】http://www.sciencemag.org/news/2017/03/high-pressure-spray-delivers-vaccines-directly-cheek
【3】http://news.berkeley.edu/2017/03/08/oral-delivery-system-could-make-vaccination-needle-free/