Chaos in het vaccin dreigt

De COVID-19-vaccins die het verst in klinische onderzoeken zijn, zijn het snelst te maken, maar ze zijn ook het moeilijkst te implementeren.

Op de dag dat een COVID-19-vaccin wordt goedgekeurd, zal een omvangrijke logistieke operatie moeten ontwaken. Miljoenen doses moeten honderden kilometers reizen van fabrikanten naar ziekenhuizen, dokterspraktijken en apotheken, die op hun beurt de vaccins moeten opslaan, volgen en uiteindelijk naar mensen in het hele land moeten brengen. De Centers for Disease Control and Prevention, samen met de nationale en lokale gezondheidsafdelingen, coördineren dit proces. Deze agentschappen verspreidden op deze manier griepvaccins tijdens de H1N1-pandemie van 2009 en beheren dagelijks vaccins voor kinderen. Maar het COVID-19-vaccin wordt een geheel nieuwe uitdaging.

“De COVID-situatie is aanzienlijk anders en complexer dan alles waarmee we in het verleden te maken hebben gehad”, zegt Kris Ehresmann , directeur infectieziekten bij het Minnesota Department of Health.

De twee belangrijkste vaccinkandidaten in de VS – de ene ontwikkeld door Moderna, de andere door een samenwerking tussen Pfizer en het Duitse bedrijf BioNTech – zijn zo snel gevorderd tot klinische proeven, juist omdat ze het snelst te maken en te produceren zijn. Ze vertrouwen op een nieuwe vaccintechnologie waarvan het voordeel snelheid is, maar waarvan de keerzijde extreme fysieke kwetsbaarheid is. Deze vaccins moeten worden ingevroren – in het geval van Pfizer / BioNTech, bij een ultrakoude –94 graden Fahrenheit, kouder dan de meeste vriezers – wat de manier en waarheen ze kunnen worden verzonden beperkt. De manier waarop deze vaccins worden geformuleerd (zonder toegevoegde conserveermiddelen) en verpakt (in injectieflacons die doses voor meerdere mensen bevatten), maken ze ook gemakkelijker te ontwikkelen en snel te produceren, maar moeilijker om op de grond toe te dienen.

Met andere woorden: snelheid gaat ten koste van gemak. “Voor deze eerste generatie vaccins zullen we veiligheid niet inruilen. We willen effectiviteit niet inruilen ”, zegt Kelly Moore , de adjunct-directeur immunisatie-educatie bij de Immunization Action Coalition. Dus in plaats daarvan plannen de VS een vaccin dat een zeer ingewikkelde logistiek vereist. Afdelingen voor volksgezondheid in staten, territoria en grote steden stellen momenteel vaccinplannen opvoor eind oktober. Het is nog steeds onduidelijk of deze vaccins veilig en effectief zijn – en het is uiterst onwaarschijnlijk dat de gegevens eind oktober beschikbaar zullen zijn. Maar de afdelingen maken zich klaar. Velen zijn al dun geworden door de aanhoudende pandemie, en ze helpen nu bij het plannen, zoals Moore het uitdrukt, “het grootste, meest complexe vaccinatieprogramma dat ooit in de geschiedenis is geprobeerd”.

De leidende vaccinkandidaten zetten allebei een nieuwe, lang beloofde technologie in. Hun kern is een stukje mRNA, genetisch materiaal dat in dit geval codeert voor het spike-eiwit – het stukje coronavirus dat het helpt om menselijke cellen binnen te dringen. Het vaccin zet cellen aan om het mRNA op te nemen en het spike-eiwit te maken en stimuleert hopelijk een immuunrespons.

Door mRNA te gebruiken, hoeven vaccinproducenten geen virale eiwitten te produceren of virussen te laten groeien, methoden die in meer traditionele vaccins worden gebruikt en die tijd aan het productieproces toevoegen. Dit is de reden waarom Moderna en Pfizer / BioNTech hun vaccins zo snel in klinische onderzoeken hebben kunnen krijgen. Moderna ging van een genetische sequentie van het coronavirus naar het eerste schot in een arm in een recordaantal van 63 dagen .

