Cientistas criam vacina universal em spray nasal que protege contra COVID, gripe e pneumonia

Agora, pesquisadores da Stanford Medicine e seus colaboradores relatam um grande passo em direção a essa visão. Num novo estudo com ratos, eles desenvolveram uma vacina experimental universal que protege contra uma ampla gama de vírus respiratórios, bactérias e até mesmo alérgenos. A vacina é administrada por via intranasal – por exemplo, através de um spray nasal – e fornece ampla proteção nos pulmões que dura meses.

As descobertas, publicadas em 19 de fevereiro em Ciênciamostram que os ratos vacinados estavam protegidos contra SARS-CoV-2 e outros coronavírus, Staphylococcus aureus e Acinetobacter baumannii (infecções comuns adquiridas em hospitais), bem como contra ácaros do pó doméstico (um alérgeno comum). De acordo com o autor sênior Bali Pulendran, PhD, Violetta L. Horton Professor II e professor de microbiologia e imunologia, o nível de proteção contra tantas ameaças respiratórias excedeu as expectativas.

O principal autor do estudo é Haibo Zhang, PhD, pós-doutorado no laboratório de Pulendran.

Se resultados semelhantes forem alcançados nas pessoas, uma única vacina poderá potencialmente substituir múltiplas injeções anuais para doenças respiratórias sazonais e fornecer proteção rápida caso surja um novo vírus pandémico.

Por que as vacinas atuais precisam ser atualizadas

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 para vaca) depois de usar a varíola bovina para prevenir a varíola, as vacinas têm dependido de uma estratégia comum conhecida como especificidade do antígeno. Em termos simples, as vacinas apresentam ao sistema imunitário uma parte reconhecível de um agente patogénico – como a proteína spike do SARS-CoV-2 – para que o corpo possa identificar rapidamente e atacar o vírus real mais tarde.

“Esse tem sido o paradigma da vacinologia nos últimos 230 anos”, disse Pulendran.

O desafio é que muitos patógenos evoluem rapidamente. Quando os vírus alteram as estruturas da sua superfície, as vacinas anteriormente eficazes podem perder potência. É por isso que são necessários reforços atualizados contra a COVID-19 e vacinas anuais contra a gripe.

“Está se tornando cada vez mais claro que muitos patógenos são capazes de sofrer mutações rapidamente. Como o proverbial leopardo que muda suas manchas, um vírus pode alterar os antígenos em sua superfície”, disse Pulendran.

A maioria dos esforços para criar vacinas mais amplas teve como objectivo proteger contra uma família viral inteira, como todos os coronavírus ou todas as estirpes de gripe, visando componentes virais que sofrem mutações com menos frequência. A ideia de uma vacina capaz de defender contra muitos agentes patogénicos não relacionados tem sido geralmente considerada irrealista.

“Estávamos interessados ​​nesta ideia porque parecia um pouco ultrajante”, disse Pulendran. “Acho que ninguém estava pensando seriamente que algo assim pudesse ser possível.”

Uma nova estratégia que ativa a imunidade integrada

Em vez de copiar parte 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 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 poucos 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 normalmente desaparece em poucos dias.

A equipe de Pulendran focou na versatilidade do sistema inato.

“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 geralmente tenha vida curta, há indícios de que às vezes pode persistir por mais tempo. Um exemplo é a vacina contra a tuberculose Bacillus Calmette-Guerin, administrada anualmente a cerca de 100 milhões de recém-nascidos. Estudos sugeriram que pode reduzir as mortes infantis causadas por outras infecções, implicando protecção cruzada alargada, embora o mecanismo não fosse claro e os resultados variassem.

Em 2023, o grupo de Pulendran esclareceu como funciona essa proteção cruzada em ratos. A vacina contra a tuberculose desencadeou respostas inatas e adaptativas, mas, de forma incomum, a resposta inata permaneceu ativa durante meses. Os pesquisadores descobriram que as células T recrutadas para os pulmões como parte da resposta adaptativa enviavam sinais que mantinham as células imunes inatas ligadas.

“Essas células T forneciam um sinal crítico para manter a ativação do sistema inato, que normalmente dura alguns dias ou uma semana, mas, neste caso, pode durar três meses”, disse Pulendran.

Enquanto essa atividade inata elevada continuasse, os ratos estariam 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.

“Nesse artigo, especulamos que, uma vez que agora sabemos como a vacina contra a tuberculose está a mediar os seus efeitos de protecção cruzada, seria possível fazer uma vacina sintética, talvez um spray nasal, que tivesse a combinação certa de estímulos do receptor Toll-like e algum antigénio para levar as células T aos pulmões”, disse Pulendran.

“Avançamos dois anos e meio e mostramos que exatamente o que especulamos é viável em ratos”.

Como funciona a vacina nasal

A nova formulação, atualmente denominada GLA-3M-052-LS+OVA, foi projetada para replicar os sinais das células T que estimulam as células do sistema imunológico inato 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 sustentar a resposta inata reforçada durante semanas a meses.

No estudo, os ratos receberam a vacina na forma de gotículas colocadas no nariz. Alguns animais receberam doses múltiplas com intervalo de uma semana. Após a vacinação, cada rato foi exposto a um vírus respiratório. Com três doses, os ratos permaneceram protegidos do SARS-CoV-2 e de 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 extensa inflamação e altos níveis de vírus. Em contraste, os ratos vacinados perderam muito menos peso, todos sobreviveram e os seus pulmões continham pouco vírus.

Pulendran descreveu o efeito como um “golpe duplo”. A resposta inata sustentada reduziu os níveis virais nos pulmões em 700 vezes. Quaisquer vírus que ultrapassassem esta primeira camada de defesa foram rapidamente confrontados por uma rápida resposta adaptativa.

“O sistema imunológico pulmonar 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 extraordinariamente curto”, disse Pulendran. “Normalmente, num rato não vacinado, demora duas semanas”.

Proteção 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 dessas infecções por cerca de três meses.

“Então pensamos: ‘O que mais poderia acontecer no pulmão?'”, Disse Pulendran. “Alérgenos.”

Para testar essa ideia, a equipe 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 muito mais fraca e mantiveram as vias respiratórias desobstruídas.

“Acho que o que temos é uma vacina universal contra diversas ameaças respiratórias”, disse Pulendran.

O que vem a seguir

A próxima etapa são os testes em humanos, começando com um teste de segurança de Fase I. Se esses resultados forem positivos, seguir-se-iam estudos maiores, incluindo potencialmente a exposição controlada a infecções. Pulendran estima que duas doses administradas como spray nasal podem ser suficientes para as pessoas.

Com financiamento adequado, ele acredita que uma vacina respiratória universal poderá estar disponível dentro de cinco a sete anos. Essa vacina poderia reforçar as defesas contra futuras pandemias e simplificar a vacinação sazonal.

“Imagine receber um spray nasal nos meses de outono que o proteja 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 transformaria 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 dos Institutos Nacionais de Saúde (concessão AI167966), da doação Violetta L. Horton Professor, da doação Soffer Fund e da Open Philanthropy.