Je mi velkým potěšením být právě zde ve skotském Edinburghu, kolébce injekční jehly a stříkačky. Ani ne dva kilometry tímto směrem podal v roce 1853 jeden Skot svou první žádost o patent na injekční jehlu a stříkačku. Jmenoval se Alexander Wood a bylo to na Royal College of Physicians. Takto ten patent vypadal. Co mě naprosto uchvacuje i dnes, když se na něj dívám, je, že vypadá téměř stejně jako jehla, kterou používáme v dnešní době. A to je 160 let stará.
It's a pleasure to be here in Edinburgh, Scotland, the birthplace of the needle and syringe. Less than a mile from here in this direction, in 1853 a Scotsman filed his very first patent on the needle and syringe. His name was Alexander Wood, and it was at the Royal College of Physicians. This is the patent. What blows my mind when I look at it even today is that it looks almost identical to the needle in use today. Yet, it's 160 years old.
Tím se přesouváme k vakcínám. Většina vakcín se aplikuje injekční jehlou a stříkačkou, touto 160 let starou technologií. A je třeba vzdát hold, v mnoha směrech jsou vakcíny úspěšnou technologií. Hned po čisté vodě a hygienických opatřeních jsou vakcíny tou hlavní technologií, která nejvíce prodloužila délku našeho života. Taková věc se dá jen těžko překonat.
So we turn to the field of vaccines. Most vaccines are delivered with the needle and syringe, this 160-year-old technology. And credit where it's due -- on many levels, vaccines are a successful technology. After clean water and sanitation, vaccines are the one technology that has increased our life span the most. That's a pretty hard act to beat.
Ale stejně jako každá jiná technologie, i vakcíny mají své nedostatky a injekční jehla a stříkačka hrají klíčovou roli v jejich příběhu coby stará technologie. Začněme tedy tím, co se nabízí: Spousta z nás injekční jehly a stříkačky nemá ráda. Ten pohled taky sdílím. 20 procent populace má však něco, co se nazývá fóbie z jehel. To je víc, než jen nemít jehly rád, to znamená aktivně se vyhýbat očkování, protože máte fóbii z jehel. A to je při zavádění nové vakcíny na trh poměrně problematické.
But just like any other technology, vaccines have their shortcomings, and the needle and syringe is a key part within that narrative -- this old technology. So let's start with the obvious: Many of us don't like the needle and syringe. I share that view. However, 20 percent of the population have a thing called needle phobia. That's more than disliking the needle; that is actively avoiding being vaccinated because of needle phobia. And that's problematic in terms of the rollout of vaccines.
K tomu se vztahuje další klíčový problém a tím jsou poranění jehlami. Světová zdravotnická organizace uvádí, že až 1,3 miliónů úmrtí každý rok je způsobených nakažením, ke kterému dochází při poranění jehlami. Jsou to předčasná úmrtí.
Now, related to this is another key issue, which is needlestick injuries. And the WHO has figures that suggest about 1.3 million deaths per year take place due to cross-contamination with needlestick injuries. These are early deaths that take place.
To jsou dvě věci, o kterých jste možná už slyšeli, ale existují další dva nedostatky injekční jehly a stříkačky, o kterých jste nejspíš neslyšeli. Prvním z nich je, že mohou zpomalovat další generaci vakcín co se týče jejich imunitních reakcí. A druhým je, že mohou být zodpovědné za problém s řetězcem chlazení, o kterém vám také povím.
Now, these are two things that you probably may have heard of, but there are two other shortcomings of the needle and syringe you may not have heard about. One is it could be holding back the next generation of vaccines in terms of their immune responses. And the second is that it could be responsible for the problem of the cold chain that I'll tell you about as well.
Nyní vám představím věc, na které s mým týmem pracujeme v Austrálii na univerzitě v Queenslandu Je to technologie, která si má s těmi čtyřmi problémy poradit. A ta technologie se nazývá Nanopatch (Nanonáplast). Tady to je ukázka Nanopatch. Na první pohled vypadá jako čtverec menší než poštovní známka, ale pod mikroskopem byste viděli tisíce drobných výstupků, které pouhé lidské oko nevidí. A takových výstupků je na tomto čtverci zhruba 4000 ve srovnání s jehlou. A ty výstupky jsem navrhl tak, aby hrály klíčovou roli v práci s imunitním systémem kůže. To je velmi důležitá funkce, kterou Nanopatch přináší.
