Vaccine COVID-19 trong tương lai có thể chỉ là miếng dán da

Một loại vaccine kiểu dụng cụ dán lên da có thể giúp nhiều người hơn trên thế giới dễ dàng tiêm phòng COVID-19.

Vaccine COVID-19 dán da của Đại học Queensland cho đến nay mới được thử nghiệm trên chuột, và có thể được thử nghiệm lâm sàng từ năm 2022.

Các nhà khoa học Australia hiện đang nghiên cứu một loại vaccine COVID-19 mới có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng và sử dụng mà không cần đến bơm kim tiêm truyền thống. Ứng dụng này được mô tả trong một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Scientific Advances.

Theo đó, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Queensland (Australia) đã phát triển một loại vacine dán da phòng COVID-19, được sử dụng bằng cách dán một thiết bị nhỏ, tròn áp vào cánh tay trên. Miếng dán này có vỏ bằng nhựa, kích thước chỉ 7×7mm. Trên đó có 5.000 đầu tiêm giống như kim, sẽ đi vào da và làm lắng đọng vaccine vào các lớp biểu mô.

Không giống như những chiếc kim thông thường, những kim này vô cùng nhỏ nên chúng không hút máu hoặc kích hoạt các đầu dây thần kinh cảm nhận cảm giác đau.

Công nghệ này còn được gọi là miếng dán vi kim (microneedle), đã được sử dụng để cung cấp insulin cho bệnh nhân tiểu đường và các loại thuốc khác. Miếng dán vi kim được các nhà khoa học tại Đại học Queensland thiết kế để bảo vệ cơ thể chống COVID-19, nhưng đến nay mới được thử nghiệm trên chuột.

Nhóm nghiên cứu đã chế tạo vaccine dán bằng cách sử dụng quy trình làm khô bằng tia ni-tơ để biến một phiên bản ổn định của protein gai trên virus SARS-CoV-2 thành dạng bột. Sau đó, họ phủ protein gai dạng bột lên các đầu tiêm trên miếng dán.

Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng miếng dán vaccine này vẫn ổn định trong tới một tháng ở nhiệt độ phòng và lên đến một tuần ở 40 độ C. Thử nghiệm trên chuột, miếng dán tạo ra mức độ kháng thể trung hòa chống SARS-CoV-2 cao hơn so với vaccine được tiêm bằng ống và kim tiêm.

David Muller, một tác giả của nghiên cứu và là một chuyên gia nghiên cứu cấp cao tại Đại học Queensland cho biết: “Chúng tôi đã nhận được những phản hồi tuyệt vời”.

Miếng dán vaccine hoạt động bằng cách cung cấp protein gai đến lớp biểu bì. Lớp da trên cùng này chứa một mạng lưới rộng lớn các tế bào miễn dịch chuyên biệt, cung cấp hàng rào chống lại vi khuẩn và virus. Các tế bào này hoạt động với nhiệm vụ “canh gác” cho phần còn lại của cơ thể, gửi tín hiệu đến các tế bào khác khi chúng bắt gặp mầm bệnh xâm nhập.

Vaccine dán da sẽ đưa protein gai của SARS-CoV-2 đến lớp biểu bì, nơi có mạng lưới rộng lớn các tế bào miễn dịch cung cấp hàng rào chống lại vi khuẩn và virus.

Ông Mark Prausnitz, tại công ty công nghệ dược Georgia Tech, người không tham gia vào nghiên cứu nói trên, cho biết: “Da là nơi đặc biệt tốt để tiêm vaccine. Da của chúng ta là giao diện của cơ thể với thế giới bên ngoài. Vì vậy nó dễ đối mặt với các mầm bệnh và nó hiểu sự cần thiết phải tăng cường các phản ứng miễn dịch”.

Các nghiên cứu trước đây trên động vật đã chỉ ra rằng vaccine dán da phòng các bệnh truyền nhiễm khác có thể tạo ra lượng kháng thể cao hơn so với vaccine truyền thống được tiêm vào cơ. Ông Prausnitz lưu ý rằng, có một bệnh truyền nhiễm duy nhất, nay đã bị loại bỏ là bệnh đậu mùa, từng được phòng ngừa bằng vaccine ngoài da. Vaccine ngừa đậu mùa này được sử dụng bằng cách chọc thủng da bằng một cây kim hai đầu đã được nhúng vào dung dịch vaccine.

Mặc dù vaccine dán da của Đại học Queensland không sử dụng kim tiêm theo nghĩa truyền thống, nhưng nó vẫn tạo ra cảm giác khi ấn vào da. ÔngMuller nói rằng người được dán vaccine có cảm giác giống như một “cú chạm” vào cánh tay. Ông giải thích cách dùng: “Bạn gỡ bỏ miếng giấy bạc, dán nó vào cánh tay, để nó ở đó khoảng 10 giây, rồi bóc dụng cụ khỏi tay là xong”.

