Американські вчені розробили ручний, легкий та дешевий пристрій на основі п'єзоелектричної запальнички, що покликаний збільшити ефективність ДНК-вакцин завдяки обробленню місця ін'єкції електричним струмом. Піддаючи шкіру коротким високовольтним імпульсам, можна збільшити проникність клітин для молекул ДНК у вакцині та посилити цим реакцію імунної системи, показало дослідження на мишах, опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
На передньому плані — прототип нового електропоратора, на задньому — звичайний електропоратор. Candler Hobbs, Georgia Tech
Як електричний струм може згодитися у вакцинації?
Вироблені під час пандемії COVID-19 мРНК-вакцини виявилися одними з найбільш дієвих проти інфекції. Окрім цього, їхніми перевагами є відносна швидкість та дешевизна виготовлення. Однак невдовзі в клінічну практику можуть прийти ДНК-вакцини, із яких щонайменше чотирнадцять зараз проходять клінічні випробування проти коронавірусної інфекції. На відміну від РНК-вакцин, вони більш стабільні, не вимагають заморожування до десятків градусів нижче нуля, а тому можуть ширше застосовуватися в регіонах із поганим матеріальним забезпеченням. Проте одним із обмежень використання ДНК-вакцин є побоювання щодо недостатньої імуногенності, тобто здатності викликати імунну відповідь у людини. Потенційне рішення вбачають у використанні електропорації — технології, за якої короткими імпульсами електричного струму збільшують проникність клітин у місці ін'єкції для таких великих молекул як ДНК. Проблема у тому, що пристрої для електропорації громіздкі, вимагають підключення до електромережі, складні у виготовленні, а крім цього коштують тисячі доларів США. Тому науковці з Технологічного інституту Джорджії та Медичної школи Університету Еморі об'єдналися для створення зручного пристрою для електропорації, що дозволить зробити вакцини, зокрема проти ковіду, доступнішими й ефективнішими.
Над чим працювали вчені?
Науковці розробили власний, портативний та дешевий прототип електропоратора, який отримав назву ePatch. Для цього вони використали звичайну побутову п'єзоелектричну запальничку, яка виробляється у кількості мільйонів та може коштувати менш як долар. Її принцип роботи забезпечується наявністю п'єзоелемента, при деформації якого важелем запальнички він продукує електричний струм, силою в тисячі вольт. Це спонукає газ, що подається при натисканні на кнопку, загорітися. Таким чином, ці запальнички не потребують батарейок або іншого джерела живлення.
У своїх дослідах науковці використали п'єзоелектричний механізм із побутової запальнички, доповнивши її масивом мікроголок на кінці, що слугують мікроелектродами та збільшують площу впливу. Такий пристрій може генерувати струм силою як звичайний електропоратор, але з коротшими імпульсами, завдяки чому зменшується ризик болючих відчуттів та посмикування м'язів. Вчені припустили, що пристрій покращить ефективність імунізації, якщо негайно після вакцинації приставити його до шкіри в місці ін'єкції та обробити її електричним струмом.
Наскільки це доцільний підхід?
Ефективність ePatch при вакцинації перевірили на лабораторних мишах, яким зробили внутрішньошкірні ін'єкції ДНК-вакцини проти COVID-19. Для порівняння, частину піддослідних після уколу піддали впливу пристрою, а інших — ні. Крім цього деяким із них зробили внутрішньом'язові ін'єкції без подальшої електропорації.
Досліди показали, що імунні реакції були суттєво сильнішими в мишей, що отримали вакцину внутрішньошкірно з електропорацією, у порівнянні з іншими тваринами, що електропорації уникли. Кількість антитіл до поверхневого білка SARS-CoV-2, що утворилися у цих мишей, була майже вдесятеро вищою, ніж у тварин, що мали внутрішньошкірну або внутрішньом'язову ін'єкцію вакцини без електропорації.
Науковці зазначають, що не помітили у тварин побічних ефектів електропорації. Навіть сліди мікроголок через три години після процедури не виявлялися на шкірі тварин під збільшенням. Обстеження також не виявило жодних ознак запалення шкіри, властивого типовому електропоратору. Стан тварин протягом тижнів після вакцинації не викликав занепокоєнь, зазначається в роботі вчених.
Автори вважають, що електропоратор можна застосувати й для покращення ефективності РНК-вакцин, хоча потрібно провести додаткові дослідження. Вони сподіваються, що їхня розробка допоможе боротися з COVID-19 та іншими епідеміями, зробивши ДНК-вакцини доступними та дієвими.