Om een ​​naakte streng mRNA in een cel te krijgen, hebben wetenschappers geleerd om het in een verpakking te stoppen die een lipidenanodeeltje wordt genoemd. mRNA zelf is een inherent onstabiel molecuul, maar het zijn de lipidenanodeeltjes die het meest gevoelig zijn voor warmte. Als je het vaccin koud genoeg krijgt, “is er een temperatuur waarbij de lipiden en de lipidenstructuur in wezen niet meer bewegen. En je moet lager zijn om stabiel te zijn, ”zegt Drew Weissman , die mRNA-vaccins bestudeert aan de Universiteit van Pennsylvania en wiens laboratorium samenwerkt met BioNTech.. Houd het vaccin te lang op een te hoge temperatuur, en deze lipidenanodeeltjes worden gewoon afgebroken. De vaccins van Moderna en Pfizer / BioNTech moeten bevroren worden vervoerd bij respectievelijk –4 graden en –94 graden Fahrenheit. Eenmaal ontdooid, kan het vaccin van Moderna 14 dagen meegaan bij normale koelkasttemperaturen; Pfizer’s, voor vijf dagen.

De vriezertemperatuur die nodig is voor het vaccin van Moderna, maakt het moeilijk om te verzenden; de ultrakoude temperatuur die vereist is voor het vaccin van Pfizer en BioNTech is bijna onmogelijk te handhaven buiten een groot ziekenhuis of academisch centrum met gespecialiseerde diepvriezers. Om deze reden heeft Pfizer “thermische verladers” bedacht die, ongeopend, de vaccins tot 10 dagen bevroren kunnen houden: eenmaal geopend voor de eerste keer, moeten ze binnen 24 uur worden aangevuld met droogijs en vervolgens om de vijf dagen. Deze verzenders mogen niet vaker dan twee keer per dag worden geopend om flacons eruit te halen, en moeten binnen een minuut worden gesloten. De echte vangst is echter dat deze verladers minimaal 975 doses van het COVID-19-vaccin bevatten.

Een groot ziekenhuis in een stad kan dat volume aan, maar op het platteland moet een zending van 975 doses worden opgesplitst in kleinere, terwijl de flesjes ultrakoud blijven. “Het andere potentieel zou zijn dat alleen dat vaccin naar onze meer stedelijke gebieden wordt verzonden”, zegt Molly Howell, manager immunisatieprogramma van North Dakota, “maar dan laten we veel mensen die in de gezondheidszorg werken op het platteland of in hoog risico in landelijke gebieden. ” Om het vaccin naar die plaatsen te brengen, onderzoekt haar afdeling de aanschaf van diepvrieskoelers en mogelijk een droogijsmachine. Als North Dakota bijvoorbeeld 2.000 doses krijgt toegewezen, zal de staat de thermische transporteur moeten openen, kleinere volkstuintjes opnieuw in droogijs moeten verpakken en ze fysiek naar landelijke klinieken in de staat moeten rijden.

De vereisten voor opslag en hantering van deze vaccins zijn bijzonder streng, maar ze zijn ook bijzonder onzeker. Na verloop van tijd kan blijken dat deze mRNA-vaccins bij hogere temperaturen kunnen worden bewaard of opnieuw kunnen worden geformuleerd om bij hogere temperaturen te worden bewaard, zoals andere vaccins zijn geweest. Wetenschappers proberen actief om stabielere lipidenanodeeltjes te maken , en Pfizer zegt dat het werkt aan een gevriesdroogde versie van zijn vaccin dat in normale vriezers kan worden bewaard. Deze stapsgewijze verbeteringen in de opslag zijn een normaal onderdeel van het ontwikkelingsproces van vaccins, maar ze kosten tijd. Bijvoorbeeld, Kathleen Neuzil , een vaccin onderzoeker aan de Universiteit van Maryland School of Medicine, wijst erop dat het griepvaccin FluMist aanvankelijk nodig bevroren te zijn, maar kan nubewaard bij normale koelkasttemperaturen . (Neuzil is ook een onderzoeker van de Pfizer / BioNTech-vaccinproef .) In de CDC- bijeenkomst in augustus , waar Pfizer de thermische verlader onthulde, kwam een ​​ambtenaar van de CDC tussenbeide om belanghebbenden te vertellen om geen vriezers te gaan kopen in afwachting van een vaccin. Het bureau was andere opslagoplossingen aan het onderzoeken en de vereisten konden veranderen.

En in feite, tussen die augustusvergadering en de publicatie van het CDC- speelboek voor de distributie van vaccins in september, kon het aantal dagen dat het vaccin van Pfizer en BioNTech op koelkasttemperatuur worden bewaard, verhoogd worden van één naar vijf. Het vaccin is zo nieuw dat zelfs de fabrikant nog aan het uitzoeken is wat de minimale opslagvereisten zijn.