Giống như bất cứ loại vaccine nào khác, miếng dán có thể khiến chỗ dán sưng lên vì nó đã truyền vào da một tác nhân nhằm kích thích phản ứng miễn dịch. Dụng cụ dán cũng có thể gây mẩn đỏ, nhưng thường tự hết trong một vài ngày.

Jason McClellan, một nhà sinh học cấu trúc tại Đại học Texas ở Austin, người đã giúp thiết kế phiên bản protein gai SARS-CoV-2 mà các nhà nghiên cứu Queensland đã sử dụng trong công thức vaccine dán da của họ, cho biết: “Sản phẩm này rất hứa hẹn”. Theo ông McClellan, vaccine không cần bảo quản lạnh sẽ rất có ý nghĩa với các quốc gia nghèo, nơi khó tiếp cận các thiết bị bảo quản siêu lạnh, thậm chí còn thiếu điện năng để cung cấp cho các thiết bị đó.

“Đó là một lợi thế lớn so với vaccine mRNA phòng COVID-19, vốn yêu cầu nhiệt độ rất thấp. Ở nhiều nơi trên thế giới, việc duy trì một dây chuyền lạnh là rất khó”, ông McClellan lưu ý.

Trong khi đó, nhà khoa học Muller của trường Đại học Queenslandr hình dung rằng vaccine dán da có thể được gửi qua đường bưu điện hoặc thậm chí được giao bằng máy bay không người lái ở những nơi khó tiếp cận để người dân có thể tự sử dụng.

Hiện nay, một số nhóm khoa học khác đang nghiên cứu loại vaccine ổn định chỉ cần dán lên da giống như băng cứu thương. Loại miếng dán kiểu này hầu như không gây đau so với dụng cụ dán của nhóm Đại học Queensland.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Pittsburgh và Đại học Carnegie Mellon đã thiết kế một miếng dán có kích thước bằng đầu ngón tay có 400 đầu kim nhỏ chứa đường và các mảnh protein sẽ hòa tan vào da sau khi cung cấp protein gai của SARS-CoV-2. Ở chuột, vaccine của nhóm nghiên cứu Pittsburgh tạo ra kháng thể ở mức được cho là đủ để vô hiệu hóa COVID-19.

Trong khi đó, các nhà khoa học tại trường Đại học Stanford và Đại học Bắc Carolina (Mỹ) đang hợp tác để tạo ra một miếng dán da vaccine COVID-19 in 3D. Miếng dán nhỏ, có thể hòa tan tạo ra phản ứng kháng thể ở chuột lớn hơn 50 lần so với một loại vaccine được tiêm dưới da.

Miếng dán vaccine in 3D của các nhà khoa học Mỹ tại trường Đại học Stanford và Đại học Bắc Carolina.

Các miếng dán da để cung cấp thuốc đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ. Hiện nay có rất nhiều loại thuốc ở dạng miếng dán, bao gồm cả nicotine và miếng dán tránh thai. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã quan tâm nhiều hơn đến việc phát triển các loại vaccine được đưa vào cơ thể theo cách này.

Ngoài việc có lợi thế ở những nơi có điều kiện thiếu thốn về tài nguyên, vaccine dán da còn giúp khuyến khích những người dùng sợ đau và sợ kim tiêm.

Ông Muller nói: “Có một động lực thực sự khiến vaccine này trở nên hấp dẫn với mọi người. Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có thể mua các miếng dán vaccine ở hiệu tạp hóa trên đường về nhà”.

Đối với trẻ em và những người nhăn mặt khi nhìn thấy kim tiêm, miếng dán da có thể là một lựa chọn ít đáng sợ hơn. Một nghiên cứu được xuất bản vào tháng 5 bởi Liên minh vaccine GAVI, cho thấy nỗi sợ hãi kim tiêm có thể là yếu tố chính khiến khoảng 10% số người chưa tiêm vaccine COVID-19 không muốn tiêm.

Tuy vậy, vaccine dán da phòng cúm hoặc COVID-19 có thể chưa trở nên phổ biến trong vài năm tới. Hiện chưa có vaccine dán da phòng COVID-19 nào được thử nghiệm trên người.

Nhóm nghiên cứu của Đại học Queensland đang đặt mục tiêu bắt đầu thử nghiệm lâm sàng ban đầu vào năm tới với đối tác Vaxxas, công ty công nghệ sinh học có trụ sở tại Cambridge, Massachusetts chuyên sản xuất các dụng cụ và miếng dán.

Mặc dù vaccine miếng dán da phòng COVID-19 có thể phải mất vài năm nữa, ông Prausnitz vẫn cho rằng nên đầu tư vào sản phẩm này. Nhiều chuyên gia dự đoán COVID-19 sẽ trở thành bệnh đặc hữu và cần tiêm vaccine nhắc lại thường xuyên. Một lựa chọn vaccine dễ sử dụng, thời hạn dài và ổn định có thể giup đảm bảo rằng có nhiều hơn trên thế giới được tiêm phòng.