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.
Nagyszerű érzés itt lenni, Edinburgh-ban, Skóciában, a tű és fecskendő szülőhazájában. Úgy másfél kilométerre innen, errefelé, 1853-ban egy skót jegyztette be az első tű és fecskendő szabadalmát. Ő volt Alexander Wood, és mindez a Royal College of Physiciansen történt. Ez a szabadalom. Ami azóta sem fér a fejembe ha ránézek, hogy szinte teljesen azonos a ma használatban lévővel. Mégis, 160 éves.
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.
Térjünk át az oltóanyagok területére. A legtöbb vakcinát fecskendővel adjuk be, a 160 éves technológiával. Megbízható -- számos szinten tekinthető a vakcina sikeres technológiának. A tiszta víz és a csatornázás után az oltóanyagok technológiája játszott leginkább szerepet az élettartamunk növelésében. Elég nehéz lenne felülmúlni.
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.
De, mint bármely más technológia, a védőoltásoké is mutat hiányosságokat, és a tűk és a fecskendők kulcsszerepet játszanak e narratívában -- a régi technológia. Kezdjük a nyilvánvaló gondokkal: sokan közülünk ódzkodnak a tűktől és fecskendőktől. Osztom a nézetüket. Azonban a lakosság 20 százalékát érinti az úgynevezett tűfóbia. Ez több a tűtől való irtózásnál, ez a védőoltások aktív elkerülése a tűfóbia folytán. A védőoltások bevezetése szempontjából ez problémát jelent.
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.
Egy másik kulcsfontosságú kérdés a tűszúrás okozta sérülés. A WHO adatai szerint évente mintegy 1,3 millió haláleset a keresztfertőzésnek köszönhető a tűszúrásos sérülésekből. Ezek mind korai halálozások.
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.
Talán már maguk is hallottak e két jelenségről, de van két további hiányossága a fecskendőtűknek, amikről talán kevéssé értesültek. Az egyik, hogy hátráltathatják a következő generációs vakcinákat az immunválasz szempontjából. A második pedig, hogy ezek felelősek a hűtőlánc problémájáért, amire még visszatérek.
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.
Egy fejlesztésről fogok beszélni, amit a csapatommal Ausztráliában végzünk, a University of Queenslanden: egy technológiát terveztünk e négy problémákör kezelésére. A technológia neve Nanopatch. Ez a Nanopatch egy példánya. Szabad szemmel csupán egy négyzet, kisebb, mint egy postai bélyeg, de mikroszkóp alatt ezer apró kiszögellés jelenik meg, amelyek az emberi szem számára láthatatlanok. Mintegy 4000 kiálló hegyecske, ezen az egyetlen négyzeten, a tűvel összevetve. Arra terveztem ezeket a hegyecskéket, hogy betöltsenek egy kulcsszerepet: működjenek együtt a bőr immunrendszerével. Ez tehát egy nagyon fontos funkció
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.
a Nanopatchbe iktatva. A Nanopatch egy olyan technikával készül, amit mély reaktív ionmarásnak hívunk. Ezt a bizonyos technikát a félvezető iparból kölcsönöztük, ezért az alacsony ára, és lehetséges a tömeggyártás.
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.
Poralapú oltóanyaggal vonjuk be a Nanopatch kiszögelléseit, és a bőrre visszük fel. Az alkalmazás legegyszerűbb módja az ujjaink használata, bár ennek vannak bizonyos korlátai, így kifejlesztettünk egy applikátort. Nagyon egyszerű eszköz, nevezhetnénk egy szofisztikált ujjnak is. Rugós működtetésű. A Nanopatch felvitele a bőrre így néz ki. (Klikk) Azonnal történik néhány dolog. Először is a Nanopatch hegyecskéi áttörnek a kemény külső rétegen, és nagyon gyorsan felszabadul az oltóanyag, kevesebb mint egy perc alatt. Majd eltávolítjuk a Nanopatchet, és kidobjuk. Magát az applikátort pedig ismét felhasználhatjuk.
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.
Ez lenne a Nanopatch ötlete, és azonnal láthatjuk néhány fontos előnyét. Már beszéltünk róla, hogy tűmentes -- ezekkel a szemmel láthatatlan hegyecskéivel -- és, persze, megkerültük egyúttal a tűfóbia kérdését is.
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.
Gondoljunk az említett problémákra, és velük két másik fontos előnyre: Az egyik az alkalmazásával kapott jobb immunválasz, és a második, hogy megszabadultunk a hűtőlánctól.
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.