Het klinkt absurd eenvoudig, maar hoe de mRNA-vaccins worden verpakt, brengt ook logistieke uitdagingen met zich mee. Momenteel zitten ze in injectieflacons met meerdere doses die binnen zes uur na opening moeten worden gebruikt of weggegooid. Het vaccin van Moderna wordt geleverd in injectieflacons met 10 doses; Pfizer en BioNTech’s, in flacons met vijf doses. Ongebruikte doses kunnen na verloop van tijd bij hoge temperaturen worden afgebroken en, nog gevaarlijker, kunnen besmet raken met bacteriën , omdat de vaccins geen conserveermiddelen bevatten. Zowel de injectieflacons met meerdere doses als het gebrek aan conserveermiddelen helpen een vaccin sneller naar buiten te krijgen, zegt Moore: Deskundigen maken zich zorgen over een tekort aan glas voor vaccinflesjes, en conserveermiddelen voegen complexiteit toe die de ontwikkeling van vaccins kunnen vertragen.

Vaccinaanbieders in de VS zijn echter niet gewend om niet-geconserveerde vaccins met meerdere doses te geven. Om ze toe te dienen, moeten afspraken met extra zorg worden gepland om verspilling te minimaliseren, maar ook om ongebruikte doses weg te gooien als dat nodig is voor de veiligheid. Wanneer multidosisvaccins buiten de VS worden gebruikt, wordt volgens Moore, die voorzitter is van een immunisatiecommissie van de Wereldgezondheidsorganisatie , wat afval ingebouwd in het vaccinatieprogramma. “Het is oké om een ​​flesje te openen voor één baby”, zegt ze, want een programma dat geen doses verspilt, leidt waarschijnlijk tot het afwenden van mensen. Maar deze mentaliteit lijkt misschien contra-intuïtief, vooral nu COVID-19-vaccins schaars blijven.

Ten slotte vereisen de vaccins van zowel Moderna als Pfizer / BioNTech in de loop van de tijd twee doses per persoon, en de tweede dosis moet van dezelfde fabrikant komen als de eerste dosis. Het moet ook 28 dagen worden toegediend, voor Moderna’s, of 21 dagen, voor Pfizer en BioNTech’s, na de eerste dosis – in beide gevallen langer dan de vaccins in de koelkast kunnen worden bewaard. Dit alles betekent dat het hebben van het juiste aantal vaccins voor de juiste mensen een uitgebreide en zorgvuldige registratie vereist.

Individuele staten houden elektronische immunisatieregisters bij die bijhouden welke inwoners welke vaccins hebben gekregen. Wat aan de registers moet worden gerapporteerd, verschilt per staat ; veel vaccinaanbieders, zoals apotheken en kinderartsenpraktijken, koppelen hun gegevens rechtstreeks aan het register. Maar artsen die niet routinematig vaccinaties geven, zoals degenen die volwassenen zien, zijn mogelijk niet verbonden, wat zou kunnen betekenen dat de gegevens voor elke patiënt handmatig in het immunisatieregister moeten worden ingevoerd. Vanwege de complexiteit van elektronische medische dossiers kan het ook weken of maanden duren voordat nieuwe verbindingen met het systeem tot stand zijn gebracht, zegt Moore.

De CDC rolt een nieuw Vaccin Administration Management System (VAMS) uit als aanvulling op bestaande registers van de staat, en het zal naar verwachting functies bieden zoals planning en voorraadbeheer. Maar VAMS heeft ook voor verwarring gezorgd, zegt Rebecca Coyle, de uitvoerend directeur van de American Immunization Registry Association. Een probleem is dat VAMS het verzamelen van identificeerbare informatie vereist die sommige staten niet mogen delen vanuit hun bestaande immunisatieregisters. Als dat niet in overeenstemming is, moeten vaccinaanbieders mogelijk uren besteden aan het handmatig invoeren van patiëntgegevens in het nieuwe systeem. “Er moet nog veel verduidelijking komen”, zegt Coyle. “De klok is begonnen met staten om hun reactieplannen af ​​te ronden, en toch ontbreken er gigantische brokken informatie.”

De vereiste van twee doses voor deze vaccins stuit ook op het probleem van de menselijke aard: mensen vergeten. Ze kunnen niet van hun werk komen. Ze kunnen geen kinderopvang vinden. Ze kunnen zelfs verhuizen. “Dat is normaal menselijk gedrag buiten COVID”, zegt Azra Behlim, een senior directeur bij het zorgbedrijf Vizient. De CDC is van plan om voor elke patiënt fysieke vaccinatieregistratiekaarten te sturen, samen met vaccinvoorraden wanneer staten hun doses bestellen. Het moedigt ook volksgezondheidsafdelingen en ziekenhuizen aan om herinneringen te sturen over een tweede dosis. Dit is belangrijk omdat zelfs een volledige vaccinatiekuur mogelijk slechts een gedeeltelijke bescherming tegen COVID-19 biedt , en één dosis zal waarschijnlijk zelfs nog minder bieden.

