Durante décadas, os cientistas procuraram a ideia de uma vacina universal capaz de proteger contra quase todas as ameaças infecciosas. Este objetivo muitas vezes parecia quase mítico.
Agora, pesquisadores da Stanford Medicine e seus colaboradores relatam um passo importante em direção a essa visão. Num novo estudo em ratos, eles desenvolveram uma vacina experimental universal que protege contra uma ampla gama de vírus respiratórios, bactérias e até alérgenos. A vacina é administrada por via intranasal – por exemplo, através de um spray nasal – e fornece ampla proteção pulmonar que dura vários meses.
Resultados publicados em 19 de fevereiro em Ciênciamostram que os camundongos vacinados estavam protegidos contra SARS-CoV-2 e outros coronavírus, Staphylococcus aureus e Acinetobacter baumannii (infecções nosocomiais comuns) e ácaros do pó doméstico (um alérgeno comum). De acordo com o autor sênior Bali Pulendran, Ph.D., Violetta L. Horton II Professora de Microbiologia e Imunologia, o nível de proteção contra tantas ameaças respiratórias excedeu as expectativas.
O principal autor do estudo é Haibo Zhang, Ph.D., pós-doutorado no laboratório de Pulendran.
Se resultados semelhantes forem alcançados em humanos, uma única vacina poderá potencialmente substituir múltiplas vacinações anuais contra doenças respiratórias sazonais e fornecer proteção rápida no caso de um novo vírus pandémico.
Por que as vacinas modernas precisam de atualização
Esta vacina experimental funciona de forma muito diferente das vacinas tradicionais.
Desde o final dos anos 1700, quando Edward Jenner cunhou o termo vacinação (do latim vacca para vaca) após usar a varíola bovina para prevenir a varíola, as vacinas têm se baseado em uma estratégia geral conhecida como especificidade do antígeno. Simplificando, as vacinas apresentam ao sistema imunitário uma parte reconhecível do agente patogénico – como o pico de proteína no SARS-CoV-2 – para que o corpo possa identificar rapidamente e atacar mais tarde o vírus real.
“Este tem sido o paradigma da vacinologia nos últimos 230 anos”, disse Pulendran.
O problema é que muitos patógenos evoluem rapidamente. Quando os vírus alteram a sua estrutura superficial, as vacinas anteriormente eficazes podem perder a sua eficácia. É por isso que reforços atualizados contra a COVID-19 e vacinas anuais contra a gripe são essenciais.
“Está a tornar-se cada vez mais claro que muitos agentes patogénicos são capazes de sofrer mutações rapidamente. Tal como o proverbial leopardo que muda as suas manchas, o vírus pode alterar os antigénios na sua superfície”, disse Pulendran.
A maioria dos esforços para criar vacinas mais amplas centrou-se na proteção contra uma família inteira de vírus, como todos os coronavírus ou todas as estirpes de gripe, visando componentes virais que sofrem mutações com menos frequência. A ideia de que uma única vacina seja 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 creio que alguém tenha pensado seriamente que algo assim seria possível.”
Uma nova estratégia que ativa imunidade complexa
Em vez de copiar parte de um vírus ou bactéria, esta nova vacina imita os sinais de comunicação que as células imunológicas trocam durante uma infecção. Ao fazê-lo, liga os dois principais sistemas de defesa do corpo – imunidade inata e adaptativa – numa resposta coordenada e mais 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 ameaças percebidas. No entanto, a imunidade inata geralmente desaparece em poucos dias.
A equipe de Pulendran focou na versatilidade do sistema inato.
“O que há de único no sistema inato é que ele pode se defender contra uma ampla gama de micróbios diferentes”, disse Pulendran.
Embora a imunidade inata geralmente tenha vida curta, há indícios de que às vezes pode durar mais. Um exemplo é a vacina contra a tuberculose Bacillus Calmette-Guerin, que é administrada a aproximadamente 100 milhões de recém-nascidos todos os anos. Estudos sugeriram que pode reduzir as mortes infantis causadas por outras infecções, com maior protecção cruzada, embora o mecanismo não fosse claro e os resultados variassem.
Em 2023, o grupo de Pulendran explicou como funciona essa proteção cruzada em camundongos. A vacina contra a TB induziu 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 enviam sinais que mantêm as células do sistema imunológico inata ativadas.
“Essas células T forneceram um sinal crítico para manter a ativação do sistema inato, que geralmente dura alguns dias ou uma semana, mas neste caso pode durar três meses”, disse Pulendran.
Enquanto persistisse esse aumento da atividade inata, os ratos estavam protegidos contra o SARS-CoV-2 e 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.
“Neste artigo, levantamos a hipótese de que, uma vez que agora sabemos como a vacina contra a TB medeia os seus efeitos de protecção cruzada, seria possível fazer uma vacina sintética, talvez um spray nasal, que tivesse a combinação certa de estímulos semelhantes aos receptores e algum antigénio para entregar as células T aos pulmões”, disse Pulendran.
“Avanços de dois anos e meio, mostramos que exatamente aquilo em que pensávamos é possível em ratos.”
Como funciona a vacina nasal
A nova formulação, atualmente chamada GLA-3M-052-LS+OVA, foi projetada para replicar os sinais das células T que estimulam as células imunológicas naturais nos pulmões. Também inclui 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 elevada por semanas ou meses.
Durante o estudo, os ratos receberam a vacina na forma de gotas colocadas no nariz. Alguns animais receberam doses múltiplas com uma semana de intervalo. Após a vacinação, cada rato foi desafiado com um vírus respiratório. Com 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. Inflamação grave e altos níveis do vírus foram encontrados em seus pulmões. Em contraste, os ratos vacinados perderam muito menos peso, todos sobreviveram e os seus pulmões tinham poucos vírus.
Pulendran descreveu esse efeito como um “golpe duplo”. Uma resposta inata sustentada reduziu os níveis de vírus nos pulmões em 700 vezes. Qualquer vírus que contornasse essa primeira camada de defesa encontrou rapidamente uma resposta adaptativa rápida.
“O sistema imunológico do pulmão está tão pronto e alerta que pode lançar as respostas adaptativas típicas – células T e anticorpos específicos do vírus – em apenas três dias, o que é um período de tempo extremamente curto”, disse Pulendran. “Geralmente leva duas semanas para um rato não vacinado”.
Proteção contra bactérias e alérgenos
Inspirados 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 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 desenvolveram uma forte resposta Th2 e acumularam muco nas vias aéreas. Os ratos vacinados mostraram uma resposta Th2 significativamente mais fraca e mantiveram as vias aéreas livres.
“Acho que temos uma vacina universal contra diferentes ameaças respiratórias”, disse Pulendran.
O que acontecerá a seguir
O próximo passo são os testes em humanos, começando com a primeira fase de testes de segurança. Se estes resultados forem positivos, serão realizados estudos maiores, envolvendo potencialmente a exposição controlada a infecções. Pulendran acredita que duas doses administradas como spray nasal podem ser suficientes para humanos.
Ele acredita que com financiamento adequado, uma vacina respiratória universal poderá estar disponível dentro de cinco a sete anos. Essa vacina poderia aumentar a proteção contra futuras pandemias e simplificar 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 mudaria a prática da medicina.”
A equipe de pesquisa incluiu cientistas da Escola de Medicina da Universidade Emory, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, da Universidade de Utah e da Universidade do Arizona.
O financiamento veio dos Institutos Nacionais de Saúde (concessão AI167966), da Fundação Professor Violeta L. Horton, do Fundo Soffer e da Open Philanthropy.
