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.
Het is fijn om hier te zijn in Edinburgh in Schotland, de geboorteplek van de injectienaald. Nog geen anderhalve kilometer hier vandaan was er in 1853 een Schot die octrooi aanvroeg voor de injectienaald. Zijn naam was Alexander Wood, en het was op het Royal College of Physicians. Dit is het octrooi. Ik sta er nog steeds versteld van dat het er bijna hetzelfde uitziet als de naalden die ik zelf gebruik. Het is nochtans 160 jaar oud.
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.
We komen dus aan bij de wereld van de vaccins. De meeste vaccins krijg je met een injectienaald. Deze 160 jaar oude technologie. En ere wie ere toekomt: op vele gebieden zijn vaccins een succesvolle technologie. Na schoon water en hygiëne hebben vaccins het meest bijgedragen tot de stijging van onze levensverwachting. Dat is moeilijk te overtreffen.
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.
Maar net als elke andere technologie, hebben vaccins hun tekortkomingen, en de injectienaald speelt daarin een grote rol. Deze oude technologie. Eerst het meest voor de hand liggende: weinig mensen houden van injectienaalden. Ik ook niet. 20 procent van ons lijdt zelfs aan naaldenfobie. Dat is meer dan er niet van houden. Het is het actief vermijden dat je geprikt wordt vanwege een naaldenfobie. Dat is een probleem als je een vaccin wilt verspreiden.
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.
Wat er ook mee te maken heeft, zijn ongelukjes met naalden. De WHO heeft cijfers die aangeven dat 1,3 miljoen doden per jaar voortkomen uit besmetting via verwondingen door naalden. Dat zijn vroegtijdige overlijdens.
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.
Van deze twee dingen had je waarschijnlijk wel gehoord, maar er zijn nog twee tekortkomingen aan de naald die je vast nog niet kent. Het zou de volgende generatie vaccins tegen kunnen houden wat betreft afweerreacties. De tweede is dat het de oorzaak kan zijn van het 'koudeketenprobleem' dat ik zo bespreek.
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.
Ik zal je vertellen over het werk dat mijn team en ik in Australië doen op de universiteit van Queensland aan een techniek die is ontworpen om deze vier problemen aan te pakken. Die techniek heet Nanopleister. Dit hier is een voorbeeld van een Nanopleister. Met het blote oog lijkt het gewoon een vierkantje, kleiner dan een postzegel, maar onder de microscoop zie je duizenden uitsteekseltjes die onzichtbaar zijn voor het menselijk oog. Er zitten ongeveer 4.000 uitsteeksels op dit vierkantje vergeleken met de naald. Ik heb ze ontworpen voor iets belangrijks. Hun taak is om het afweersysteem te beïnvloeden. Dat is dus een belangrijke functie van de Nanopleister.
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.
We maken de Nanopleister met een techniek die 'diep-reactief ion-etsen' heet. Deze bijzondere techniek is ontleend aan de halfgeleiderindustrie. Ze is dus goedkoop en kan verspreid worden in grote aantallen.
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.
We stoppen het vaccin in de uitsteeksels van de pleister en passen die toe op de huid. De eenvoudigste manier van toedienen gaat via onze vinger, maar onze vinger heeft wat beperkingen, dus hebben we een applicator bedacht. Het is een simpel ding -- je zou het een verfijnde vinger kunnen noemen. Het werkt met een veer. Als we de Nanopleister toepassen, (Klik) -- gebeuren er gelijk een paar dingen. Eerst gaan de uitsteeksels van de Nanopleister door de stugge buitenlaag heen en komt het vaccin snel vrij -- binnen een minuut. Dan kunnen we de Nanopleister eraf halen en weggooien. En we kunnen de applicator natuurlijk hergebruiken.
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.
Zo krijg je een idee van de Nanopleister en zie je gelijk de grote voordelen. We hebben het over naaldloos gehad -- die uitsteeksels kan je niet eens zien -- en zo omzeilen we ook de naaldenfobie. Als we nu eens stilstaan
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.
bij twee andere belangrijke voordelen. De eerste is een verbeterde afweerreactie, de tweede is het wegvallen van de koudeketen. Ik begin met de eerste, de immunogeniciteit.
