Vaccinationer är idag den enskilt viktigaste medicinska behandlingen för att bekämpa infektioner och rädda människoliv. Nu försöker forskare, i ett projekt som leds från Göteborgs universitet, att utveckla nya effektiva vacciner baserade på målriktade nanopartiklar. Målet är att vaccinerna ska kunna drickas eller ges som en nässpray.
Projektanslag 2013
Next generation of mucosal vaccines for protection against infectious diseases
Huvudsökande:
Nils Lycke, överläkare och professor i klinisk immunologi
Medsökande:
Mary-Jo Wick
Chalmers
Fredrik Höök
Marta Bally
Lunds universitet
William Agace
Lärosäte:
Göteborgs universitet
Beviljat anslag:
16,2 miljoner kronor under fem år
Hittills har vacciner nästan alltid tillverkats för att injiceras med sprutor och kanyler, men det har sina nackdelar: infekterade kanyler kan överföra smittor, som till exempel HIV, det krävs utbildad personal och det tar det lång tid att vaccinera stora grupper av människor.
– I ljuset av att det finns risk för allvarliga världsomspännande infektioner, så kallade pandemier, vill vi kunna massvaccinera människor på ett effektivare sätt än vi kan idag. Därför är just spray- och drickbara vacciner mycket attraktiva, förklarar professor Nils Lycke.
Avsikten med en vaccination är att aktivera kroppens immunförsvar mot infektioner orsakade av bakterier, virus eller parasiter. Vid vaccinationen tillförs ett för infektionen unikt antigen, det vill säga ett ämne som finns hos den sjukdomsframkallande mikroorganismen. Det önskvärda resultatet är att immunförsvaret bildar skyddande antikroppar och vita blodkroppar som försvarar oss mot den sjukdomsframkallande mikroorganismen.
– Antigenet är oftast ett protein, men i vissa fall kan det också vara en kolhydrat. Vaccinet är då ett icke-levande vaccin. Dessa vacciner måste ges tillsammans med en immunförstärkande substans, så kallad adjuvans, för att framkalla ett tillräckligt starkt immunsvar. Idag används också levande, försvagade vacciner som utgörs av mikroorganismen själv. Dessa har då bara en lindrigt sjukdomsframkallande effekt. Exempel på ett sådant vaccin är mässlingsvirusvaccinet.
Slemhinnevaccin
Ett effektivare och säkrare sätt att vaccinera många människor på kort tid skulle vara att ge vaccinet i form av en nässpray eller som ett drickbart vaccin. Sådana vacciner aktiverar immunförsvaret via slemhinnorna i luftvägarna eller i mag-tarmkanalen. En fördel med slemhinnevacciner är att riskerna för biverkningar är betydligt lägre jämfört med om man injicerar vaccinet.
– De flesta infektioner som drabbar oss orsakas av mikroorganismer som tar sig in i kroppen via våra slemhinnor, så ett bra lokalt immunsvar på och i slemhinnorna är angeläget.
Idag finns bara en handfull slemhinnevacciner, till exempel en nässpray mot influensa och ett drickvaccin mot kolera. En huvudorsak till att det finns så få är att det vanligen krävs stora mängder antigen för att få tillräckligt starka immunsvar. Mycket av materialet passerar rakt igenom kroppen eller förstörs av mag-tarmkanalens enzymer och syror. Därför blir det dyrt och svårt att göra den här typen av vacciner.
Projektets mål är att komma runt problemet genom att ta fram effektivare immunförstärkare, adjuvans, som kan kompensera för att tillgången på antigen är begränsande, och genom att ”paketera” vaccinet på ett nytt sätt som gör att antigenet tas upp mer effektivt av slemhinnornas immunsystem. Om forskarna lyckas behövs mindre vaccinmaterial vilket kan innebära att drick- och sprayvacciner blir realistiska och konkurrenskraftiga alternativ till dagens vacciner som injiceras.
En allmän och effektiv modul
Paketeringen handlar om att kombinera en partikel och ett adjuvans i en effektiv modul som kan fungera som bärare för många olika typer av vacciner. Ambitionen är också att rikta partiklarna till immunsystemets celler i luftvägarnas och mag-tarmkanalens slemhinnor med hjälp av speciella ytmolekyler. Forskarna vill särskilt nå de så kallade dendritiska cellerna som är kroppens viktigaste cell för att ta upp främmande antigen och aktiverar immunförsvaret.
– Nanopartiklarna är gjorda av fett, lipider, och kanske någon sockerstruktur, som bär med sig protein-antigener som är specifika för infektionen. Partikeln måste också ha en struktur som gör att ett adjuvans, som kan skydda antigenet från att förstöras av till exempel mag-tarmkanalens enzymer, kan följa med. En annan viktig egenskap är att partiklarna måste kunna leta sig igenom slemmet för att effektivt kunna tas upp av de dendritiska cellerna.
Immunförstärkaren som projektet utvecklat är ett så kallat fusionsprotein som består av ett enzym från kolerabakterien, en bärardel och en målriktningsdel. Fusionsproteinets huvuduppgift är att möjliggöra att små mängder antigen kan riktas direkt till de dendritiska cellerna för att orsaka maximal stimulering av immunsystemet.
Kompletterande expertis
Projektet är ett högriskprojekt. Forskarna är ändå optimistiska, bland annat eftersom de arbetar tvärvetenskapligt med kompletterande expertis. Forskare inom immunologi, nanobioteknik, glycobiologi och vaccinutveckling är engagerade i projektet.
– Det här projektet är fantastiskt roligt eftersom det alltid är stimulerande att försöka göra något som ingen annan har lyckats med tidigare. Det är också spännande eftersom det skapar intressanta brytpunkter mellan olika vetenskapliga discipliner och tankemönster.
Projektet kommer också att ge viktiga kunskaper om hur man kan vaccinera mot autoimmuna sjukdomar, som till exempel ungdomsdiabetes, MS och ledgångsreumatism.
Text Anders Esselin
Bild Magnus Bergström