I'm going to tell you about some work that my team and I are doing in Australia at the University of Queensland on a technology designed to tackle those four problems. And that technology is called the Nanopatch. Now, this is a specimen of the Nanopatch. To the naked eye it just looks like a square smaller than a postage stamp, but under a microscope what you see are thousands of tiny projections that are invisible to the human eye. And there's about 4,000 projections on this particular square compared to the needle. And I've designed those projections to serve a key role, which is to work with the skin's immune system. So that's a very important function tied in with the Nanopatch.
Nanopatch vyrábíme technikou, která se nazývá hluboké reaktivní iontové leptání. Tuto techniku jsme si vypůjčili z výroby průmyslových polovodičů, takže má nízké náklady a může se vyrábět ve velkém množství.
Now we make the Nanopatch with a technique called deep reactive ion etching. And this particular technique is one that's been borrowed from the semiconductor industry, and therefore is low cost and can be rolled out in large numbers.
Na výstupky Nanopatch nanášíme vysušenou vakcínu a aplikujeme ji na kůži. Nejjednoduší způsob aplikace by byl prstem, ale naše prsty mají jistá omezení, takže jsme vyvinuli aplikátor. Je to velice jednoduché zařízení - dalo by se mu říkat důmyslný prst. Funguje s pomocí pružiny. Jakmile aplikujeme Nanopatch na kůži, takto - (Klik) - stane se hned několik věcí. V první řadě ty výstupky na Nanopatch naruší tuhou vrstvou naší kůže a vakcína se velmi rychle dostane do těla - za méně než jednu minutu. Pak můžeme Nanopatch sundat a vyhodit. A navíc můžeme samotný aplikátor znovu použít.
Now we dry-coat vaccines to the projections of the Nanopatch and apply it to the skin. Now, the simplest form of application is using our finger, but our finger has some limitations, so we've devised an applicator. And it's a very simple device -- you could call it a sophisticated finger. It's a spring-operated device. What we do is when we apply the Nanopatch to the skin as so -- (Click) -- immediately a few things happen. So firstly, the projections on the Nanopatch breach through the tough outer layer and the vaccine is very quickly released -- within less than a minute, in fact. Then we can take the Nanopatch off and discard it. And indeed we can make a reuse of the applicator itself.
Tím jsem vám chtěl Nanopatch přiblížit a hned můžete vidět některé z jejich klíčových výhod. Řekli jsme si, že nepotřebuje jehlu - má výstupky, které ani nedokážete vidět - a samozřejmě tím taky obcházíme problém fóbie z jehel.
So that gives you an idea of the Nanopatch, and immediately you can see some key advantages. We've talked about it being needle-free -- these are projections that you can't even see -- and, of course, we get around the needle phobia issue as well.
Na chvíli se teď zastavme a zamysleme se nad dalšími dvěma velmi důležitými výhodami: První je zlepšení imunitní reakce díky aplikaci, a druhá představuje zbavení se chladícího řetězce.
Now, if we take a step back and think about these other two really important advantages: One is improved immune responses through delivery, and the second is getting rid of the cold chain.
Začněme tedy tou první výhodou, kterou je imunogenicita. Chvíli trvá tuto myšlenku pochopit, ale pokusím se ji jednoduše vysvětlit. Na chvíli se tedy zastavím a zjednodušeně vám vysvětlím, jak vlastně vakcíny fungují. Vakcíny fungují tak, že do našeho těla vpraví věc zvanou antigen, což je bezpečná forma bakterie. Tato bezpečná bakterie, tento antigen, obelstí naše tělo tak, aby vyvolalo imunitní reakci a tělo se tak učí a zapamatovává si, jak se vypořádat s vetřelci. Když se pak objeví skutečný vetřelec, tělo rychle zareaguje imunitní reakcí, kterou se vypořádalo s vakcínou a neutralizuje danou infekci. Zvládá to tedy dobře.
So let's start with the first one, this immunogenicity idea. It takes a little while to get our heads around, but I'll try to explain it in simple terms. So I'll take a step back and explain to you how vaccines work in a simple way. So vaccines work by introducing into our body a thing called an antigen which is a safe form of a germ. Now that safe germ, that antigen, tricks our body into mounting an immune response, learning and remembering how to deal with intruders. When the real intruder comes along the body quickly mounts an immune response to deal with that vaccine and neutralizes the infection. So it does that well.