Tehát kezdjük az elsővel, az immunogenitással. Egy kicsit bonyolult probléma, de megkísérlem leegyszerűsíteni. Visszalépnék egyet, hogy elmagyarázzam a védőoltások működését, egy egyszerűbb módon. A vakcinák működésének lényege, hogy a testünkbe juttatnak egy úgynevezett antigént, ami egy kórokozó formája. Ez a biztonságos kórokozó, az antigén, ráveszi a testünket, hogy felállítson egy immunválaszt, amivel az megtanulja és emlékezhet, hogyan reagáljon a behatolókra. Amikor a valódi ellenség megjelenik, a szervezet gyorsan csatolja az immunválaszt -- a vakcinának köszönhetően -- és semlegesíti a fertőzést. Ilyen, amikor jól működik.
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.
Mindezt napjainkban tűvel és fecskendővel végezzük, ahogyan a legtöbb vakcina érkezik, tehát a régi technológiával. De érvelhetünk, hogy maga a tű visszafogja immunválaszainkat, elvétvén ideális immunpontjainkat, a bőrünkben. A gondolat felvázolásához tegyünk egy utazást a bőrön keresztül a hegyecskék egyikéből kiindulva, és helyezzük a Nanopatch-et a bőrre. A következő adatokat kapjuk. Ezek valódi adatok: ez a valami, amit itt látunk, a hegyecskék egyike a Nanopatchből, amit a bőrre helyeztünk, és azok a színek jelzik a rétegeket. A méretek szemléltetésére: a fecskendőtű túl nagy lenne, hogy itt ábrázoljuk. Tízszerese lenne a képernyőnknek, tízszer mélyebbre szúrna. Nem férne el. Azonnal láthatják a hegyecskéket a bőrben. Ez a piros réteg az elhalt hám kemény, külső rétege, de a barna réteg és a magenta immunsejtekkel teli. Például a barna rétegben találhatóak az úgynevezett Langerhans-sejtek: testünk minden négyzetmillimétere e Langerhans sejtekkel teli, ezen immunsejtekkel, és továbbiakkal, amiket most nem jelöltünk az ábrán. De azonnal láthatják, hogy a Nanopatch valóban teljesíti a behatolást. Mindezen sejtek ezreit célozzuk meg csak egy hajszál mélységű bőrfelületet érintve.
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.
Én, mint az a valaki, aki feltalálta és megtervezte ennek a működését, izgalmasnak találom mindezt. Na és akkor? Mi van, ha már megcéloztuk a sejteket? A védőoltások világában mit is jelent mindez? A vakcinák világa folyamatosan fejlődik. Egyre szisztematikusabbá lesz. Azonban mindaddig nem igazán tudhatjuk, működik-e az oltás, amíg fel nem tűrtük az ingujjunk és be nem adtuk, majd vártunk. Ez még napjainkban is hazárdjáték.
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.
Tehát, játszanunk kellett. Fogtunk egy influenza elleni oltást, felvittük a Nanopatcheinkre, majd alkalmaztuk a Nanopatcheket a bőrön, és vártunk -- élő állatokba juttatva. Vártunk egy hónapot, és végül ezek derültek ki. Ezek az adatok az immunválaszokról, amiket egy Nanopatchcsel generáltunk, összehasonlítva az izomba fecskendezéssel. A vízszintes tengely a nanogrammban meghatározott dózisé. A függőleges tengelyen van a rá kapott immunválasz, és a szaggatott vonal jelzi a védelemküszöb értékét. Ha e vonal fölött járunk, hatékonynak bizonyult, ha alatta, akkor nem. A piros vonal leginkább a határ alatt van, és csak egy ponton értünk el védelmet a tűvel, mégpedig magas dózissal: 6000 nanogrammal. De azonnal észrevehető a határozottan eltérő görbe, amit a kék vonallal értünk el. Ez az, amit a Nanopatchcsel kaptunk; a Nanopatchcsel beadott dózis eredménye egy teljesen más immunogenitási görbe. Ez egy igazán új lehetőség. Hirtelen új eszközhöz jutottunk a vakcinák világában. Tegyük fel, hogy van egy vakcinánk, ami működik ugyan, de túl drága: ám a védelmet immár a dózis század részével szerezhetünk, a tűhöz képest. Ez egy vakcina árát hirtelen 10 dollárról 10 centre csökkenti, és ez különösen fontos szempont a fejlődő világban.
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.
