Mer än 2 miljarder människor världen över är helt vaccinerade mot covid-19. Dock, många som bor i resursbegränsade länder har inte kunnat få vaccin, dels för att dessa områden saknar temperaturkontrollerade frakt- och lagringsmöjligheter. Nu, forskare som rapporterar i ACS Nano har utvecklat ett mikronålsplåster som levererar ett COVID-19 DNA-vaccin i huden, orsakar starka immunsvar i celler och möss. Viktigt, plåstret kan förvaras i över 30 dagar i rumstemperatur.

Hittills, U.S. Food and Drug Administration har godkänt tre vacciner för användning under covid-19-pandemin:ett baserat på protein, och två på RNA. Alla måste förvaras kylda eller frysta, vilket begränsar deras distribution till avlägsna eller resursbegränsade områden. Dessutom, vaccinerna måste administreras av en vårdpersonal som en injektion i en muskel. Eftersom immunceller vanligtvis inte finns i muskler, forskare har undersökt olika sätt att leverera vacciner i huden, som innehåller rikligt med antigenpresenterande celler (APC) och kan därför generera ett starkare immunsvar. Hui Li, Guangjun Nie, Hai Wang och kollegor ville utveckla ett mikronålsplåster som effektivt levererar ett covid-19-vaccin under huden, orsakar potent och hållbar immunitet utan behov av en kylkedja eller smärtsamma injektioner.

Forskarna baserade sitt vaccin på DNA, som är lättare att göra än RNA eller protein. Det är också mer stabilt än RNA. Dock, i kliniska prövningar, intramuskulära DNA-vacciner har varit begränsade i sin effektivitet eftersom, till skillnad från RNA eller protein, DNA:t måste leta sig in i cellkärnan för att fungera. Genom att leverera vaccinet till APC-rik hud snarare än muskler, forskarna resonerade att de kunde öka chanserna att DNA:t skulle komma in i kärnan i en APC.

För att göra sitt leveranssystem, teamet fäste DNA-sekvenser som kodar för antingen SARS-CoV-2 spikproteinet eller nukleokapsidproteinet till ytan av icke-toxiska nanopartiklar. Inuti nanopartiklarna fanns ett adjuvans - en molekyl som hjälper till att stimulera ett immunsvar. Sedan, forskarna belade ett mikronålsplåster med vaccinets nanopartiklar. Det lilla rektangulära plåstret innehöll 100 biologiskt nedbrytbara mikronålar, var och en mindre än 1/10 av diametern på ett bis sticka, som smärtfritt kan penetrera hudens yttre lager. Forskarna testade systemet på möss, som visar att det spikproteinkodande mikronålsplåstret orsakade starka antikropps- och T-cellssvar, utan observerbara biverkningar. Eftersom vaccinplåstren kan förvaras i rumstemperatur i minst 30 dagar utan att förlora effektivitet, de kan vara ett viktigt verktyg för att utveckla covid-19-vacciner med global tillgänglighet, säger forskarna.