Durante décadas, os cientistas perseguiram a ideia de uma vacina universal que pudesse proteger contra quase todas as ameaças infecciosas. Este objetivo muitas vezes parece quase mítico.
Agora, pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford e seus colaboradores relatam um passo importante em direção a essa visão. Num novo estudo com ratos, eles desenvolveram uma vacina experimental universal que pode proteger contra uma variedade de vírus respiratórios, bactérias e até alérgenos. A vacina é administrada por via intranasal (como por meio de spray nasal) e oferece ampla proteção aos pulmões que dura vários meses.
As descobertas foram publicadas em 19 de fevereiro ciênciamostraram que os ratos vacinados estavam protegidos contra SARS-CoV-2 e outros coronavírus, Staphylococcus aureus e Acinetobacter baumannii (infecções comuns adquiridas em hospitais) e ácaros do pó doméstico (alérgenos comuns). O nível de proteção contra tantas ameaças respiratórias superou as expectativas, disse o autor sênior Bali Pulendran, PhD, professor Violetta L. Horton e professor de microbiologia e imunologia.
O principal autor do estudo é o Dr. Zhang Haibo, pós-doutorado no laboratório de Pulendran.
Se resultados semelhantes forem alcançados em humanos, uma única vacina poderá potencialmente substituir as múltiplas doses anuais das vacinas contra doenças respiratórias sazonais e fornecer proteção rápida quando surgirem novos vírus epidémicos.
Por que as vacinas atuais precisam de atualização
Esta vacina experimental funciona de forma muito diferente das vacinas tradicionais.
Desde o final dos anos 1700, quando Edward Jenner introduziu o termo “vacinação” (do latim vacca, que significa “vaca”) após usar a varíola bovina para prevenir a varíola, as vacinas têm se baseado em uma estratégia comum chamada especificidade do antígeno. Simplificando, as vacinas fornecem ao sistema imunitário fragmentos reconhecíveis do agente patogénico, como a proteína spike do SARS-CoV-2, para que o corpo possa então reconhecer e atacar rapidamente 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 o vírus altera a sua estrutura superficial, as vacinas anteriormente eficazes podem perder a sua eficácia. É por isso que são necessárias vacinas de reforço atualizadas contra a COVID-19 e vacinas anuais contra a gripe.
“Está a tornar-se cada vez mais claro que muitos agentes patogénicos são capazes de sofrer mutações rápidas. Tal como o proverbial leopardo que muda as suas manchas, os vírus podem alterar os antigénios na sua superfície”, disse Prendland.
A maioria dos esforços para criar vacinas mais amplas visa proteger contra famílias inteiras de vírus, como todos os coronavírus ou todas as estirpes de gripe, visando componentes do vírus que sofrem mutações com menos frequência. A ideia de que uma única vacina possa proteger contra múltiplos agentes patogénicos não relacionados é geralmente considerada irrealista.
“Estávamos interessados nesta ideia porque parecia um pouco ultrajante”, disse Plenderland. “Não creio que alguém tenha considerado seriamente que algo assim fosse possível.”
Novas estratégias para ativar imunidade abrangente
Em vez de replicar partes de um vírus ou bactéria, a nova vacina imita os sinais de comunicação trocados pelas células do sistema imunológico durante uma infecção. Ao fazê-lo, liga os dois principais sistemas de defesa do corpo (imunidade inata e imunidade adaptativa) para formar uma resposta coordenada e mais duradoura.
A maioria das vacinas existentes estimula principalmente o sistema imunológico adaptativo, que produz anticorpos e células T especializadas contra patógenos específicos e retém a memória durante anos. O sistema imunológico inato responde minutos após a infecção e assume um papel mais amplo, implantando células como células dendríticas, neutrófilos e macrófagos para atacar ameaças percebidas. No entanto, a imunidade inata geralmente desaparece em poucos dias.
A equipe de Prendland concentra-se na versatilidade dos sistemas inatos.
“O que é notável no sistema inato é que ele protege contra muitos microrganismos diferentes”, disse Prenderland.
Embora a imunidade inata seja geralmente de curta duração, há indicações de que às vezes pode durar mais tempo. Um exemplo é a vacina BCG contra a tuberculose, que é administrada a aproximadamente 100 milhões de recém-nascidos todos os anos. Estudos sugerem que pode reduzir a mortalidade infantil por outras infecções, sugerindo protecção cruzada prolongada, embora o mecanismo não seja claro e os resultados variem.
