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.
Es un placer estar aquí en Edimburgo, Escocia, lugar de nacimiento de la aguja y la jeringa. A menos de un kilómetro de aquí en esta dirección, en 1853 un escocés presentó su primera patente de la aguja y la jeringa. Su nombre era Alexander Wood, y fue en el Royal College of Physicians. Esta es la patente. Lo que me sigue pareciendo extraordinario cuando la miro es que tiene un aspecto casi idéntico a la aguja en uso hoy en día. Sin embargo, tiene 160 años.
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.
Vamos al campo de las vacunas. La mayoría de las vacunas se aplican con aguja y jeringa, esta tecnología de 160 años. Y el crédito merecido, se debe en gran parte a que las vacunas son una tecnología exitosa. Después del agua potable y el saneamiento, las vacunas son la tecnología que ha incrementado más nuestra esperanza de vida. Es un hecho muy difícil a vencer.
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.
Pero al igual que cualquier otra tecnología, las vacunas tienen sus defectos, y la aguja y la jeringa son un elemento clave dentro de esa narrativa, esta vieja tecnología. Vamos a empezar con lo obvio: A muchos de nosotros no nos gustan las agujas y las jeringas. Yo comparto esa opinión. Sin embargo, un 20 % de la población tiene algo que se llama fobia de aguja. Eso es más que mostrar desagrado por las agujas; es evitar activamente ser vacunado por fobia a la aguja. Y eso es problemático en cuanto a la implementación de las vacunas.
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.
Ahora, relacionado con esto otra cuestión clave son las lesiones por pinchazo de aguja. Y la OMS tiene datos que sugieren que unas 1,3 millones de muertes al año ocurren debido a la contaminación cruzada con las lesiones por agujas. Estas son las muertes tempranas que ocurren.
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.
Esas son 2 cosas que probablemente habrán oído, pero hay otras 2 deficiencias de la aguja y la jeringa que puede que no hayan oído. Una es que podrían estar reteniendo la siguiente generación de vacunas en términos de sus respuestas inmunitarias. Y la segunda es que podrían ser responsables del problema de la cadena de frío del que les hablaré también.
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.
Voy a contarles algo del trabajo que mi equipo y yo estamos haciendo en Australia en la Universidad de Queensland en una tecnología diseñada para abordar esos 4 problemas. Y esa tecnología se llama el <i>None</i>. Esta es una muestra del <i>None</i>. A simple vista parece un cuadrado más pequeño que una estampilla, pero bajo el microscopio se ven miles y miles de diminutas nanopuntas invisibles al ojo humano. Y hay unas 4000 nanopuntas en este cuadrado en particular en comparación con la aguja. Y he diseñado esas nanopuntas para un papel clave, que es trabajar con el sistema inmune de la piel. Es una función muy importante vinculada con el <i>nanopatch</i>.
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.
Ahora hacemos el <i>nanopatch</i> con una técnica llamada grabado iónico reactivo profundo. Esta técnica en particular la he tomado prestada de la industria de semiconductores, y por lo tanto, es de bajo costo y puede aplicarse en grandes cantidades.
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.
Recubrimos las nanopuntas del <i>nanopatch</i> con una capa de vacuna seca y lo aplicamos a la piel. La forma más simple de aplicación es usar el dedo, pero el dedo tiene algunas limitaciones, así que hemos creado un aplicador. Es un dispositivo muy simple... podría llamarse un dedo sofisticado. Es un dispositivo de resorte. Ponemos el <i>nanopatch</i> en la piel como y... (Clic) inmediatamente pasan cosas. Primero, las nanopuntas en el <i>nanopatch</i> rompen la capa externa resistente y la vacuna se libera rápidamente... en menos de un minuto, en realidad. Entonces podemos despegar el <i>nanopatch</i> y desecharlo. De hecho podemos reutilizar el propio aplicador.
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.
Esto les da una idea del <i>nanopatch</i>, e inmediatamente pueden ver algunas ventajas claves. Hemos hablado de librarnos de la aguja... estas son las nanopuntas que no pueden ver... y, por supuesto, nos libramos de la cuestión de la fobia a las agujas, también.
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.
Ahora, retrocedamos y pensamos en estas otras 2 ventajas muy importantes: Una es mejorar la respuesta inmunitaria al aplicarla, y la segunda es deshacerse de la cadena de frío.
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.