To, jak se dnes očkuje injekční stříkačkou, znamená, že se většina vakcín aplikuje právě touto metodou - touto starou technologí a jehlou. Ale dalo by se namítnout, že injekční jehla zbržďuje naši imunitní reakci. Úplně totiž míjí nejlepší místo v naší kůži. Abych tuto myšlenku vysvětlil, musíme se podívat na naši kůži víc zblízka, a začneme s jedním z těch výstupků a aplikací Nanopatch do kůže. A můžeme vidět tyto výsledky. Toto jsou skutečné výsledky - na obrázku je jeden z těch výstupků z Nanopatch, která byla aplikována do kůže a ty barvy jsou její různé vrstvy. Abych vám dal představu o měřítku, kdyby na obrázku byla jehla, byla by příliš velká. Byla by 10krát větší než velikost této obrazovky a také by pronikala 10krát hlouběji. Je to tedy úplně jiná velikost. Všimněte si, že tyto výstupky máme přímo v kůži. Červená vrstva je vrchní tuhá vrstva odumřelé kůže, ale ta hnědá a puprpurová vrstva jsou plné imunitních buněk. Například v té hnědé vrstvě je typ buňky, která se jmenuje Langerhansova buňka - každý milimetr čtvereční našeho těla je plný těchto Langerhansových buněk, těchto imunitních buněk a jsou tam i další, které jsme na tom obrázku neobarvili. Hned si ale můžete všimnout, že Nanopatch dosahuje právě takového průniku. Zaměřujeme se na tisíce a tisíce těchto konkrétních buněk, které leží na pouhé šířce jednoho vlasu na povrchu kůže.
Now, the way it's done today with the needle and syringe, most vaccines are delivered that way -- with this old technology and the needle. But it could be argued that the needle is holding back our immune responses; it's missing our immune sweet spot in the skin. To describe this idea, we need to take a journey through the skin, starting with one of those projections and applying the Nanopatch to the skin. And we see this kind of data. Now, this is real data -- that thing that we can see there is one projection from the Nanopatch that's been applied to the skin and those colors are different layers. Now, to give you an idea of scale, if the needle was shown here, it would be too big. It would be 10 times bigger than the size of that screen, going 10 times deeper as well. It's off the grid entirely. You can see immediately that we have those projections in the skin. That red layer is a tough outer layer of dead skin, but the brown layer and the magenta layer are jammed full of immune cells. As one example, in the brown layer there's a certain type of cell called a Langerhans cell -- every square millimeter of our body is jammed full of those Langerhans cells, those immune cells, and there's others shown as well that we haven't stained in this image. But you can immediately see that the Nanopatch achieves that penetration indeed. We target thousands upon thousands of these particular cells just residing within a hair's width of the surface of the skin.
Pro mě, který tuto věc vynalezl a navrhl ji, aby to dělala, je to ohromně fascinující. Ale co s tím? No a co, že jste zacílili konkrétní buňky? Co to znamená ve světě vakcín? Svět vakcín se neustále zlepšuje. Je čím dál systematičtější. Ale pořád si nejste úplně jistí, jestli vakcína bude fungovat nebo ne, dokud si nevyrhnete rukávy a nezačnete očkovat a čekat na výsledky. I dnes je to jakási hazardní hra.
Now, as the guy that's invented this thing and designed it to do that, I found that exciting. But so what? So what if you've targeted cells? In the world of vaccines, what does that mean? The world of vaccines is getting better. It's getting more systematic. However, you still don't really know if a vaccine is going to work until you roll your sleeves up and vaccinate and wait. It's a gambler's game even today.
Takže i my jsme museli tento hazard podstoupit. Sehnali jsme si vakcínu proti chřipce, nanesli jsme ji na naše Nanopatch a ty jsme pak aplikovali do kůže a čekali - provedli jsme to u živého zvířete. Čekali jsme měsíc a zjistili jsme toto. Toto jsou výsledky, které ukazují imunitní reakce, které jsme vyvolali s Nanopatch ve srovnání s těmi vytvořenými injekční jehlou a stříkačkou do svalu. Na vodorovné ose jsou dávky v nanogramech. Na svislé ose jsou vytvořené imunitní reakce a ta čárkovaná čára znázorňuje práh pro minimální ochranu. Pokud jsme nad touto čarou, vše je dostatečně ochranné; pokud jsme pod ní, tak není. Ta červená čára se většinou drží pod tím prahem a ve skutečnosti je pouze jediný bod, kde očkování jehlou přináší dostatečnou ochranu a to při vysoké dávce 6000 nanogramů. Ale všimněte si té naprosto odlišné křivky, které jsme dosáhli s modrou čárou. Toho jsme dosáhli s Nanopatch; Dávka podávaná Nanopatch představuje naprosto odlišnou křivku imunogenicity. To je úplně nová příležitost. Najednou máme ve světě vakcín zcela novou páku. Můžeme toho například využít tak, že vezmeme vakcínu, která sice funguje, ale je příliš drahá a získat potřebnou ochranu s dávkou, která je pouhou setinou toho, co se podává jehlou. To najednou může dostat cenu vakcíny z 10 dolarů na 10 centů a to je obzvlášť důležité v rozvojovém světě.