De ezen felül további előnye is van, foghatunk olyan vakcinákat, amelyek jelenleg nem működnek, és átemelhetjük a vonalon, védelmet nyújtva. És természetesen a vakcinák világában ez is fontos lehet. Nézzük csak meg a nagy hármast: HIV, malária, tuberkulózis. Ezek felelősek körülbelül 7 millió halálesetért évente, és nincs megfelelő oltási módszerünk rájuk. Potenciálisan ez az új lehetőség, a Nanopatch az, ami segíthet a megvalósításban. Segítségünkre lehet e vakcinajelöltek átemelésére a határon. Persze a laboromban már dolgoztunk egyéb oltóanyagokkal, amelyek hasonló válaszeredményeket és hasonló görbéket adnak, mint amit az influenzával értünk el.
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.
Szeretnék áttérni a vakcinák egy másik kulcsfontosságú hiányosságára napjainkban, ez pedig a hűtőlánc fenntartásának szükségszerűsége. Ahogy a neve is sugallja -- a hűtési lánc -- ez a vakcina által megkövetelt tárolási körülmények: a gyártás pillanatától egészen az alkalmazás végpontjáig hűtve kell őket tartanunk. Ez nem kevés logisztikai kihívást jelent, de vannak rá módszereink. Ez egy kicsit extrém példa közülük, de segít illusztrálni a logisztikai kihívásokat -- különösen a forrásszegény helyeken -- amik elkerülhetetlenek az oltások hűtésében, és a hűtőlánc fenntartásában. Ha az oltás túl meleg, az oltóanyag lebomlik, de érdekesmód túl hideg is lehet, amitől a vakcinánk szintén lebomlik.
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.
A tét pedig óriási. A WHO becslései szerint Afrikában az oltóanyagok több mint fele nem működik megfelelően, mert valahol a hűtőlánc megszakadt. Ez egy nagy probléma, ami a fecskendők hozománya, mert a folyékony oltóanyag az, aminek szüksége van a hűtőláncra.
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.
A Nanopatch egyik kulcs jellegzetessége, hogy maga a vakcina száraz, és szárazon nem igényel hűtést. A laboromban bebizonyítottuk, hogy így az oltóanyag 23 Celsius-fokon tárolva több mint egy évig eltartható, minden veszteség nélkül. Ez jelentős előrelépés. (Taps) El vagyunk tőle ragadtatva. Mégpedig attól, hogy mindezt valóban bizonyítottuk a Nanopatchcsel laboratóriumi környezetben. Tudósként ezt szeretem, és magát a tudományt. Azonban mérnökként, orvosbiológiai mérnökként, és egyben egy emberi lényként, nem elégedhetek meg addig, amíg ki nem hoztuk mindezt a laborból, és át nem adjuk nagy számban az embereknek, azoknak, akiknek leginkább szükségük van rá.
So we've commenced this particular journey, and we've commenced this journey in an unusual way. We've started with Papua New Guinea.
Már elindultunk ezen az úton, és szokatlan módon kezdtük meg ezt az utazást. Pápua Új-Guineából indultunk.
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.
Pápua Új-Guinea egy példája a fejlődő világ országainak. Nagyjából azonos méretű Franciaországgal, de több következményének is elszenvedője napjaink vakcinái korlátoltságának. Itt a logisztikai gát. Az országban csak 800 hűtőberendezés van a vakcinák tárolására. Sok régi, mint ez Port Moresby-ben, több pedig le is romlott, míg sok nem is a felvidéken van, ahol valójában szükség lenne rájuk. Ez egy kihívás. Pápua Új-Guineában a legmagasabb a HPV előfordulási aránya, a humán papillomavírusé, ami a méhnyakrák egyik fő rizikófaktora. Az oltóanyag nem érhető el nagy számban, mivel túl drága. Ezek miatt végül, a Nanopatch sajátosságaival kimentünk a terepre és dolgoztunk a Nanopatchcsel, elvittük Pápua Új-Guineába, és rövidesen vizsgáljuk az eredményeket.
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)
Ezt a fajta munkát végezni nem könnyű. Kihívás, de nincs semmi más a világon, amit szívesebben tennék. A jövőre tekintve, szeretnék megosztani egy gondolatot: egy olyan jövő gondolatát, ahol az évi 17 millió haláleset a fertőző megbetegedések miatt, már csak lábjegyzet a történelemben. És ezt a történelmi lábjegyzetet, a továbbfejlesztett, radikálisan jobb védőoltásokkal értük el. Most önök előtt állva a fecskendőtűk szülőhelyén, a 160 éves eszköz hazájában, bemutatok egy alternatív megközelítést, ami igazán segíthet, hogy ez megtörténjen: a Nanopatchcsel, mert tű nélküli és fájdalommentes, azzal, hogy megszabadulhatunk hűtőlánctól, és javíthatjuk az immunogenitást. Köszönöm. (Taps)