A interpretação de um artista da anatomia de um vírus. Anna Tanczos / Wellcome Images, CC BY-NC-ND

Ninguém quer pegar a gripe, e a melhor linha de defesa é a vacina contra influenza sazonal. Mas a produção de uma vacina contra a gripe anual eficaz depende da previsão precisa de quais cepas de gripe têm maior probabilidade de infectar a população em qualquer época do ano. Requer a coordenação de múltiplos centros de saúde em todo o mundo à medida que o vírus viaja de região para região. Uma vez que os epidemiologistas se estabelecem nas cepas-alvo da gripe, a produção de vacinas entra em alta velocidade; leva aproximadamente seis meses para gerar o mais de 150 milhões de doses injetáveis necessário para a população americana.

Quão bem a vacina anual contra a gripe funciona?

A produção de uma vacina contra a gripe anual eficaz depende da previsão precisa de quais cepas de gripe têm maior probabilidade de infectar a população em uma determinada estação do ano. O CDC realiza estudos observacionais todos os anos para calcular a "eficácia da vacina" para o tiro daquele ano.

Previsão epidemiológica incorreta ou incompleta pode ter grandes consequências. Em 2009, enquanto fabricantes, incluindo MedImmune e Sanofi Pasteur, estavam preparando vacinas contra as cepas antecipadas, um estirpe de gripe adicional, H1N1, emergiu. A vacina preparada não protegeu contra essa cepa inesperada, causando pânico em todo o mundo e mais de 18,000 mortes confirmadas - provavelmente apenas uma fração do número verdadeiro, estimado para exceder 150,000. Mais tarde do que nunca, uma vacina acabou sendo produzida contra o H1N1, exigindo uma segunda vacina contra gripe naquele ano.

Dado que a gripe causou a maioria dos pandemias nos últimos anos 100 - incluindo a gripe 1918 que resultou em até 50 milhões de mortes - ficamos com a pergunta: os cientistas podem produzir uma vacina “universal” capaz de proteger contra diversas cepas da gripe, uma que não exija previsões anuais de epidemiologistas e uma injeção anual para você?

Vacinas preparam o sistema imunológico para lutar

No século 18, e sem dúvida muito mais cedo na história, era comumente conhecido que um sobrevivente da varíola não voltaria com ela novamente após a exposição subseqüente. De alguma forma, a infecção conferiu imunidade contra a doença. E as pessoas reconheceram que as ordenhadoras que entravam em contato com o gado bovino varonilmente seriam igualmente protegidas da varíola.

No final 1700s, agricultor Benjamin Jesty inoculou sua família com varíola bovina, efetivamente imunizando-os contra a varíola, apesar da exposição futura. Médico Edward Jenner, em seguida, catapultou a humanidade para uma nova era de imunologia quando ele emprestou credibilidade científica ao procedimento.

Portanto, se uma inoculação de varíola bovina ou uma exposição a (e sobrevivência de) varíola confere imunidade a uma década ou mesmo ao longo da vida, por que os indivíduos são encorajados a receber a vacina contra a gripe todos os anos?

A resposta está na rapidez com que a anatomia do vírus da gripe muda. Cada vírus consiste de uma membrana aproximadamente esférica que encapsula constantemente o material genético em mutação. Essa membrana é salpicada com dois tipos de “pontas”: hemaglutinina, ou HA, e neuraminidase, ou NA, cada uma composta de um caule e uma cabeça. O HA e o NA ajudam o vírus com infecção pela ligação às células do hospedeiro e medeiam a entrada do vírus na célula e, eventualmente, a sua saída.

As vacinas tipicamente provocam anticorpos que visam essas duas moléculas. Uma vez injetado, o sistema imunológico de um indivíduo começa a funcionar. Células especializadas coletam as moléculas de vacina como invasoras; outras células então geram anticorpos que reconhecerão as moléculas estranhas. A próxima vez que esses mesmos invasores aparecerem - seja na forma da mesma vacina ou das cepas de vírus que ela mimetizou - as células do sistema imunológico do corpo as reconhecerão e combaterão, prevenindo a infecção.

Para os desenvolvedores de vacinas, uma característica frustrante do genoma em mutação da gripe é a rapidez com que HA e NA mudam. Essas alterações constantes são o que os envia de volta à prancheta de novas vacinas a cada temporada de gripe.

Diferentes métodos para conceber uma vacina

A vacina contra a varíola foi a primeira a usar o “paradigma empírico” da vacinologia - a mesma estratégia que usamos hoje em dia. Ele se baseia em uma abordagem de tentativa e erro para imitar a imunidade induzida pela infecção natural.

