HepaPuff, an innovative handheld heparin nebuliser to prevent infection with SARS-CoV-2 and new emerging respiratory viruses.
De COVID-19-pandemie toonde aan dat de maatschappij slecht voorbereid was op uitbraken van luchtwegvirussen. Nieuwe zorgwekkende SARS-CoV-2-varianten (varianten van het virus dat COVID-19 veroorzaakt) waren besmettelijker en ziekmakender en ontweken immuunreacties van infectie of vaccinatie. Door globalisering en ziektes die overslaan van dier op mens zullen waarschijnlijk meer luchtwegvirussen ontstaan, wat algemene preventiemethoden noodzakelijk maakt. Om ons voor te bereiden op toekomstige pandemieën is er daarom dringend behoefte aan betaalbare, eenvoudige preventieve technologieën om infecties met nieuwe varianten en virussen te stoppen.
Doel
De hypothese van dit onderzoek was dat infecties met luchtwegvirussen, zoals SARS-CoV-2, kunnen worden voorkomen door heparine (een bloedverdunnend medicijn) gericht aan de luchtwegen toe te dienen via innovatieve nanotech-vernevelaars. Heparines remmen virusbinding aan cellen en zijn veilig inhaleerbaar. Het doel is een betaalbare, handmatige heparine-vernevelaar te ontwikkelen.
Aanpak/werkwijze
Het project onderzocht heparine-verneveling op 2 niveaus. De onderzoekers analyseerden het vernevelen van heparine door de innovatieve nanotech-vernevelaar en testten de nieuwe heparine vernevelaars op bescherming tegen SARS-CoV-2 bij proefpersonen en op effectiviteit tegen andere luchtwegvirussen, waaronder het griepvirus. De onderzoekers gebruikten een 3D-model met luchtwegweefsel inclusief trilhaartjes en slijmproductie, gegroeid aan de lucht-vloeistof-interface (het grensvlak waar de lucht en vloeistof elkaar raken). Dit model werd gebruikt om de integriteit van vernevelde heparine te testen en de bescherming tegen SARS-CoV-2-varianten, rhinovirus (een verkoudheidsvirus) en influenza (griep) te evalueren.
Bij proefpersonen voerden de onderzoekers studies uit met radioactieve tracers om de efficiëntie van de verneveling te bepalen. Heparine-inhalatie is veilig, omdat bloedverdunning alleen werkt als het direct in het bloedvaten wordt toegediend. Voor zowel de studie bij proefpersonen als de studie in het lab met het 3D model is ethische goedkeuring gevraagd. Ook werd er toestemming gevraagd voor het uitvoeren van een studie met gezonde proefpersonen die werden blootgesteld aan een rhinovirus om de effectiviteit van heparine als algemene beschermingsmethode tegen luchtwegvirussen te bewijzen.
Samenwerkingspartners
Het project combineerde 3 complementaire partners. Het Amsterdam UMC identificeerde heparine als effectieve remmer van SARS-CoV-2 en varianten door blokkering van een algemeen bindingsmechanisme. De UvA ontwikkelde een innovatieve nanotech-membraantechnologie voor een efficiënte handheld-vernevelaar die drugintegriteit bewaart en uniforme luchtweg verdeling garandeert. Medspray bracht industriële expertise en maakte kosteneffectieve productie mogelijk. Deze samenwerking was essentieel omdat zij geneesmiddel (Heparine), toedieningssysteem (vernevelaar) en productie integreerde tot 1 betaalbaar preventief geneesmiddel. Andere benaderingen behandelden elementen afzonderlijk. Het resultaat: universele bescherming tegen huidige én opkomende luchtwegvirussen, zelfs in ontwikkelingslanden.
Resultaten
Uit het onderzoek is gebleken dat heparine infectie met alle SARS-CoV-2-varianten kan voorkomen door blokkering van het algemene virusbindingsmechanisme aan cellen. Aangezien het mechanisme van virusadhesie ook door andere luchtwegvirussen wordt gebruikt, bereidt deze technologie de maatschappij voor op toekomstige pandemieën—mensen kunnen zich onmiddellijk tegen nieuwe luchtwegvirussen beschermen. De technologie is daarom van groot belang. Vooral tijdens perioden met hoge transmissie is bescherming van kwetsbare groepen in verzorgingshuizen, zorgpersoneel en risicogebieden essentieel. De technologie stelt deze groepen in staat zichzelf te beschermen, maar is niet tot hen beperkt. Omdat de technologie goedkoop is, kan zij landelijk worden ingevoerd in zowel ontwikkelde als ontwikkelingslanden.
Vervolg
Na afloop van het onderzoek wordt geprobeerd vervolgfinanciering te verkrijgen waardoor de onderzoekers de technologie met de industriële partners verder kunnen ontwikkelen en het uiteindelijk op de markt kunnen brengen. Het Nederlands Open Technologie Programma en Health Holland worden gezien als mogelijke verstrekkers van vervolgfinanciering.
Verslagen
Voortgang
Er is grote behoefte aan efficiënte methoden die beschermen tegen nieuwe varianten van SARS-CoV-2 en toekomstige virus pandemieën. Het interdisciplinaire Hepapuff consortium heeft als doel het ontwikkelen van een eenvoudige Heparine hand-vernevelaar die niet alleen beschermt tegen coronavirussen maar ook andere virale luchtweginfecties. Verspreiding van de heparine-derivaten door de vernevelaar alsook de mate van bescherming zullen worden onderzocht in klinische studies met gezonde vrijwilligers tegen SARS-CoV-2 en andere luchtweginfecties. De Amsterdam UMC partner heeft in een vrijwilligersstudie aangetoond dat Heparine-derivaten zeer effectief zijn in het blokkeren van SARS-CoV-2 infecties. De UvA partner heeft samen met het bedrijf Medspray een innovatieve hand-vernevelaar ontwikkeld op grond van nanotech-chiptechologie. Het doel van dit project is deze sleuteltechnologieën verder te ontwikkelen tot een heparine hand-vernevelaar. |
Recentelijk is de ontwikkeling van de heparine hand-vernevelaar succesvol afgerond . In komende periode zal de vernevelaar verder ontwikkeld worden voor klinisch gebruik, onder andere met een vrijwilligersstudie.