Durante décadas, os cientistas perseguiram a ideia de uma vacina universal capaz de proteger contra praticamente qualquer ameaça infecciosa. Esse objetivo muitas vezes pareceu quase mítico.
Agora, os pesquisadores da Stanford Medicine e seus colaboradores relatam um grande passo em direção a essa visão. Num novo estudo com ratos, desenvolveram uma vacina experimental universal que protege contra uma vasta gama de vírus respiratórios, bactérias e até alergénios. A vacina é administrada internamente – por exemplo, através de um spray nasal – e proporciona ampla proteção nos pulmões que dura meses.
Resultados, publicados em 19 de fevereiro ciênciamostraram que os camundongos vacinados estavam protegidos contra SARS-CoV-2 e outros coronavírus, Staphylococcus aureus e Acinetobacter baumannii (infecções comuns adquiridas em hospitais), bem como ácaros do pó doméstico (um alérgeno comum). Autor sênior Bali Pulendran, Ph.D., Violetta L. De acordo com o Horton Professor II e Professor de Microbiologia e Imunologia, o nível de proteção entre muitas ameaças respiratórias excede as expectativas.
O principal autor do estudo é Haibo Zhang, PhD, pós-doutorado no laboratório de Pulendran.
Se resultados semelhantes forem alcançados em humanos, uma única vacina poderá potencialmente substituir múltiplas injeções anuais para doenças respiratórias sazonais e fornecer proteção rápida quando surgir um novo vírus pandêmico.
Por que as vacinas atuais precisam ser atualizadas
Esta vacina experimental funciona de forma muito diferente das vacinas convencionais.
Desde o final dos anos 1700, quando Edward Jenner cunhou o termo vacinação após usar a varíola bovina (do latim vaca para vaca) para prevenir a varíola, as vacinas têm se baseado em uma técnica simples conhecida como especificidade do antígeno. Simplificando, as vacinas apresentam ao sistema imunitário um fragmento identificável do agente patogénico – como a proteína spike do SARS-CoV-2 – para que o corpo possa reconhecer rapidamente e depois atacar o vírus real.
“Este tem sido o paradigma da vacinologia nos últimos 230 anos”, disse Pulendran.
O desafio é que muitos patógenos evoluem rapidamente. Quando os vírus alteram a sua estrutura superficial, as vacinas anteriormente eficazes podem perder potência. Isso requer reforços COVID-19 atualizados e vacinas anuais contra a gripe.
“Está a tornar-se cada vez mais claro que muitos agentes patogénicos são capazes de mudar rapidamente. Tal como o proverbial leopardo que muda as suas manchas, um vírus pode alterar os seus antigénios de superfície”, disse Pulendran.
A maioria dos esforços para desenvolver vacinas de amplo espectro visa proteger contra uma família viral inteira, como todos os coronavírus ou todas as estirpes de gripe, visando componentes virais que mudam com menos frequência. A ideia de uma vacina capaz de proteger contra muitos patógenos não relacionados é geralmente vista como irrealista.
“Estávamos interessados na ideia porque parecia um pouco ultrajante”, disse Pulendran. “Não acho que alguém tenha pensado seriamente que algo assim pudesse ser possível.”
Uma nova estratégia que ativa a imunidade adaptativa
Em vez de copiar partes de um vírus ou bactéria, esta nova vacina imita os sinais de comunicação trocados pelas células imunológicas durante a infecção. Ao fazê-lo, liga os dois principais mecanismos de defesa do corpo – imunidade inata e adaptativa – numa resposta coordenada e duradoura.
A maioria das vacinas existentes estimula principalmente o sistema imunológico adaptativo, que produz anticorpos e células T especializadas que têm como alvo patógenos específicos e retêm a memória por anos. O sistema imunológico inato responde minutos após a infecção e atua de forma mais ampla, implantando células como células dendríticas, neutrófilos e macrófagos que atacam a ameaça percebida. No entanto, a imunidade inata geralmente desaparece em poucos dias.
A equipe de Pulendran concentra-se na versatilidade dos sistemas instintivos.
“O que é notável no sistema inato é que ele pode proteger contra uma ampla gama de micróbios diferentes”, disse Pulendran.
Embora a imunidade inata seja geralmente de curta duração, há indicações de que às vezes pode ser duradoura. Um exemplo é a vacina contra a tuberculose Bacillus Calmette-Guérin, que é administrada anualmente a aproximadamente 100 milhões de recém-nascidos. Estudos sugeriram que pode reduzir a mortalidade infantil por outras infecções, implicando aumento da proteção cruzada, embora o mecanismo não fosse claro e os resultados variassem.
Em 2023, o grupo de Pulendran explicou como funciona a proteção cruzada em ratos. A vacina contra a tuberculose desencadeou respostas inatas e adaptativas, mas, de forma incomum, a resposta inata permaneceu ativa durante vários meses. Os pesquisadores descobriram que as células T recrutadas para os pulmões como parte da resposta adaptativa estão enviando sinais que mantêm as células do sistema imunológico inata ativadas.