Em 2023, a equipe de Pulendran elucidou como funciona essa proteção cruzada em camundongos. A vacina contra a TB desencadeou respostas inatas e adaptativas, mas, de forma incomum, a resposta inata permaneceu activa durante meses. Os pesquisadores descobriram que as células T são recrutadas para os pulmões como parte da resposta adaptativa e enviam sinais que mantêm as células do sistema imunológico inata ativadas.
“Essas células T fornecem um sinal crítico que mantém o sistema inato ativado, o que geralmente dura alguns dias ou uma semana, mas, neste caso, pode durar até três meses”, disse Pulendran.
Enquanto esta atividade inata melhorada persistir, os ratos estarão protegidos do SARS-CoV-2 e de outros coronavírus. A equipe de pesquisa 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 agora que sabemos como a vacina contra a TB medeia os seus efeitos de protecção cruzada, poderá ser possível criar uma vacina sintética, talvez um spray nasal, que tenha a combinação certa de estimulação do receptor Toll-like e alguns antigénios para permitir que as células T entrem nos pulmões”, disse Pulendran.
“Avanço rápido de dois anos e meio e mostramos que nossa hipótese funciona em ratos”.
Como funcionam as vacinas nasais
A nova formulação, agora chamada GLA-3M-052-LS+OVA, foi projetada para replicar os sinais das células T que estimulam as células do sistema imunológico inato nos pulmões. Ele também contém um antígeno inofensivo, uma proteína do ovo chamada ovalbumina, ou OVA, que atrai células T para os pulmões e ajuda a manter uma resposta inata aprimorada por semanas a meses.
No estudo, os ratos receberam a vacina pingando-a no nariz. Alguns animais receberam doses múltiplas, com intervalo de uma semana. Após a vacinação, cada rato foi exposto a um vírus respiratório. Após três doses, os ratos permaneceram protegidos contra o SARS-CoV-2 e outros coronavírus durante pelo menos três meses.
Camundongos não vacinados sofreram grave perda de peso (um sinal de doença) e muitas vezes morreram. Seus pulmões apresentavam inflamação generalizada e altos níveis do vírus. Em contraste, os ratos vacinados perderam muito mais peso, todos sobreviveram e os seus pulmões quase não continham vírus.
Prendland descreveu o efeito como um “golpe duplo”. A resposta inata sustentada reduziu os níveis virais nos pulmões em 700 vezes. Qualquer vírus que ultrapasse a primeira camada de defesa encontrará rapidamente uma resposta adaptativa rápida.
“O sistema imunitário pulmonar está preparado e alerta, e pode iniciar a resposta adaptativa típica – células T e anticorpos específicos do vírus – em apenas três dias, o que é um período de tempo muito curto”, disse Pulendran. “Normalmente, para ratos não vacinados, leva duas semanas”.
Protege contra bactérias e alérgenos
Encorajados pelos resultados contra infecções virais, os investigadores também testaram a vacina contra agentes patogénicos respiratórios bacterianos, incluindo Staphylococcus aureus e Acinetobacter baumannii. Os ratos vacinados também ficaram protegidos destas infecções durante cerca de três meses.
“Então pensamos: ‘O que mais poderia entrar nos pulmões?'”, Disse Plenderan. “Alérgenos.”
Para testar esta ideia, a equipa expôs ratos a proteínas de ácaros do pó doméstico, uma causa comum de asma alérgica. A anafilaxia envolve um tipo de resposta imune chamada resposta Th2. Camundongos não vacinados desenvolveram fortes respostas Th2 e acumularam muco nas vias aéreas. Os ratos vacinados apresentaram respostas Th2 mais fracas e mantiveram as vias aéreas abertas.
“Acho que o que temos é uma vacina universal contra múltiplas ameaças respiratórias”, disse Prendland.
o que acontece a seguir
O próximo passo são os testes em humanos, começando com os testes de segurança da Fase 1. Se estes resultados forem positivos, serão realizados estudos maiores que poderão incluir exposição controlada à infecção. Prendland estimou que duas doses administradas como spray nasal seriam suficientes para as pessoas usarem.
Ele acredita que com financiamento suficiente, uma vacina respiratória universal poderá estar disponível dentro de cinco a sete anos. Esta vacina poderá reforçar as defesas contra futuras pandemias e simplificar as vacinações sazonais.
“Imagine usar um spray nasal no outono que possa protegê-lo 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 mudará 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.
O financiamento veio do National Institutes of Health (concessão AI167966), do Violetta L. Horton Professorial Endowment, do Soffer Fund Endowment e do Open Philanthropy.