Em outras palavras, os desenvolvedores de vacinas acreditam que o corpo vai montar uma resposta de anticorpos para algo na inoculação. Mas eles não se concentram em qual patch específico do vírus está causando uma resposta imune. Realmente não importa se é uma reação a um pequeno trecho de HA que muitas cepas compartilham, por exemplo. Ao usar um vírus inteiro como material de partida, é possível obter muitos anticorpos diferentes reconhecendo muitas partes diferentes do vírus usado na vacina.

A vacina contra a gripe sazonal geralmente se encaixa nessa abordagem empírica. A cada ano, os epidemiologistas prevêem quais cepas de gripe são mais propensas a infectar populações, geralmente se assentando em três ou quatro. Os pesquisadores então atenuam ou inativam essas cepas para que possam agir como imitadores na vacina contra influenza daquele ano sem dar aos receptores a gripe completa. A esperança é que o sistema imunológico de um indivíduo responda à vacina criando anticorpos direcionados a essas cepas; então, quando entrar em contato com a gripe, os anticorpos estarão esperando para neutralizar essas cepas.

Mas há uma maneira diferente de projetar uma vacina. Chama-se design racional e representa uma mudança de paradigma potencialmente revolucionária na vacinologia.

O objetivo é projetar alguma molécula - ou “imunógeno” - que pode causar a produção de anticorpos eficazes sem exigir a exposição ao vírus. Em relação às vacinas atuais, o imunógeno modificado pode até mesmo permitir respostas mais específicas, o que significa que a resposta imune ataca determinadas partes do vírus e maior amplitude, o que significa que pode ter várias cepas ou mesmo vírus relacionados.

Essa estratégia funciona para visar epítopos específicos ou patches do vírus. Como os anticorpos funcionam reconhecendo estruturas, os projetistas querem enfatizar ao sistema imunológico as propriedades estruturais dos imunógenos que eles criaram. Em seguida, os pesquisadores podem tentar criar vacinas candidatas com essas estruturas na esperança de que elas provoquem o sistema imunológico para produzir anticorpos relevantes. Esse caminho pode permitir que eles montem uma vacina que elicite uma resposta imunológica mais eficaz e eficiente do que seria possível com o método tradicional de tentativa e erro.

Prometendo progresso foi feito em projeto de vacina para o vírus sincicial respiratório usando este novo paradigma racional, mas os esforços ainda estão em andamento para usar esta abordagem para a gripe.

Para uma vacina contra a gripe universal

Nos últimos anos, os pesquisadores isolaram uma série de anticorpos potentes neutralizantes da infleunza produzidos em nossos corpos. Enquanto a resposta de anticorpos à influenza é principalmente dirigido para a cabeça do pico HA, vários foram encontrados que haste do alvo HA. Como o caule é mais constante entre as linhagens virais do que a cabeça, isso pode ser o calcanhar de Aquiles da gripe, e os anticorpos que atacam essa região podem ser um bom modelo para o desenho da vacina.

Pesquisadores estão buscando várias abordagens que podem levar o corpo a produzir esses anticorpos de interesse antes de serem infectados. Uma estratégia, conhecida como exibição de nanopartículas, envolve o projeto de uma molécula que incorpora parte do vírus. No laboratório, os cientistas poderiam anexar alguma combinação de partículas de HA e NA ao exterior de uma nanopartícula esférica que é capaz de causar uma resposta imune. Quando injetado como parte de uma vacina, o sistema imunológico pode "ver" essas moléculas e, com sorte, produzir anticorpos contra elas.

Uma das principais questões que precisam ser respondidas é exatamente o que deve ser exibido no exterior dessas nanopartículas. Algumas estratégias exibem várias versões de moléculas de HA completas, enquanto outras apenas incluem hastes. Enquanto mais dados sobre humanos precisam ser coletados para validar essas abordagens, os dados de estudos em os imunógenos somente de haste são encorajadores.

Com a tecnologia atual, pode nunca haver uma vacina contra a gripe "one and done". E vigilância epidemiológica sempre será necessária. No entanto, não é inconcebível que possamos passar de um modelo de uma vez por ano para uma abordagem de uma vez a cada 10 anos, e podemos estar dentro de apenas alguns anos de estar lá.

Sobre o autor

Ian Setliff, Ph.D. Estudante, Programa de Biologia Química e Física, Vanderbilt Vaccine Center, Vanderbilt University e Amyn Murji, Ph.D. Estudante, Departamento de Microbiologia e Imunologia, Vanderbilt Vaccine Centre, Vanderbilt University

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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