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.
Daar klapperen je oren van, maar ik zal het uitleggen. Ik doe een stapje terug en leg je uit hoe vaccins werken, op een eenvoudige manier. Vaccins werken door je lichaam kennis te laten maken met een zogenaamd antigeen, dat is een veilige vorm van een ziektekiem. Die veilige ziektekiem, de antigeen, houdt het lichaam voor de gek door een afweerreactie op te wekken, te leren omgaan met indringers en dat te onthouden. Als de echte indringer dan langskomt, bouwt het lichaam snel een afweerreactie op met het vaccin en neutraliseert de infectie. Dat doet het goed. De manier waarop het nu gebeurt, met de injectienaald --
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.
de meeste vaccins worden zo toegediend, met deze oude naald-techniek. Maar je kan zeggen dat de naald onze afweerreactie tegenhoudt: het mist de beste plek op de huid voor immuniteit. Om dat uit te leggen, moeten we een stukje door de huid reizen, en beginnen bij een van die uitsteeksels en de Nanopleister op de huid doen. Dan zien we zoiets als dit. Dit is echt -- we zien hier een uitsteeksel van een Nanopleister die op de huid ligt. Die kleuren zijn de verschillende lagen. Voor een idee van de schaal: een naald zou veel te groot zijn. Die zou 10 keer zo groot zijn als dit scherm, en 10 keer dieper gaan. Dat valt helemaal buiten beeld. Je ziet dat er van die uitsteeksels in de huid zitten. Die rode laag aan de buitenkant is dode huid, maar de bruine laag en de paarse laag zitten vol met afweercellen. In de bruine laag bijvoorbeeld zitten zogenaamde cellen van Langerhans. Elke vierkante millimeter van ons lichaam zit vol met cellen van Langerhans, afweercellen, en er zijn nog meer die we hier niet zien. Je ziet gelijk dat de Nanopleister er inderdaad in gaat. We bereiken er duizenden van deze speciale cellen mee. die op een stukje huid voorkomen dat maar een enkel haar breed is.
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.
Ik vond dat, als de uitvinder ervan, nogal opwindend. Maar dan? Als je die cellen hebt bereikt? Wat betekent het in de vaccin-wereld? Die wereld wordt steeds beter. En wordt systematischer. Maar je weet nog steeds niet of een vaccin gaat werken totdat je je mouw oprolt, vaccineert en wacht. Het is nog steeds een gok.
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.
Maar we moesten die gok nemen. We namen een griepvaccin, deden dit in een Nanopleister, pasten die toe op de huid van een levend dier, en wachtten. We wachtten een maand, en hebben dit gevonden. Dit geeft de afweerreactie weer, die we met de Nanopleister hebben opgewekt, vergeleken met een traditionele naald in een spier. Op de horizontale as staat de dosis in nanogram. Verticaal staat de afweerreactie. De stippellijn geeft de bescherming weer. Boven die lijn betekent het bescherming. Daaronder niet. De rode lijn ligt er vaak onder. Maar een keer komt de naald erboven, en dat ondanks de hoge dosis van 6.000 nanogram. Maar kijk eens naar die heel andere lijn. De blauwe. Die is van een Nanopleister. De dosis van de Nanopleister heeft een heel andere immunogeniciteitscurve. Dat is een nieuwe kans. We hebben opeens een nieuwe kans in de wereld van de vaccins. We kunnen het zo doen dat we nu een te duur, maar goed vaccin kunnen gebruiken om beschermd te zijn met maar een honderdste van de dosis van de naald. Dan kost een vaccin opeens 10 cent in plaats van 10 dollar. Dat is vooral in de derde wereld erg belangrijk.
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.