“Essas células T forneciam um sinal importante para a ativação do sistema inato, que geralmente dura alguns dias ou uma semana, mas, neste caso, pode durar até três meses”, disse Pulendran.
Enquanto esta elevada atividade inata persistisse, os ratos estavam protegidos do SARS-CoV-2 e de outros coronavírus. A equipe identificou os sinais das células T como citocinas que ativam receptores sensíveis a patógenos, chamados receptores Toll-like, nas células do sistema imunológico inato.
“Nesse artigo, levantamos a hipótese de que, como agora sabemos como a vacina contra a tuberculose está a mediar os seus efeitos de proteção cruzada, seria possível criar uma vacina sintética, talvez um spray nasal, que contenha a combinação certa de estimulação do receptor Toll-like e algum antígeno que possa induzir as células T a entrar nos pulmões”.
“Avancemos dois anos e meio e mostramos que exatamente o que sugerimos é possível em ratos”.
Como funcionam as vacinas nasais
A nova formulação, atualmente conhecida como GLA-3M-052-LS+OVA, foi projetada para replicar os sinais das células T que estimulam as células do sistema imunológico inato no pulmão. Ele também contém um antígeno inofensivo, uma proteína do ovo conhecida como ovalbumina ou OVA, que atrai células T para os pulmões e ajuda a manter uma resposta inata prolongada por semanas a meses.
No estudo, os ratos receberam a vacina colocando gotas no nariz. Alguns animais receberam doses múltiplas com uma semana de intervalo. Após a inoculação, cada rato foi exposto a um vírus respiratório. Com três doses, os ratos ficaram protegidos contra o SARS-CoV-2 e outros coronavírus durante pelo menos três meses.
Camundongos não vacinados apresentam grave perda de peso – um sinal de doença – e muitas vezes morrem. Seus pulmões apresentavam extensa inflamação e altos níveis do vírus. Em contraste, os ratos vacinados perderam muito menos peso, todos sobreviveram e tinham pouco vírus nos pulmões.
Pulendran descreveu o efeito como um “golpe duplo”. As respostas inatas sustentadas reduzem os níveis virais nos pulmões em 700 vezes. Qualquer vírus que contornasse esta primeira camada de defesa enfrentaria uma resposta adaptativa rápida.
“O sistema imunológico do pulmão está tão preparado e tão alerta que pode lançar respostas adaptativas normais – células T e anticorpos específicos do vírus – em apenas três dias, o que é um período de tempo extraordinariamente curto”, disse Pulendran. “Normalmente, em um camundongo não vacinado, leva duas semanas”.
Proteção contra bactérias e alérgenos
Encorajados pelos resultados contra infecções virais, os investigadores testaram vacinas contra agentes patogénicos respiratórios bacterianos, incluindo Staphylococcus aureus e Acinetobacter baumannii. Os ratos vacinados ficaram protegidos contra a infecção durante cerca de três meses.
“Então pensamos: ‘O que mais pode entrar nos pulmões?'”, Disse Pulendran. “Alérgenos.”
Para testar esta ideia, a equipa expôs ratos a uma proteína dos ácaros do pó doméstico, uma causa comum de asma alérgica. As reações alérgicas envolvem um tipo de resposta imune conhecida como resposta Th2. Camundongos não vacinados apresentam uma forte resposta Th2 e acumulam muco nas vias respiratórias. Os camundongos vacinados apresentaram respostas Th2 muito mais fracas e mantiveram vias aéreas desobstruídas.
“Acho que o que temos é uma vacina universal contra diferentes ameaças respiratórias”, disse Pulendran.
O que vem a seguir?
O próximo passo são os testes em humanos, começando com os testes de segurança de Fase I. Se estes resultados forem positivos, serão realizados estudos maiores, potencialmente com exposição controlada à infecção. Pulendran especula que duas doses administradas como spray nasal podem ser suficientes para humanos.
Com financiamento adequado, ele acredita que uma vacina respiratória universal poderá estar disponível dentro de cinco a sete anos. Uma tal vacina poderia reforçar as defesas contra futuras epidemias e facilitar a vacinação sazonal.
“Imagine receber um spray nasal durante os meses de outono que o protege de todos os vírus respiratórios, incluindo COVID-19, gripe, vírus sincicial respiratório e resfriado comum, bem como pneumonia bacteriana e alérgenos do início da primavera”, disse Pulendran. “Isso transformará a prática médica.”
A equipe de pesquisa incluiu cientistas da Escola de Medicina da Universidade Emory, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, da Universidade Estadual de Utah e da Universidade do Arizona.
National Institutes of Health (concessão AI167966), Violeta L. O financiamento veio do Horton Professorial Endowment, do Soffer Fund Endowment e do Open Philanthropy.