So, we had to do that gamble. We obtained an influenza vaccine, we applied it to our Nanopatches and we applied the Nanopatches to the skin, and we waited -- and this is in the live animal. We waited a month, and this is what we found out. This is a data slide showing the immune responses that we've generated with a Nanopatch compared to the needle and syringe into muscle. So on the horizontal axis we have the dose shown in nanograms. On the vertical axis we have the immune response generated, and that dashed line indicates the protection threshold. If we're above that line it's considered protective; if we're below that line it's not. So the red line is mostly below that curve and indeed there's only one point that is achieved with the needle that's protective, and that's with a high dose of 6,000 nanograms. But notice immediately the distinctly different curve that we achieve with the blue line. That's what's achieved with the Nanopatch; the delivered dose of the Nanopatch is a completely different immunogenicity curve. That's a real fresh opportunity. Suddenly we have a brand new lever in the world of vaccines. We can push it one way, where we can take a vaccine that works but is too expensive and can get protection with a hundredth of the dose compared to the needle. That can take a vaccine that's suddenly 10 dollars down to 10 cents, and that's particularly important within the developing world.
Ale dá se na to dívat i z jiné stránky - můžete vzít vakcíny, které v součastnosti nefungují a dostat je nad ten práh tak, aby byly ochranné. A to určitě může být ve světě vakcín důležité. Vezměte si ty tři nejhorší: HIV, malárie, tuberkulóza. Jsou zodpovědné za asi 7 miliónů úmrtí každý rok a pro žádnou z nich neexistuje žádná dostatečná metoda očkování. Takže teoreticky s touto novou pákou, kterou Nanopatch přináší, to můžeme pomoct uskutečnit. Můžeme tu páku použít k tomu, abychom pomohli dostat testované vakcíny přes ten práh. Samozřejmě jsme v mojí laboratoři pracovali s mnoha dalšími vakcínami, které dosáhly podobných reakcí a křivek jako tato, které jsme dosáhli u chřipky.
But there's another angle to this as well -- you can take vaccines that currently don't work and get them over that line and get them protective. And certainly in the world of vaccines that can be important. Let's consider the big three: HIV, malaria, tuberculosis. They're responsible for about 7 million deaths per year, and there is no adequate vaccination method for any of those. So potentially, with this new lever that we have with the Nanopatch, we can help make that happen. We can push that lever to help get those candidate vaccines over the line. Now, of course, we've worked within my lab with many other vaccines that have attained similar responses and similar curves to this, what we've achieved with influenza.
Rád bych nyní odbočil a věnoval se dalšímu klíčovému nedostatku dnešních vakcín, kterým je potřeba udržovat chladící řetězec. Jak jméno naznačuje - chladící řetězec - jedná se o to, že pro vakcíny je potřeba od výroby po celou cestu až k momentu, kdy se vakcína aplikuje, zajistit jejich chlazení. To představuje jisté logistické překážky, ale máme způsoby, jak to zvládat. Toto je trochu extrémní příklad z praxe, ale pomáhá nám si ty logistické překážky představit, zvlášť v oblastech s nedostatkem zdrojů pro zajištění podmínek na chlazení vakcín a dodržení chladícího řetězce. Pokud je vakcína příliš teplá, naruší se, ale zajímavé je, že může být také příliš studená a vakcína se také může narušit.
I'd like to now switch to talk about another key shortcoming of today's vaccines, and that is the need to maintain the cold chain. As the name suggests -- the cold chain -- it's the requirements of keeping a vaccine right from production all the way through to when the vaccine is applied, to keep it refrigerated. Now, that presents some logistical challenges but we have ways to do it. This is a slightly extreme case in point but it helps illustrate the logistical challenges, in particular in resource-poor settings, of what's required to get vaccines refrigerated and maintain the cold chain. If the vaccine is too warm the vaccine breaks down, but interestingly it can be too cold and the vaccine can break down as well.
Jde tedy opravdu o hodně. Světová zdravotnická organizace odhaduje, že v Africe až polovina použitých vakcín nefunguje tak, jak má, protože někde po cestě selhalo chlazení. Takže je to velký problém spojený s injekční jehlou a stříkačkou, protože u nich se používají tekuté vakcíny a když máte tekutinu, musíte ji chladit.
Now, the stakes are very high. The WHO estimates that within Africa, up to half the vaccines used there are considered to not be working properly because at some point the cold chain has fallen over. So it's a big problem, and it's tied in with the needle and syringe because it's a liquid form vaccine, and when it's liquid it needs the refrigeration.
