赤ちゃんに注射する必要はもうありません!科学者は3Dプリントを使用して非侵襲性ワクチン接種ツールを開発

注射に関して言えば、恐怖を感じる人はおそらく世の中に 2 種類いるでしょう。1 つは糖尿病患者、もう 1 つは予防接種を受ける必要がある子供たちです。最初のタイプの患者については、現在、Intarcia Therapeutics（1年に1回交換するこの小さな血糖値を下げるスティックは、さらに2億1500万ドルを調達した）などの多くの企業が痛みを軽減する方法を見つけようとしている。子どもの予防接種の問題に対して、特に優れた非侵襲的な解決策は存在しません。

カリフォルニア大学バークレー校のドリアン・リープマン教授のチームは、非侵襲性ワクチン接種の問題を解決しようとしている。なぜなら、非侵襲性のワクチン接種方法は、接種を受けた人々の恐怖や痛みを軽減できるだけでなく、伝染病が発生したときに低コストで便利な予防接種を実現できると信じているからです。結局のところ、非侵襲性のワクチン接種方法では医師は必要ありません。

▲最年長のドリアン・リープマン教授とそのチーム
そこで、リープマン研究室のポスドク研究員であるキアナ・アランの指導の下、リープマンのチームは 3D プリント技術を使用して、非侵襲性のワクチン接種装置 MucoJet を発明しました。アランと彼女の同僚によるこの研究はワクチンの投与方法を変える可能性を秘めているため、この発明は有名なジャーナル Science Translational Medicine に掲載されました。

▲非侵襲性ワクチン接種装置MucoJetと注射針の比較
同日、サイエンス誌はリープマン氏のチームの研究について特別レポートを掲載した。サイエンス誌は、この技術がHIV、ヒトパピローマウイルス、インフルエンザウイルス、淋菌など、口、鼻、性器から体内に侵入する病原体による感染を防ぐのに役立つ可能性があると考えている。

MucoJet は、内側のカプセルと外側のカプセルの 2 つのカプセルで構成された 15×7 mm の円筒形で、約 5 滴の水を蓄えます。内側のカプセルは、実は2つの独立したチャンバーで構成されています。ノズルに近いチャンバー（穴の直径は200ミクロン）にはワクチンが入っており、上部のチャンバーには粉末状のクエン酸と重曹が入っています。ワクチン接種の際には、外側のカプセルを手で押して、上部のチャンバーに水が入ります。このとき、高校で習った化学反応が起こり、そうです、二酸化炭素が発生します。

▲MucoJetの構造と動作原理
1分後、ガスは上部の消毒カプセル内で強い圧力を生成し、ダイヤフラムを突き破ってピストンを押し、瞬時にワクチンを押し出します。ワクチンは口腔の粘膜を貫通し、頬の組織に入り込み、対応する免疫細胞を活性化します。「圧力が非常に集中しており、ノズルの直径が非常に小さいため、ワクチンは口腔粘膜にスムーズに浸透します」とアラン氏は述べた。

▲口腔内でのムコジェットの作用メカニズム
それで、このワクチン接種システムはどれほど強力なのでしょうか?アラン氏のチームは、豚の粘膜と頬の組織を使って試してみることにしました。そこで研究者らは、MucoJet のワクチンチャンバーにオボアルブミン (免疫刺激タンパク質) を充填し、対照群では、スポイトを使用して同じ組織にオボアルブミンを滴下しました (経口ワクチンをシミュレート)。 3時間後、研究者らは対応する組織中のオボアルブミン含有量を検査したところ、MucoJetを使用した実験組織のオボアルブミン含有量が対照群の8倍であることに驚きました。

これは、MucoJet が実際にワクチンを頬の粘膜に送達できることを示しています。その後、アランチームはいくつかの調整を行い、プッシュ圧力をある程度まで高めました。彼らは、オボアルブミンの投与量がストレスと正の相関関係にあることを発見した。

MucoJet は確かに強力なようです。次は、頬のワクチン接種が動物の免疫システムを刺激できるかどうかを確認します。アランはこの実験をウサギで行いました。研究者らは、やはり卵白アルブミンを使用し、ウサギの口の中に薬剤を送達する MucoJet の能力が点滴器の 7 倍高いことを発見しました。最も重要なのは、MucoJet を使用して卵白アルブミンを接種したウサギでは、スポイトを使用して接種したウサギよりも重要な免疫抗体の濃度が数千倍高かったことです。

研究者らは、ムコジェットが免疫系を刺激する効果を注射と比較したわけではないが、これまでの研究でムコジェットワクチン接種が注射に匹敵する免疫反応を刺激することが示されていると述べた。

「MucoJet は非常に魅力的だ」とアラバマ大学バーミンガム校の粘膜免疫学者 Jiri Mestecky 氏は言う。しかし、粘膜ワクチンの主な支持者であるメステッキー氏は、それが人間にも効くかどうか確信が持てない。メステッキー氏の意見では、ウサギと人間の頬の組織には大きな違いがあるかもしれない。ウサギと比較すると、人間の頬の組織にはワクチンによって活性化される免疫細胞が比較的少ないのだ。「頬の免疫接種は人間を対象とした研究ではあまり効果的ではなかった」とメステッキー氏は言う。

また、針が不要なのは利点ですが、頬のワクチンの吸収は人によって異なり、ワクチンの種類によって溶解性や浸透性も異なるため、注射に比べて投与量の管理が難しい場合があります。

アラン氏は、これらの問題は溶剤、ノズル径、注入圧力を調整することで解決できると述べた。さらに、アラン氏は論文の中で、口腔粘膜には樹状細胞、ランゲルハンス細胞、Tリンパ球、粘膜関連リンパ組織などの免疫細胞が多数存在し、口腔は免疫付与に非常に理想的な組織であると指摘した。種の違いについては、今後、サルなど人間に近い動物で実験する予定だ。

▲ムコジェット経口接種の施術方法
サイエンス誌がアラン氏にインタビューしたとき、この小型の注射器は操作がそれほど便利ではないかもしれないと考えた。アランさんもこの問題について独自の考えを持っています。彼らはそれを「ロリポップ」の形に改良することを計画しています。そうすれば、ワクチン接種の際には「ロリポップ」を直接頬に押し当てることができ、簡単にワクチン接種を完了することができます。もちろん、ノズルに本当に砂糖が付いていたら、子どもたちはもっと喜んでワクチン接種を受けるでしょう。

アラン氏は、MucoJet 開発の次のステップは、より大きな動物で実際のワクチン試験を行うことだと述べています。彼らは、MucoJet が 5 年から 10 年以内に臨床使用できるようになることを期待しています。

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Antarctic Bear は、3D プリントのプロフェッショナルメディアプラットフォームです。クリックしてウェブサイト http://www.nanjixiong.com/ にアクセスしてください。

出典: 3Dプリンティングワールド

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