Als een vaccin wordt versneld door middel van een vergunning voor gebruik in noodgevallen in plaats van een officiële vergunning van de Food and Drug Administration, kan dat ook bureaucratische hindernissen opleveren. Bijvoorbeeld, heeft Medicare niet dekking van de kosten van nood-drugs gebruiken. Dus terwijl de regering van plan is de kosten van het vaccin en voorraden zoals injectiespuiten te betalen, zouden ziekenhuizen aan de haak staan ​​voor opslag, planning, administratie en het betalen van personeel om de injecties daadwerkelijk te geven. ‘Ziekenhuizen zijn daar helemaal niet blij mee’, zegt Behlim. Een oplossing zal waarschijnlijk van het Congres moeten komen.

Nog een zorg voor ziekenhuizen: het jongleren met meerdere vaccins die niet uitwisselbaar zijn, vooral nadat er in de toekomst meer beschikbaar komen. “Waar ze zich zorgen over maken, is: ik krijg nu een vaccin in november, en dan komt er een andere fabrikant op de markt in januari, dan een andere fabrikant in maart, en nog eens drie in mei”, zegt Behlim. Immunisatieregisters kunnen bijhouden wie welk vaccin heeft gekregen, maar ziekenhuizen en klinieken zullen nog moeten beslissen welke ze in voorraad hebben en hoeveel van elk. Het ene vaccin is misschien effectiever, maar het andere is gemakkelijker op te slaan. Een derde is misschien het meest effectief bij oudere mensen, terwijl een vierde het voordeel zou kunnen hebben dat het slechts een enkele dosis nodig heeft. Hoe meer vaccins er op de markt zijn, hoe moeilijker het vaccinbeheer wordt.

Met tientallen vaccins die momenteel in klinische proeven worden uitgevoerd, zullen de VS volgend jaar waarschijnlijk meerdere COVID-19-vaccins van meerdere fabrikanten hebben. Twee andere vaccins staan ​​net achter de mRNA-vaccins van Moderna en Pfizer / BioNTech, in fase III klinische proeven in de VS. Een daarvan is gemaakt door AstraZeneca en de andere door Johnson & Johnson; beiden voegen de genetische code voor het coronavirus-spike-eiwit in een onschadelijk virus.

Deze vaccins hebben iets meer tijd nodig om te produceren, omdat ze groeiende virussen nodig hebben, en het is ook een relatief nieuwe technologie. Maar ze hoeven niet te worden ingevroren en Johnson & Johnson’s kan in slechts een enkele dosis worden gegeven. Vlak achter deze twee zijn meer traditionele vaccins die eiwitten gebruiken die zijn gezuiverd uit het virus, die waarschijnlijk traditionele opslagvereisten zullen hebben. Natuurlijk moeten klinische onderzoeken nog worden voltooid voordat wetenschappers weten of een van deze vaccins veilig en effectief is. “Welk vaccin of welke vaccins zullen het veiligst, het meest effectief en het meest inzetbaar blijken te zijn? Ik denk dat we het nog niet weten. En daarom is overtolligheid goed ”, zegt Dan Barouch, vaccinonderzoeker aan Harvard. (Zijn lab werkt mee aan het vaccin van Johnson & Johnson .)

Op korte termijn is snelheid van essentieel belang. Maar op de lange termijn zullen deze andere kenmerken – veiligheid, effectiviteit en gebruiksgemak – bepalen welke vaccins wijdverspreid worden. Julie Swann , die toeleveringsketens bestudeert aan de North Carolina State University en die tijdens de grieppandemie van 2009 met de CDC werkte, zegt dat ze teleurgesteld is dat de VS hun steentje heeft bijgedragen aan deze mRNA-vaccins, die afhankelijk zijn van nieuwe technologie en waarvan de behandeling extra eisen stelt. op staten en vaccinleveranciers. Het zal zelfs nog moeilijker zijn om ze te gebruiken in ontwikkelingslanden. “In sommige landen over de hele wereld kunnen we dit op geen enkele manier gebruiken”, zegt ze.

Het goede nieuws is dat er ook snel meer inzetbare vaccins door de pijplijn gaan. De race naar een vaccin heeft de hoop op een einde aan de pandemie gedomineerd. Maar het eerste COVID-19-vaccin is uiteindelijk misschien niet het belangrijkste COVID-19-vaccin.