As vacinas protegem muitas pessoas contra doenças graves, mas a proteção imunológica que produzem pode variar muito de pessoa para pessoa. Uma nova pesquisa liderada pela Universidade Estadual do Arizona fornece pistas sobre o que pode estar por trás dessas diferenças.
Mesmo antes da vacinação, o sistema imunitário pode mostrar sinais da intensidade da sua resposta. Pesquisadores da ASU e de instituições parceiras examinaram amostras de sangue de mais de 4.000 pessoas, medindo anticorpos que identificaram 185 antígenos. Esses alvos imunológicos incluíam vírus e bactérias comuns, bem como alvos associados a doenças autoimunes.
A inteligência artificial foi então usada para descobrir padrões em amostras de sangue colhidas antes e depois da vacinação contra a COVID-19. A análise revelou assinaturas de anticorpos que poderiam ajudar a diferenciar aqueles que geraram respostas fortes à vacina e aqueles que tiveram respostas mais fracas.
As descobertas poderão, em última análise, contribuir para estratégias de vacinação adaptadas ao sistema imunológico de um indivíduo.
Joshua LaBer, que liderou o estudo, diz: “Nosso estudo descobriu que certos biomarcadores, quando analisados com IA, podem prever quem provavelmente terá uma boa resposta à vacina antes mesmo de recebê-la.
LaBarber é diretor executivo do Biodesign Institute da ASU e Virginia G. Piper é diretora do Center for Personalized Diagnostics. O projeto também envolveu pesquisadores e colaboradores da ASU de instituições médicas e de pesquisa dos Estados Unidos.
O estudo aparece na edição atual da revista prensa celular azul.
Anticorpos sanguíneos podem revelar a prontidão da vacina
Os cientistas normalmente avaliam a resposta da vacina após a vacinação, medindo se o sistema imunológico produziu anticorpos contra o alvo pretendido. Neste estudo, os pesquisadores analisaram o problema na direção oposta. Eles queriam saber se os padrões imunológicos pré-existentes no sangue poderiam prever como uma pessoa responderia antes de receber a vacina.
Vários factores podem afectar a resposta à vacina, incluindo idade, sexo, genética, doenças anteriores e condições de saúde subjacentes. Pessoas com condições que comprometem o sistema imunológico costumam ter maior probabilidade de produzir uma resposta fraca. No entanto, os resultados da vacina ainda podem variar amplamente entre pessoas que se enquadram nas mesmas categorias gerais de saúde.
Os pesquisadores usaram um dos primeiros métodos para examinar a ampla “impressão digital” do anticorpo presente antes da vacinação como medida da prontidão imunológica. Embora algumas outras estratégias de previsão dependam de testes genéticos, este método analisa padrões de anticorpos no sangue, tornando-o potencialmente mais fácil de traduzir na prática clínica.
O estado de saúde por si só não prevê resposta
Para testar se estas impressões digitais de anticorpos poderiam indicar a prontidão da vacina, a equipa mediu as respostas imunitárias a 185 antigénios. Os alvos incluíam o SARS-CoV-2, o vírus responsável pela COVID-19, bem como outros vírus e bactérias disseminados e alvos associados a doenças autoimunes.
No total, os pesquisadores examinaram 8.687 amostras de 4.089 participantes. O grupo incluiu voluntários saudáveis, bem como pessoas com doenças ou tratamentos associados à supressão imunitária, incluindo VIH, mieloma múltiplo, malignidade de órgãos sólidos, doenças autoimunes, doenças inflamatórias intestinais e transplantes de órgãos sólidos.
Vários grupos imunossuprimidos tiveram maior probabilidade de apresentar uma resposta reduzida à vacinação contra COVID-19. No entanto, simplesmente classificar alguém como imunossuprimido ou saudável não pode prever com segurança o resultado.
Alguns participantes com sistema imunológico suprimido ainda desenvolveram respostas fortes. Ao mesmo tempo, cerca de 5% a 6% dos participantes saudáveis apresentaram respostas fracas à vacina.
Anticorpos “sentinela” sinalizam prontidão imunológica
A análise revelou alguns anticorpos que já estavam presentes antes da vacinação. Níveis mais elevados de anticorpos direcionados a patógenos comuns, incluindo Staphylococcus aureus, RSV e respirovírus humano 3, foram associados a respostas mais fortes às vacinas contra a COVID-19.
Os pesquisadores chamam esses anticorpos de “sentinela” porque podem servir como indicadores da prontidão imunológica subjacente de uma pessoa. Estes anticorpos podem não estar necessariamente a actuar directamente contra o alvo da vacina. Em vez disso, a sua presença pode fornecer informações sobre o quão pronta a parte do sistema imunitário produtora de anticorpos está para responder.
A equipe também investigou se toda a impressão digital do anticorpo poderia fornecer informações mais preditivas do que um pequeno número de biomarcadores individuais. Um modelo de aprendizagem profunda examinou padrões em todo o painel de anticorpos, combinando múltiplas medições para criar uma imagem abrangente do estado imunológico de cada participante.
IA pesquisa milhões de sinais imunológicos
Os resultados demonstram um benefício potencial do uso de IA na pesquisa biomédica. Os sistemas de aprendizado de máquina podem pesquisar milhões de pontos de dados biológicos em busca de relações sutis que podem ser difíceis de detectar usando métodos tradicionais.
Neste caso, as descobertas sugerem que a compreensão da preparação da vacina pode exigir olhar para o sistema imunitário como interligado, em vez de focar num único anticorpo ou numa única doença.
Esta pesquisa também demonstra o potencial de novas tecnologias capazes de medir múltiplas respostas de anticorpos simultaneamente. Em vez de testar se uma pessoa tem anticorpos contra um único patógeno, os pesquisadores podem examinar um cenário imunológico muito mais amplo com base na exposição anterior a vírus, bactérias e outros alvos imunológicos.
Rumo a uma vacinação mais personalizada
Se os resultados forem confirmados em estudos futuros e alargados a vacinas adicionais, esta abordagem poderá ser utilizada muito além da COVID-19. O perfil de anticorpos sentinela poderia, em última análise, apoiar a investigação de vacinas, o desenvolvimento de vacinas e os cuidados médicos para aqueles que são particularmente vulneráveis a respostas imunitárias fracas.
Os médicos poderiam potencialmente utilizar este tipo de informação para identificar pessoas que poderiam beneficiar de doses adicionais de vacina, de um acompanhamento mais cuidadoso ou de outras estratégias de proteção. Poderia também dar aos cientistas uma compreensão mais clara da razão pela qual a vacinação produz uma resposta imunitária poderosa em algumas pessoas, mas fraca noutras.
Em última análise, a investigação aponta para um futuro em que as decisões de vacinação poderão ser informadas pelo próprio nível de prontidão imunitária de uma pessoa.