Hlavní vlastností naší Nanopatch je, že vakcína je vždy vysušená a když je vysušená, nepotřebuje chlazení. V mojí laboratoři jsme prokázali, že dokážeme uskladňovat vakcínu při 23 stupních Celsia déle než rok, aniž by ztratila jakékoli své vlastnosti. To je důležitý pokrok. (Potlesk) Taky z toho máme velkou radost. Důležité je na tom to, že se nám podařilo úspěšně otestovat Nanopatch v laboratorních podmínkách. A jako vědci se mi to moc líbí a miluji vědu. Ale jako inženýr, jako inženýr biomedicíny a také jako lidská bytost, nebudu spokojený dokud tuto věc nevezmeme z laboratoře na trh a dokud ji nedostaneme k lidem ve velkém množství a hlavně k lidem, kteří ji nejvíc potřebují.
A key attribute of our Nanopatch is that the vaccine is dry, and when it's dry it doesn't need refrigeration. Within my lab we've shown that we can keep the vaccine stored at 23 degrees Celsius for more than a year without any loss in activity at all. That's an important improvement. (Applause) We're delighted about it as well. And the thing about it is that we have well and truly proven the Nanopatch within the laboratory setting. And as a scientist, I love that and I love science. However, as an engineer, as a biomedical engineer and also as a human being, I'm not going to be satisfied until we've rolled this thing out, taken it out of the lab and got it to people in large numbers and particularly the people that need it the most.
Takže jsme se na tuto cestu už vydali a začali jsme ji netradičním způsobem. Začali jsme na Papui-Nové Guineji.
So we've commenced this particular journey, and we've commenced this journey in an unusual way. We've started with Papua New Guinea.
Papua-Nová Guinea je příkladem země z rozvojového světa. Je přibližně tak velká jako Francie, ale sužuje ji mnoho z těch překážek, které existují v dnešním světě vakcín. Například logistika: V této zemi je pouze 800 ledniček, které vakcíny chladí. Mnoho z nich je zastaralých jako například tato z Port Moresby, mnoho z nich se porouchává a spousta z nich není v Highlands, kde jsou potřeba. To je problém. Papua-Nová Guinea má ale také největší počet nakažených HPV, lidským papilomavirem, který způsobuje rakovinu děložního čípku. Ale vakcína proti němu není dostupná ve velkém množství, protože je příliš drahá. Takže kvůli těmto dvěma důvodům a s vlastnostmi Nanopatch jsme šli přímo do terénu a pracovali s Nanopatch na Papui-Nové Guineji a brzy na to budeme navazovat.
Now, Papua New Guinea is an example of a developing world country. It's about the same size as France, but it suffers from many of the key barriers existing within the world of today's vaccines. There's the logistics: Within this country there are only 800 refrigerators to keep vaccines chilled. Many of them are old, like this one in Port Moresby, many of them are breaking down and many are not in the Highlands where they are required. That's a challenge. But also, Papua New Guinea has the world's highest incidence of HPV, human papillomavirus, the cervical cancer [risk factor]. Yet, that vaccine is not available in large numbers because it's too expensive. So for those two reasons, with the attributes of the Nanopatch, we've got into the field and worked with the Nanopatch, and taken it to Papua New Guinea and we'll be following that up shortly.
Dělat tuto práci není snadné. Je to výzva, ale nic jiného na světě bych nedělal raději. A jak se díváme do budoucna, rád bych se s vámi podělil o takovou představu: Je to představa budoucnosti, kde těch 17 miliónů úmrtí každý rok, za které v současnosti můžou infekční nemoci, je pouhou historií. A stane se tak díky zásadně vylepšeným vakcínám. Tak jak tu dnes před vámi stojím v kolébce injekční jehly a stříkačky, vynálezu, který je 160 let starý, představuji vám alternativu která by mohla opravdu pomoct toho dosáhnout - a tou je Nanopatch, která přináší způsob, jak odstranit chladící řetězec a vylepšit imunogenicitu bez jehel a bezbolestně. Děkuji vám. (Potlesk)
Now, doing this kind of work is not easy. It's challenging, but there's nothing else in the world I'd rather be doing. And as we look ahead I'd like to share with you a thought: It's the thought of a future where the 17 million deaths per year that we currently have due to infectious disease is a historical footnote. And it's a historical footnote that has been achieved by improved, radically improved vaccines. Now standing here today in front of you at the birthplace of the needle and syringe, a device that's 160 years old, I'm presenting to you an alternative approach that could really help make that happen -- and it's the Nanopatch with its attributes of being needle-free, pain-free, the ability for removing the cold chain and improving the immunogenicity. Thank you. (Applause)