Farvel til kanylen: Forskere udvikler vaccineplaster med nanopartikler

Plasteret kan bruges til at bekæmpe infektionssygdomme som for eksempel stivkrampe og leverbetændelse.

Ved vaccination mod infektionssygdomme påfører lægen patienten et sygdomsfremkaldende stof – eller en svækket mikroorganisme.

Det stof, som lægerne påfører kaldes et antigen.

Derefter udvikler patienten i større eller mindre grad immunitet mod sygdommen.

Farmaceut Henriette Baun Madsen har netop forsvaret sin ph.d.-afhandling, der handler om, hvordan antigener indbygget i særlige vaccine-nanopartikler trænger gennem huden og dermed baner vejen for at vaccinere uden brug af kanyler.

»Den mest benyttede vaccinationsmetode er at injicere vaccinen enten under huden eller i musklerne. I begge tilfælde gennemhulles huden, hvilket medfører smerte og ubehag for patienten. Der er derfor i de senere år kommet fokus på alternative og smertefrie administrationsveje til vaccination for eksempel via lungerne, næsen eller huden – det er dog uvist, hvordan disse vacciner gennemtrænger kroppens barrierevæv,« fortæller Henriette Baun Madsen.

Stivkrampevaccination uden sprøjte

Når vaccineplaster sættes på huden, aktiverer det immunsystemet og resulterer i vaccination mod en given sygdom.

De første generationer af vaccineplastrene var rettet mod henholdsvis stivkrampe og smitsom leverbetændelse – men i fremtiden vil det være hensigtsmæssigt at udvikle vaccineplastre til sygdomme, der kræver injektion oftere end for eksempel stivkrampe. Plasterets antigener indbygges i såkaldte Posintro^TM-nanopartikler udviklet af Nordic Vaccine A/S, som medvirker til at stimulere immunsystemet.

»Vaccineplastret består desuden af en hydrogel, som fugter huden og fungerer som reservoir for vaccinen. Nanopartiklerne hjælper med til, at antigenet trænger et stykke ind i huden og når frem til målcellerne, ‘de Langerhanske celler’,« fortæller Henriette Baun Madsen.

Fordel for udviklingslande

Den primære fordel ved at indføre vacciner via plaster er, at der findes immunkompetente celler i ‘epidermis’, som hudlaget der ligger lige under det yderste hudlag kaldes.

Målcellerne i epidermis er i stand til at identificere fremmede stoffer som for eksempel antigener og optage dem.

Derpå vandrer cellerne til lymfeknuderne, hvor de præsenterer antigenerne for immunforsvarets T-celler, som sætter det ønskede immunrespons i gang:

»Når man vaccinerer gennem huden, skal antigenet altså ikke sendes ud på omveje i blodbanen, men kan målrettes direkte mod de Langerhanske celler,«fortæller Henriette Baun Madsen.

»En anden fordel ved at vaccinere gennem huden med plaster er, at risikoen for infektion og smittefare – som altid findes ved kanyler – nedsættes, hvilket er særligt vigtigt, når det handler om vaccinationsprogrammer i udviklingslandene,« fortæller Henriette Baun Madsen.

Huden er en hård modstander

Selv om antigenet ikke behøver at kunne trænge hele vejen gennem huden, er der tale om lidt af en udfordring. En af hudens vigtigste funktioner er nemlig at beskytte kroppen mod fremmede organismer, så vi undgår sygdom.

Derfor har huden betydelige barriereegenskaber, og det er ikke umiddelbart muligt for store makromolekyler som antigener i form af peptider og proteiner at trænge gennem hornlaget – det yderste af vores hudlag. »I mit ph.d-projekt har jeg netop undersøgt, hvordan hudens gennemtrængelighed påvirkes af de nanopartikler, der fungerer som drug delivery-system for antigenerne. Nanopartiklerne kommer først i kontakt med hornlaget, og gennemtrængeligheden kan visualiseres med såkaldt Confocal Scanning Laser Microscopy,« forklarer Henriette Baun Madsen. Nanopartiklerne mærkes med en fluorescerende farve, så de kan spores i huden. Samtidig kan forskerne farve cellekernerne i huden, så det er muligt at lokalisere partiklerne i forhold til disse: »Vores undersøgelser viser, at nanopartiklerne trænger ned i epidermis til de Langerhanske celler,« fortæller Henriette Baun Madsen.

Forsøgene udføres på menneskehud, som er blevet tilovers fra kirurgiske og kosmetiske operationer.

Først adskilles de yderste lag, hornlaget og resten af epidermis, fra den underliggende hud. Derpå spændes de bittesmå hudstykker ud i en såkaldt diffiusionscelle, hvor nanopartiklerne appliceres sammen med et modelmolekyle: »I forsøgene måler vi, hvor meget af modelmolekylet, der kommer over på den anden side i løbet af en given tid. På den måde kan vi forudsige effekten af nanopartiklerne på hudens barriereegenskaber,« fortæller Henriette Baun Madsen.

På sigt vil forskningsresultaterne øge forståelsen af, hvordan vaccine delivery-systemer påvirker huden og dermed give bedre muligheder for udvikling af endnu mere effektive vaccineplastre i fremtiden.

Artiklen er lavet i samarbejde med Det Farmaceutiske Fakultet, Københavns Universitet