Maar er is nog een insteek -- je kunt vaccins die nu niet werken, boven de lijn krijgen, en ze werkzaam maken. Zeker in de vaccinwereld kan dat belangrijk zijn. Even kijken naar de grote drie: hiv, malaria en tbc. Samen goed voor 7 miljoen doden per jaar. Voor geen van deze is een werkend vaccin. Dus in potentie kunnen we daar met de Nanopleister voor gaan zorgen. We kunnnen potentiële vaccins een duwtje geven om over de lijn te komen. We hebben in mijn lab gewerkt met veel andere vaccins die vergelijkbare reacties bereikten met dezelfde grafieken die we bereikten met de griep.
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.
Ik wil nu overgaan op een andere tekortkoming van de huidige vaccins, en dat is de noodzaak om de koudeketen in stand te houden. Zoals de naam zegt -- koudeketen -- betekent dat het vaccin vanaf de productie helemaal tot de toediening gekoeld moet worden bewaard. En dat is nogal een logistieke uitdaging. Maar er zijn manieren om dat te doen. Dit is een enigszins extreem voorbeeld maar het laat de logistieke uitdagingen goed zien, speciaal in arme landen, van wat er nodig is om vaccins gekoeld te bewaren. Als het vaccin te warm wordt, zal het bederven, maar het kan ook te koud zijn. Dan kan het vaccin ook bederven.
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.
De inzet is erg hoog. De WHO schat dat in Afrika tot wel de helft van de gebruikte vaccins niet goed werken omdat de koudeketen ergens wordt verbroken. Het is een groot probleem dat komt door de naald. Omdat het een vloeibaar vaccin is, moet het worden gekoeld.
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.
Een sterk punt van de Nanopleister is dat het vaccin droog is. Omdat het droog is, hoeft het niet gekoeld te worden. In mijn lab hebben we laten zien dat we het vaccin meer dan een jaar lang op 23 graden hebben bewaard zonder enig verlies van activiteit. Dat is een grote verbetering. (Applaus) We zijn er dan ook erg blij mee. De Nanopatch heeft zich daarmee goed en eerlijk bewezen onder laboratoriumomstandigheden. Als wetenschapper vind ik dat prachtig en ik vind wetenschap prachtig. Maar als onderzoeker, als biomedisch onderzoeker en ook als mens, ben ik niet tevreden voordat we dit het lab uit hebben gebracht naar de mensen, in grote hoeveelheden, en vooral naar de mensen die het het meest nodig hebben.
So we've commenced this particular journey, and we've commenced this journey in an unusual way. We've started with Papua New Guinea.
We zijn deze reis begonnen, op een ongebruikelijke manier. In Papoea-Nieuw-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.
Dat is een voorbeeld van een derdewereldland. Ongeveer net zo groot als Frankrijk, maar het heeft te lijden van de belangrijke problemen in de huidige vaccinatiewereld. Zo is er de logistiek: er zijn in dit land maar 800 koelkasten om de vaccins koel te bewaren. Veel ervan zijn oud, zoals deze in Port Moresby, en gaan stuk. En ze staan niet in de Hooglanden, waar ze juist nodig zijn. Dat is een uitdaging. Terwijl het baarmoederhalskanker-virus ook nog eens het vaakst voorkomt in Nieuw-Guinea. Het vaccin is niet in grote hoeveelheden beschikbaar omdat het te duur is. Dus om die twee redenen zijn we met de Nanopleister het veld in gegaan. We hebben hem meegenomen naar Papoea-Nieuw-Guinea. We gaan er binnenkort mee door.
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)
Dat soort dingen doen is niet makkelijk. Het is een uitdaging. Maar ik doe niets liever dan dit. Als we vooruit kijken, wil ik het volgende met jullie delen: het is de gedachte aan een toekomst waar de 17 miljoen doden per jaar die er nu zijn door infectieziekten een voetnoot in de geschiedenis zullen zijn. Het is een voetnoot die is bereikt door sterk verbeterde vaccins. Terwijl ik nu voor jullie sta, bij de geboorteplek van de injectienaald, die al 160 jaar oud is, laat ik je een alternatieve aanpak zien die dat zou kunnen bereiken -- de Nanopleister met zijn naald- en pijnloosheid, die de koudeketen vermijdt en immunogeniciteit verbetert. Dank je wel. (Applaus)