Empecemos con la primera, esta idea de inmunogenicidad. Es un poco confuso pero voy a intentar explicarlo en términos sencillos. Les explicaré cómo funcionan las vacunas de una manera sencilla. Las vacunas funcionan introduciendo en nuestro cuerpo una cosa que se llama un antígeno que es una forma segura de un germen. Ese germen seguro, ese antígeno, engaña a nuestro cuerpo para que monte una respuesta inmunitaria, aprenda y recuerde cómo lidiar con los intrusos. Cuando llega el intruso real el cuerpo rápidamente monta una respuesta inmune relacionada con esa vacuna y neutraliza la infección. Lo hace así de bien.
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.
La forma en que se hace hoy es con la aguja y jeringa, la mayoría de las vacunas se aplican así... con esta tecnología vieja y la aguja. Pero se podría argumentar que la aguja está frenando nuestra respuesta inmune; pues no llega a nuestro punto inmune ideal en la piel. Para describir esta idea, tenemos que hacer un viaje por la piel, empezando con una de esas proyecciones y la aplicación del <i>nanopatch</i> a la piel. Y vemos este tipo de datos. Estos son datos reales... lo que vemos es una nanopunta del <i>nanopatch</i> que se ha aplicado a la piel y los colores son diferentes capas. Para darles una idea de la escala, si la aguja se mostrara aquí, sería demasiado grande. Sería 10 veces más grande que el tamaño de la pantalla, va 10 veces más profundo. Está completamente fuera de la imagen. Pueden ver inmediatamente que tenemos esas nanopuntas en la piel. Esa capa roja es una dura capa externa de piel muerta, pero la capa marrón y la magenta están inundadas de células inmunes. Como ejemplo, en la capa marrón hay un cierto tipo de célula llamado célula de Langerhans... cada milímetro cuadrado de nuestro cuerpo está completamente lleno de esas células de Langerhans, células inmunes y se muestran otras también que no hemos marcado en esta imagen. Pero pueden ver inmediatamente que el <i>nanopatch</i> logra de hecho esa penetración. Apuntamos a miles y miles de estas células particulares que residen dentro del ancho de un cabello de la superficie de la piel.
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.
Al igual que el hombre que inventó y diseñó esto, lo encuentro muy emocionante. ¿Y qué? ¿Qué pasa si has apuntado a las células? En el mundo de las vacunas, ¿qué significa eso? El mundo de las vacunas está mejorando. Se está volviendo más sistemático. Sin embargo, aún no se conoce si una vacuna va a funcionar hasta que te arremangas, vacunas y esperas. Incluso hoy en día es una apuesta.
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.
Así que tuvimos que hacer esa apuesta. Obtuvimos una vacuna contra la influenza, la aplicamos a nuestros <i>nanopatch</i>es y aplicamos los <i>nanopatch</i>es a la piel, y esperamos... este es en el animal vivo. Esperamos un mes, y esto es lo que descubrimos. Esta es una diapositiva de datos mostrando las respuestas inmunes que generamos con un <i>nanopatch</i> comparada con la aguja y la jeringa en el músculo. En el eje horizontal tenemos la dosis en nanogramos. En el eje vertical la respuesta inmune generada, y la línea punteada indica el umbral de protección. Si estamos por encima de esa línea se considera protector; si estamos por debajo, no. La línea roja es en su mayoría está por debajo de esa curva y de hecho hay solamente un punto en que se logra con la aguja esa protección, y eso es con una alta dosis de 6000 nanogramos. Pero noten inmediatamente la curva claramente diferente que logramos con la línea azul. Eso es lo que se logra con el <i>nanopatch</i>; la dosis suministrada por el <i>nanopatch</i> es una curva completamente distinta de inmunogenicidad. Es una oportunidad realmente nueva. De pronto tenemos algo novedoso en el mundo de las vacunas. Podemos llevarlo al punto de tomar una vacuna que funciona, que es demasiado costosa y lograr protección con una centésima de la dosis en comparación con la aguja. Esto puede tomar una vacuna y de pronto pasar de USD 10 a 10 centavos, y eso es particularmente importante en el mundo en desarrollo.
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.
