Cientistas desenvolvem plataforma de vacina universal que protege contra múltiplos patógenos respiratórios
Pesquisadores desenvolveram uma plataforma de vacina nasal que protegeu camundongos contra gripe, COVID-19, SARS e infecções bacterianas ao ativar simultaneamente a imunidade inata e a adaptativa. A estratégia, baseada na indução de estruturas imunes nos pulmões e em tecnologias como origami de DNA, pode oferecer um caminho diferente para prevenção ampla de doenças, mas ainda precisa ser testada em humanos.
Cientistas criaram uma vacina nasal que protegeu camundongos contra múltiplos patógenos respiratórios, incluindo gripe, COVID-19, SARS e bactérias, marcando uma abordagem fundamentalmente diferente para a prevenção de doenças. A vacina, administrada em quatro doses por spray nasal ao longo de quatro semanas, gerou proteção que durou até seis meses após a imunização.
A vacina contém um coquetel de substâncias destinado a estimular diversos aspectos do sistema imunológico. Quando os pesquisadores administraram o tratamento a camundongos e depois os expuseram a patógenos, um mês após a imunização, três meses após a imunização e, em alguns casos, até seis meses após a imunização, os animais ficaram protegidos contra SARS-CoV-2, o patógeno original da SARS e outro coronavírus, assim como contra outros patógenos. A vacina induziu a formação de pequenas estruturas imunes nos pulmões, fortalezas a partir das quais o corpo do camundongo podia combater continuamente a infecção.
A plataforma vacinal contém moléculas que podem se ligar e ativar receptores no corpo que fazem parte da rede interna de comunicação do sistema imunológico. Ela também contém um antígeno inofensivo chamado ovalbumina, uma proteína encontrada em ovos. O efeito combinado desses dois elementos é ativar tanto o sistema imunológico inato quanto o adaptativo.
Vacinas tradicionais funcionam preparando o sistema imunológico para responder rapidamente a patógenos específicos e dependem da resposta imune adaptativa. O sistema imunológico inato entra em ação muito rapidamente após a exposição a um agente infeccioso, produzindo uma resposta rápida, porém menos específica. Essa resposta diminui após alguns dias, quando o sistema imunológico adaptativo já teve a chance de montar uma resposta mais direcionada ao patógeno específico.
As células T recrutadas como parte da resposta imune adaptativa mantêm a resposta imune inata “em suporte de vida”, muito além do que normalmente duraria. Em 2023, pesquisadores publicaram um estudo mostrando que a vacina BCG é capaz de conferir proteção contra doenças além da TB porque pode produzir respostas imunes inatas e adaptativas que persistem.
Durante a pandemia, os pesquisadores notaram que pessoas que receberam a vacina BCG contra tuberculose tinham proteção extra contra a COVID-19. Isso se alinhou a décadas de observações de que a vacina previne uma série de outras doenças. Embora a própria vacina tenha uma taxa de sucesso variável, a BCG acelera o sistema imunológico inato, que não é específico de um patógeno, e fornece proteção ampla — ainda que de baixo nível — contra muitas infecções diferentes.
Separadamente, uma equipe multidisciplinar do Wyss Institute da Harvard University, do Dana-Farber Cancer Institute e de instituições colaboradoras explorou uma abordagem diferente usando uma plataforma de nanotecnologia de origami de DNA chamada DoriVac, que funciona tanto como vacina quanto como adjuvante. Em seus experimentos, as vacinas DoriVac tiveram como alvo uma região peptídica (HR2) que é conservada nas proteínas spike de vários vírus, incluindo SARS-CoV-2, HIV e Ebola.
Em camundongos, a versão SARS-CoV-2 HR2 da vacina desencadeou forte atividade imunológica, incluindo respostas de anticorpos específicas para o antígeno (imunidade humoral) e respostas de células T (imunidade celular). Os pesquisadores também avaliaram a vacina usando um sistema pré-clínico avançado que modela o sistema imunológico humano. Utilizando a tecnologia de microfluídica human Organ Chip do Wyss Institute, eles criaram um modelo in vitro do linfonodo humano. Dentro desse sistema, a vacina SARS-CoV-2 HR2 também produziu fortes respostas imunes específicas ao antígeno em células humanas.
Em uma comparação direta com vacinas de mRNA contra SARS-CoV-2 entregues em nanopartículas lipídicas, uma vacina DoriVac carregando a mesma variante da proteína spike produziu uma ativação igualmente forte do sistema imunológico humano. No entanto, a vacina de origami de DNA mostrou-se mais estável e mais fácil de armazenar e fabricar. Os resultados foram publicados em Nature Biomedical Engineering.
O desenho da vacina se baseia em pequenas nanoestruturas quadradas auto-organizáveis feitas de DNA. Um lado da estrutura exibe moléculas adjuvantes dispostas com espaçamento nanométrico cuidadosamente otimizado. O lado oposto apresenta antígenos selecionados, como peptídeos ou proteínas derivadas de tumores ou patógenos. Em trabalhos anteriores envolvendo camundongos com tumores, vacinas DoriVac produziram respostas imunes mais fortes do que versões que não tinham a estrutura de origami de DNA.
Em humanos, há estruturas diferentes no nariz e na garganta e na região mais profunda do pulmão. Se esse tipo de vacinação pode ou não induzir estruturas semelhantes em humanos é algo que precisa ser testado. O próximo passo para avançar nesses resultados será realizar mais testes. Humanos e camundongos, embora tenham suas semelhanças, são diferentes em muitos aspectos, o que pode inviabilizar esforços para aproximar essa abordagem de uma aplicação.
A pandemia de COVID-19 colocou as vacinas de RNA mensageiro (mRNA) em destaque na saúde global. Após a conclusão de ensaios clínicos (clinical trials), a primeira vacina de mRNA contra a COVID-19 foi aplicada em 8 de dezembro de 2020. Estudos de modelagem estimaram posteriormente que essas vacinas preveniram pelo menos 14,4 milhões de mortes por COVID-19 durante seu primeiro ano de uso. Ensaios clínicos estão agora em andamento para vacinas direcionadas ao vírus influenza, ao Vírus Sincicial Respiratório (RSV), ao HIV, ao Zika, ao vírus Epstein-Barr e às bactérias da tuberculose.
A proteção imunológica gerada pelas vacinas de mRNA contra a COVID-19 pode variar amplamente entre indivíduos, e a proteção tende a diminuir ao longo do tempo. O desafio se torna ainda maior porque o vírus SARS-CoV-2 evolui continuamente, produzindo novas variantes que podem escapar parcialmente das defesas imunes. Como resultado, as vacinas contra a COVID-19 frequentemente precisam de atualizações periódicas. A fabricação dessas vacinas pode ser complexa e cara, e os cientistas têm controle limitado sobre o número de moléculas de mRNA empacotadas dentro das nanopartículas lipídicas usadas para a entrega. Essas vacinas também exigem armazenamento refrigerado e, às vezes, podem causar efeitos não intencionais fora do alvo.