A propos des vaccins délivrés via des patchs cutanés solubles

«Vaccins délivrés via des patchs cutanés solubles», source ASM News.

Personne n'aime se faire piquer. Les patchs cutanés solubles sont la voie de l'avenir pour l'administration de vaccins. Ils sont efficaces, sûrs et pratiquement indolores. Pourquoi ne sont-ils pas encore une réalité ?

Comment fonctionnent les patchs cutanés à micro-aiguilles solubles ?

La peau sert de barrière de notre corps au monde extérieur, une régulation de ce qui entre et ce qui sort. Les chercheurs peuvent capitaliser sur la capacité naturelle de la peau à répondre à un agent pathogène envahissant. Les micro-aiguilles solubles peuvent administrer des vaccins directement dans le derme et les cellules immunitaires qui y résident, mais le terme «micro-aiguille» est un peu trompeur.

Un patch à micro-aiguilles a à peu près la taille d'un timbre. La structure en forme de cône de la micro-aiguille a une hauteur de 450 µm, soit plus de 50 fois plus petite que 1 inch (2,54 cm).

Un patch de micro-aiguilles produites par le laboratoire Tinker de la Boise State University en collaboration avec le laboratoire de microfabrication de l'Idaho. Image des micro-aiguilles de 0,64x sur un microscope stéréo Zeiss Stemi 2000-C.Source image créée avec Biorender.com.

Les micro-aiguilles sont en réalité des patchs de la taille d'un timbre et sont composées d'environ 100 cônes microscopiques. Ces cônes sont appelés micro-aiguilles simplement parce qu'ils peuvent pénétrer dans la peau, mais ils ne sont pas douloureux comme une aiguille intramusculaire. La texture d'un patch à micro-aiguilles a été décrite comme ressemblant à la langue d'un chat.

Bien qu'il existe de nombreuses formulations de micro-aiguilles à l'étude, elles sont souvent composées de solutions de sucre et de sel. La peau permet naturellement le sucre et le sel dans le corps. Tout type de vaccin, qu'il s'agisse d'une protéine, d'ARNm recouvert d'une nanoparticule lipidique ou d'un autre composant cellulaire d'un pathogène, peut ensuite être ajouté à la solution de sucre et de sel et séché. Une fois les micro-aiguilles appliquées sur la peau, l'humidité de la peau d'un patient peut dissoudre les micro-aiguilles et absorber les composants du vaccin. Les cellules immunitaires de la peau, appelées cellules présentatrices d'antigène (APCs pour Antigen Presenting Cells), reconnaissent alors les particules étrangères du vaccin et activent les cellules B et T. En quelques semaines, ces cellules créent la mémoire nécessaire pour prévenir de futures invasions du pathogène. Les cellules mémoire seront systémiques et pourront reconnaître les agents pathogènes dans tout le corps ainsi que les agents pathogènes pénétrant par la peau ou les muqueuses.

Pourquoi les patchs cutanés solubles sont-ils meilleurs que les aiguilles pour administrer des vaccins ?

Les micro-aiguilles préviennent la transmission ainsi que l'infection

Photo ci-contre. Des micro-aiguilles administrent le vaccin sur la peau, tandis que les vaccins intramusculaires doivent traverser la peau, la graisse et le muscle. Source créé avec Biorender.com.

La vaccination intramusculaire utilise une aiguille pour administrer des vaccins (par exemple, du matériel génétique pathogène ou des antigènes) à un grand groupe musculaire, souvent de la partie supérieure du bras. Ce type d'administration de vaccin est efficace pour prévenir une infection de s'installer et de provoquer une maladie, mais l'agent pathogène doit se trouver à l'intérieur du corps pour que le système immunitaire le reconnaisse. C'est l'une des raisons pour lesquelles vous pouvez toujours être infecté par le COVID-19 ou la grippe après avoir été vacciné.

Les patchs à micro-aiguilles solubles, en revanche, délivrent le vaccin sur la peau, déclenchant la réponse immunitaire de la peau. Le corps apprend alors à rechercher ce pathogène dans notre peau et nos muqueuses, ainsi qu'à l'intérieur du corps. Par exemple, les agents pathogènes qui se propagent par transmission de gouttelettes et pénètrent à travers les membranes muqueuses seront reconnus et neutralisés avant de s'installer dans les cellules des voies respiratoires.

Fait important, étant donné que les individus peuvent souvent propager un agent pathogène avant de présenter des symptômes, bloquer l'agent pathogène de pénétrer dans le corps en vaccinant à travers la peau, l'empêche également de se répliquer à un niveau propagable et réduit efficacement la transmission.

Malheureusement, le système immunitaire n'attrape pas toujours les agents pathogènes envahisseurs, même lorsqu'il est prêt à les rechercher. La vaccination avec un patch à micro-aiguilles soluble permet à la peau et aux muqueuses d'être à l'affût des agents pathogènes envahisseurs, mais si un agent pathogène traverse la peau et pénètre dans le corps, l'hôte est toujours protégé. Une fois que les APCs dans la peau reconnaissent les particules étrangères, les APCs se déplacent vers les ganglions lymphatiques et activent les cellules B et T pour une réponse immunitaire systémique. Les patchs à micro-aiguilles solubles offrent l'avantage distinct d'activer à la fois une protection locale au niveau de la peau, ainsi qu'un système de protection de tout le corps.

