Amerikaanse onderzoekers hebben mRNA-vaccins zo aangepast dat ze twee maanden lang bij 37 graden Celsius bewaard kunnen worden en daarna nog volledig werken. Op kamertemperatuur blijven ze zelfs een jaar goed. Een AI-algoritme vond het juiste recept in één maand.
Een mRNA-vaccin bevat geen stukje virus. Het bevat een bouwinstructie. Die instructie, het mRNA, vertelt onze cellen hoe ze een specifiek (onschuldig) onderdeel van een ziekteverwekker moeten maken. Het afweersysteem leert dat onderdeel vervolgens herkennen. Komt het echte virus later in het lichaam terecht, dan is het afweersysteem daarop voorbereid.
Het probleem is dat die bouwinstructie breekbaar is. Daarom zit ze verpakt in piepkleine vetbolletjes, die het mRNA beschermen en het de cel in helpen. Maar ook zo ingepakt valt het vaccin bij gewone temperaturen snel uit elkaar. Het mRNA breekt af en de bolletjes kunnen dan samenklonteren. De huidige mRNA-vaccins moeten daarom bewaard worden tussen min 20 en min 80 graden Celsius. Een gewone koelkast volstaat hooguit enkele weken.
Water eruit
De onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) maakten het vaccin droog. Zonder water verlopen afbraakreacties veel trager. Ze gebruikten daarvoor vacuümdrogen. Dat is goedkoper dan vriesdrogen, de gangbare methode in de farmaceutische industrie, die veel energie kost. Dat vertelt farmaceutisch wetenschapper Enrico Mastrobattista (Universiteit Utrecht) aan Scientias.nl. Hij was niet bij het onderzoek betrokken.
Rein Verbeke (UGent) werkt zelf aan het drogen van mRNA-vaccins en was evenmin bij de studie betrokken. Hij ziet vooral in de werkwijze iets nieuws. “De onderzoekers hebben een high throughput screening approach gevolgd”, zegt hij. Dat betekent dat de onderzoekers veel mengsels tegelijk uittestten, door kleine hoeveelheden staal te drogen in de aanwezigheid van veel verschillende hulpstoffen.
Drogen kan de vetbolletjes echter ook beschadigen. Daarom voegden ze hulpstoffen toe die de bolletjes heel moeten houden. Zulke hulpstoffen kunnen bijvoorbeeld suikers of zouten zijn.
De vraag was welke hulpstoffen nodig waren en in welke verhouding. De onderzoekers testten eerst bijna 50 stoffen die al goedgekeurd zijn voor gebruik in geneesmiddelen. Hoe goed elke stof het mRNA beschermde, maten ze met mRNA voor een lichtgevend eiwit, zoals dat van vuurvliegjes: hoe meer licht de cellen gaven, hoe beter het mRNA bewaard was gebleven. Khanh Tran, een van de hoofdauteurs van de studie, vertelt in een persbericht dat het team maandenlang combinaties uitprobeerde, maar “niets bracht ons tot honderd procent stabiliteit”.
Toen kwam er een algoritme bij dat met weinig gegevens toch goede voorspellingen doet. Het stelde telkens de meest kansrijke mengsels voor. De onderzoekers testten die, gaven de resultaten terug en kregen nieuwe voorstellen. Na zes rondes lag er een recept.
Volgens Mastrobattista zit het echte nieuws in dat algoritme. Dat gedroogde mRNA-vaccins buiten de vriezer goed blijven, toonden eerdere studies al. Hij wijst op een studie uit 2023 waarin gevriesdroogde mRNA-vaccins zes maanden goed bleven bij 25 graden Celsius. Het algoritme zou de juiste hulpstoffen kunnen vinden voor elk type vetbolletje. “Stabiliteitsstudies nemen vaak veel tijd in beslag en met dit algoritme kan je dit proces aanzienlijk versnellen.”
Even goed als een vers vaccin
De onderzoekers verpakten zo een coronavaccin en bewaarden het twee maanden bij 37 graden Celsius. Bij knaagdieren en apen wekten de droge vaccins een afweerreactie op die niet onderdeed voor die van een vers bereid vaccin. “De resultaten zijn overtuigend”, vindt Mastrobattista.
Het werkte met vetbolletjes naar het voorbeeld van zowel het Moderna- als het Pfizer-BioNTech-vaccin. De samenstelling van die bolletjes zelf bleef daarbij ongewijzigd; alleen de hulpstoffen eromheen werden toegevoegd. Volgens Mastrobattista is dat een wezenlijk verschil. Wie de samenstelling aanpast, moet vaak nieuwe veiligheidsgegevens uit studies bij mensen aanleveren. Voor hulpstoffen is dat volgens hem niet nodig.
Wie heeft hier iets aan?
Vooral in gebieden zonder betrouwbare stroom of diepvriezers kan dit het verschil maken. Het onderzoek werd mee betaald door de Gates Foundation, die zich onder meer inzet voor gezondheid in armere landen. Ook bij een uitbraak kan het helpen. Voorraden aanleggen en snel verschepen zou immers een stuk eenvoudiger worden.
Een droog vaccin maakt bovendien pleisters mogelijk met honderden microscopisch kleine naaldjes die in de huid oplossen. Zo’n pleister met een coronavaccin gaf bij proefdieren een afweerreactie die vergelijkbaar was met die van een prik. Pleisters zijn makkelijk te vervoeren en zouden mogelijk ook door minder geschoold personeel kunnen worden aangebracht.
Verbeke ziet precies hier de vernieuwing. “Het meest innovatieve is het gegeven dat ze het gecombineerd hebben met microneedle patches”, zegt hij. Dat zijn de pleisters met oplossende naaldjes.
Mastrobattista denkt dat de onderzoekers vooral dat voordeel voor ogen hebben: vaccineren zonder naalden, vriezers of koelkasten. “Ik kan me voorstellen dat dit erg nuttig kan zijn als je moet vaccineren in gebieden waar je ver van de bewoonde wereld bent”, zegt hij. Hij denkt bijvoorbeeld aan ebolavaccins in landen waar dat virus rondwaart.
Het gaat voorlopig echter om dierproeven; of de droge vaccins bij mensen even goed werken, moet nog blijken. De onderzoekers testten nagebootste versies van bestaande vaccins, niet die vaccins zelf. De opslagproeven gebeurden bovendien in het lab, niet in een hete vrachtwagen. En of fabrikanten een extra droogstap in hun productie willen, beantwoordt deze studie niet.
De studie zelf meldt volgens Verbeke ook dat het gedroogde product nog steeds van vorm verandert, wat een fabrikant voor problemen kan geven. “Is dit te controleren, heeft dit enige impact op de werking of veiligheid van het vaccin? Een vraag voor de geneesmiddelentoezichthouders.”
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Oerwoudverhalen en onduidelijkheden rond mRNA-kankervaccin en Miljarden prikken later: grootste studie ooit bevestigt dat mRNA-vaccins veilig, effectief en enorm veelbelovend zijn. Of lees dit artikel: Vaccinatiegraad bij Europese baby’s daalt sinds corona; dit is hoe Nederland het doet.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