Pero también hay otro aspecto... se pueden tomar vacunas que actualmente no funcionan y cruzar esa línea y dar protección. Y ciertamente en el mundo de las vacunas eso puede ser importante. Veamos las 3 grandes: VIH, malaria, tuberculosis. Son responsables de cerca de unos 7 millones de muertes al año, y no hay ningún método de vacunación adecuado para ninguna de ellas. Así que, potencialmente, con esta innovación que tenemos con el <i>nanopatch</i>, podemos contribuir a que eso suceda. Podemos usar esa novedad para impulsar esas vacunas candidatas. Ahora, por supuesto, hemos trabajado en mi laboratorio con muchas otras vacunas que han alcanzado curvas similares a esta y respuestas similares, lo que hemos logrado con la influenza.
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.
Me gustaría cambiar ahora para hablar de otro defecto clave de las vacunas de hoy, y es la necesidad de mantener la cadena de frío. Como su nombre indica, la cadena de frío es el requisito de tener una vacuna desde su producción durante todo el proceso hasta que se aplica, refrigerada. Esto presenta algunos desafíos logísticos pero tenemos formas de hacerlo. Este es un caso un poco extremo pero ayuda a ilustrar los retos logísticos, en particular, en lugares de escasos recursos, de lo que se requiere para conseguir vacunas refrigerados y mantener la cadena de frío. Si la vacuna está demasiado caliente, se daña pero llamativamente con mucho frío la vacuna se puede descomponer también.
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.
Los riesgos son muy altos. La OMS estima que en África, hasta la mitad de las vacunas usadas allí no están funcionando correctamente porque en algún momento se rompió la cadena de frío. Así que es un gran problema, y está vinculado con la aguja y la jeringa porque es una vacuna líquida y cuando es líquida necesita refrigeración.
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.
Un atributo clave de nuestro <i>nanopatch</i> es que la vacuna es seca, y cuando está seca no necesita refrigeración. En mi laboratorio hemos demostrado que podemos mantener la vacuna almacenada a 23 °C durante más de un año sin ninguna pérdida de actividad en absoluto. Eso es un avance importante. (Aplausos) También estamos encantados por eso. El punto es que hemos realmente comprobado el <i>nanopatch</i> en el entorno del laboratorio. Y, como científico, me encanta eso y me encanta la ciencia. Sin embargo, como ingeniero, como ingeniero biomédico y también como un ser humano, no voy a estar satisfecho hasta que hayamos llevado esto fuera del laboratorio y aplicado a gente en grandes cantidades y particularmente a la gente que más lo necesita.
So we've commenced this particular journey, and we've commenced this journey in an unusual way. We've started with Papua New Guinea.
Así que hemos empezado este viaje particular, de una manera inusual. Hemos empezado con Papúa Nueva Guinea.
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.
Papúa Nueva Guinea es un ejemplo de un país en desarrollo, del tamaño de Francia, pero tiene muchas de las principales barreras existentes en el mundo de las vacunas hoy. El tema logístico: En el país solo hay 800 refrigeradores para mantener las vacunas refrigeradas. La mayoría, como este en Puerto Moresby, son viejos y a punto de descomponerse. y muchos no están en el altiplano donde son necesarios. Ese es un reto. Pero también, Papúa Nueva Guinea tiene la mayor incidencia del mundo de VPH, virus del papiloma humano, [el factor de riesgo] del cáncer de cuello uterino. Sin embargo, la vacuna no está disponible en grandes cantidades porque es demasiado cara. Así que por esas 2 razones, con los atributos del <i>nanopatch</i>, hemos ido al campo a trabajar con el <i>nanopatch</i>, y lo llevamos a Papúa Nueva Guinea y se podrá hacer seguimiento pronto.
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)
Ahora, no es fácil hacer este tipo de trabajo. Es un reto, pero no hay nada más en el mundo que yo prefería hacer. Y cuando miramos al futuro me gustaría compartir con Uds. un pensamiento: Es la idea de un futuro donde las 17 millones de muertes al año que tenemos actualmente debido a enfermedades infecciosas sea una nota histórica. Y que sea una nota histórica que se ha logrado por la mejora, la mejora radical en las vacunas. Parado aquí frente a Uds. en la cuna de la aguja y la jeringa, un dispositivo que tiene 160 años, les estoy presentando un enfoque alternativo que realmente podría ayudar a hacer que eso suceda... y es el <i>nanopatch</i> con sus atributos de ser libre de agujas, sin dolor, con la capacidad para eliminar la cadena de frío y mejorar la inmunogenicidad. Gracias. (Aplausos)