Les micro-aiguilles provoquent moins d'effets secondaires que les injections intramusculaires

Le temps nécessaire pour dissoudre un patch à micro-aiguilles est déterminé par la composition de la solution de sucre. Les patchs à micro-aiguilles peuvent être conçus pour se dissoudre en quelques minutes à quelques heures, permettant une libération plus lente qu'une injection intramusculaire, qui frappe le système immunitaire avec la dose entière de vaccin en une seule fois et provoque souvent une sensation de chaleur, d'enflure et de douleur au site d'injection. Bien que ce soit un signe positif et que le vaccin soit reconnu par le système immunitaire, cela peut être inconfortable.

De plus, les réponses immunitaires localisées avec des injections intramusculaires peuvent déclencher des réponses immunitaires systémiques, c'est pourquoi vous pouvez avoir le nez qui coule, des maux de gorge ou des maux de tête après la vaccination. Mais l'administration lente du vaccin à travers un patch soluble provoque une activation immunitaire sans réponse inflammatoire massive, ce qui signifie que l'administration du vaccin à micro-aiguille soluble permet une réponse immunitaire efficace avec moins d'effets secondaires. Ces propriétés (efficacité et réduction des effets secondaires) ont été évaluées pour une variété de vaccins administrés par patchs à micro-aiguilles.

Les vaccins cutanés solubles sont indolores

Le dernier avantage majeur de la vaccination par patch cutané soluble par rapport à l'administration intramusculaire traditionnelle est qu'il n'y a pas de douleur. Selon les Centers for Disease Control and Prevention (CDC) des États-Unis, l'un des principaux obstacles à la vaccination est la peur de la douleur associée aux aiguilles. La plus grande douleur associée aux micro-aiguilles solubles est le retrait du patch adhésif.

Que faut-il pour faire des vaccins cutanés solubles une réalité ?

Dans l'ensemble, les patchs à micro-aiguilles solubles présentent de nombreux avantages par rapport aux vaccins intramusculaires, mais aucun vaccin homologué n'utilise cette méthode d'administration aux États-Unis. Pourquoi ?

Il reste trois défis majeurs auxquels sont confrontés les patchs à micro-aiguilles solubles : la variabilité du dosage, le stockage et la stérilité.

Dosage

Les micro-aiguilles sont conçues pour pénétrer l'épithélium et une partie des couches cutanées du derme. La quantité de vaccin qu'une personne recevra dépendra de l'épaisseur de sa peau, de la quantité d'humidité dans la peau et de la taille et de la solubilité du vaccin.

Bien que cette variabilité d'un humain à l'autre soit également un défi rencontré lors de l'administration de vaccins intramusculaires, elle peut être surmontée en suivant les recommandations d'âge et de poids pour les dosages. Ces recommandations seront définies pour chaque vaccin et son mode d'administration, sur la base des données accumulées à la fois de la phase de R&D et de l'étape du test clinique.

Pour les vaccins délivrés par micro-aiguilles solubles, pendant la phase de R&D, le type de solution de sucre (par exemple, saccharose ou cellulose, etc.) utilisé et le type de vaccin (ARNm, ADN ou sous-unité protéique, etc.) délivré seront optimisés. Au cours de la phase d'essai clinique, l'innocuité et l'efficacité dans un petit groupe de volontaires permettront de quantifier la variabilité interhumaine de la réponse au dosage.

Stockage

Étant donné que les patchs à micro-aiguilles sont conçus pour se dissoudre au contact de la peau, ils doivent être stockés dans un environnement sec afin de les garder intacts avant l'administration. En pratique, cela peut être aussi simple que de stocker les patchs dans un déshydratant ou de les sceller jusqu'à leur utilisation.

L'utilisation d'une solution de sucre et de sel séchés pour transporter le vaccin rend la plupart des vaccins plus stables, mais les conditions de stockage optimales dépendront du type de vaccin (par exemple, ARNm, ADN ou sous-unité protéique) administré. Par exemple, les vaccins à ARNm dans un patch à micro-aiguilles peuvent être plus stables, mais ils devront toujours être conservés congelés, alors que certains vaccins à sous-unités protéiques dans des micro-aiguilles peuvent être conservés à température ambiante ou dans un réfrigérateur standard.

Stérilité

Le dernier défi pour le développement de vaccins est la stérilité. Le sucre est une source de carburant commune pour les humains et les agents pathogènes. La construction de microaiguilles solubles à partir de sucre nécessite l'utilisation de techniques stériles et d'un stockage stérile pour empêcher la croissance bactérienne dans le vaccin. Pour surmonter cet obstacle, des pratiques de laboratoire normalisées et des tests de post-production rigoureux seront nécessaires. Il s'agit d'un défi pour de nombreux domaines de l'industrie de la production alimentaire et pharmaceutique, et de nombreuses techniques peuvent être adaptées pour produire des patchs à micro-aiguilles solubles.

Les patchs cutanés à micro-aiguilles solubles peuvent être confrontés à des défis de production, comme toute nouvelle technologie, mais les avantages poussent les scientifiques à développer cette nouvelle plate-forme pour l'administration de vaccins. De nombreux vaccins sont actuellement en phase clinique pour être administrés via des patchs à micro-aiguilles solubles, notamment des vaccins contre la grippe, le RRO et le SRAS-CoV-2. Gardez les yeux ouverts pour les vaccins sans aiguille à venir bientôt.