Vi kender det alle, når vi skal ud at rejse, eller vores børn skal have deres vacciner. Man skal til lægen og stikkes, da vaccinen skal sprøjtes direkte ind i kroppen. Det gælder for hovedparten af vacciner.

Hvad nu hvis man kunne lave vaccinen i pilleform? Langt de fleste mennesker foretrækker at tage deres medicin gennem munden som en pille eller en væske frem for et stik.

Men rejsen fra munden til det rette sted i kroppen er ikke uden udfordringer. Fra munden skal medicinen transporteres ned igennem maven og derefter ned til tarmen, hvor medicinen skal optages for at have en effekt.

Det er meget udfordrende at lave vaccinen som en pille, da vaccinen let bliver ødelagt i maven på grund af  mavens sure miljø (lav pH) og de mange forskellige enzymer, som er her. Sker det, har vaccinen ikke nogen effekt.

Skal vaccinen have effekt, skal den optages af immunceller i tarmen – herfra vil immunforsvaret så kunne beskytte mod den specifikke sygdom. Opgaven er altså at få vaccinen sikkert gennem mavens sure pH-miljø og videre til tarmen.

Netop det arbejder vi på i forskningscenteret ved navn ’Intelligent Drug Delivery and sensing Using microcontainers and Nanomechanics’ (IDUN), hvor forskere fra DTU og Københavns Universitet samarbejder om at udvikle små mikrobeholdere, så vacciner og andre medikamenter såsom insulin i fremtiden kan tages som en pille.

Nedbrydelige mikrocontainere

Mikrobeholderne, også kaldes mikrocontainere, er små, cylinderformede kopper, som er lukket i bunden og har et hulrum, hvor der kan fyldes medicin ind i.

Mikrocontainerne er lidt mindre end et sukkerkorn (se fotoet herunder) med en diameter på omkring 220 mikrometer (0,22 mm).

De er produceret i et lukket laboratorie med meget ren luft på DTU (kaldet renrummet), hvor vi kan lave meget små præcise mikrocontainere.  

Vi har fremstillet containere, der virker, men de er fremstillet i et materiale, som endnu ikke er godkendt til at give til mennesker.

Derfor har vi netop udviklet mikrocontainerne ved hjælp af andre metoder og med andre materialer, kaldt biopolymere, og disse  er godkendt til mennesker og kan nedbrydes af kroppen.

Disse mikrocontainere ligner de andre, men princippet er så, at mikrocontainerne frigiver vaccinen, hvorefter materialet ødelægges.

LÆS OGSÅ: Ny forskning er en let pille at sluge

Sammenligning af størrelsen af mikrocontainerne (til venstre) med sukker (til højre). Mikrocontainerne er tydeligvis en del mindre end et korn sukker. (Foto: Jesper Scheel, DTU Health Tech)

Låget åbner ved den rette pH-værdi

Når vi har lavet mikrocontainerne, kan vi fylde dem med den ønskede vaccine og derefter forsegle åbningen med et låg (se grafikken nedenfor).

Låget kan have den funktionalitet, som ønskes i hvert enkelt tilfælde. Vi har brugt låg, som har en tendens til at klistre sig fast på mukuslaget i tarmen (slimlag som beskytter tarmen), fordi medicinen, så har længere tid til at blive optaget i kroppen og dermed giver en bedre effekt.

Det vigtigste har dog været at bruge et lågmateriale, som holder sig intakt igennem mavens sure pH-værdi, så vaccinen beskyttes og ikke bliver ødelagt.

Når mikrocontainerne når tarmen, opløses låget på grund af den højere pH-værdi her, og vaccinen kommer ud af mikrocontainerne og kan derefter optages af immuncellerne.

Netop dette, at målrette optaget mod immuncellerne, er en stor udfordring, fordi mikrocontainerne skal ramme et meget præcist sted i tarmen og sidde fast der i lidt tid, og det er svært at få til at lykkes hver gang. Det er formentlig en af forklaringerne på, hvorfor det ikke er lykkedes helt endnu at indgive vaccinerne som en pille.

Vi har lavet de første forsøg i mus, og de viser lovende resultater, hvor vi kan se lidt effekt hos immuncellerne, men ikke tilstrækkeligt til, at vi kan sige, at det virker godt nok endnu. Vi arbejder videre for at forbedre optaget i immuncellerne.

Grafik af mikrocontainer-konceptet med en tom cylindrisk mikrocontainer, som fyldes med medicin, og derefter pålægges et låg. Medicinen frigives fra mikrocontaineren, ved at låget opløses i tarmen. (Tegning af Ellen Vallentin Christiansen, DTU Health Tech)

Vaccinepillen kan hjælpe udviklingslandene

Vi ser det største potentiale for vacciner på pilleform i udviklingslande. Årsagen er, at man i disse lande ofte har en række problemer med de vacciner, vi kender og bruger i dag.

Det drejer sig om opbevaringen, da vaccinerne skal være på køl. Og de fylder også meget, så logistikken kan være problem, når de skal transporteres til øde egne.

Derudover det besværligt og dyrt at få sundhedspersonale til at stå for at håndtere sprøjter og indgive vaccinerne – og afskaffelse af sprøjter, så man undgår risiko for genbrug og smittefare, kan også være et problem i nogle lande.  

Vaccinepiller med mikrocontainere løser de problemer, da de ikke behøver være på køl, fylder mindre, ikke efterlader affaldssprøjter og kan indtages uden hjælp fra sundhedspersonale.

Pga. mikrocontainernes størrelse er det urealistisk at kunne tage én enkelt pille uden risiko for f.eks. at tabe den. Derfor vil forskerne putte mikrocotainerne ind i en kapsel, som man så kan tage sammen med et glas vand. Når forskerne laver forsøg på dyr, fylder de ligeledes mikrocontainerne i en kapsel for at have helt styr på, hvor mange de giver til ét dyr. (Foto: Shutterstock)

Mikrocontainere med insulin

Mikrocontainerne er også tiltænkt til at blive brugt til andet medicin. Vi arbejder blandt med insulin, da det ligesom vacciner skal sprøjtes direkte ind i kroppen.

Hvis insulin kunne indtages som en pille, ville man altså få de samme fordele som med vaccinerne.

Selve proceduren med mikrocontainere er den samme, men insulin skal optages over tarmvæggen, før det kan have en effekt. Hvordan vi får mikrocontainerne til at frigive insulinen lige præcis der, er en udfordring vi arbejder på at løse hurtigst muligt.  

Vi har en lovende platform i mikrocontainerne, og de første forsøg i dyr har vist gode resultater med både vacciner og insulin.

Der er stadig et stykke vej, til vi kan teste mikrocontainerne i mennesker, både for vacciner og insulin, men vi både tror og håber, at vi i en ikke alt for fjern fremtid kan tage vacciner og insulin som en pille.

Dette vil forbedre livskvaliteten for mange mennesker og tilmed være økonomisk fordelagtigt.

Forskningscenteret Intelligent Drug Delivery and sensing Using microcontainers and Nanomechanics (IDUN) er finansieret af Danmarks Grundforskningsfond og Villum Fonden.

LÆS OGSÅ: Insulin på pilleform rykker nærmere med mikrokapsler

LÆS OGSÅ: Bange for kanyler? Fremtidens vacciner kommer i pilleform