Covid-19: Imunidade e desenvolvimento de vacinas

Com o avanço da pandemia, a situação do mundo é de completo desespero. Com mais de 4 milhões de pessoas contaminadas e mais de 300 mil mortes globalmente, a pandemia do SARS-CoV2 se torna a maior pandemia dos últimos tempos. Com isso, vê-se necessário medidas preventivas como o isolamento social, a fim de conter o avanço da doença para que não haja sobrecarga nos sistemas de saúde, ocasionando ainda mais mortes. 

Além disso, medidas como o investimento na pesquisa e desenvolvimento de vacinas para o novo coronavírus se torna algo de extrema necessidade mundial. Por isso, nesse post falarei sobre os tipos de imunidade, o desenvolvimento de imunidade, a importância da vacinação, as vacinas para Covid-19 que estão em desenvolvimento, assim como outras informações. Nesse momento, informação é nossa melhor arma. Não reproduza notícias falsas!

Imunidade

A imunidade é a defesa contra corpos infecciosos, desde algumas substâncias a micro-organismos como vírus e bactérias. O corpo humano, ao entrar em contato com esse material estranho, desencadeia o que é chamado de resposta imune que é justamente uma reação fisiológica do organismo em reação à entrada daquele agente estranho.

Tipos de Imunidade

Existem dois tipos de imunidade: a imunidade inata (ou imunidade natural) e a imunidade adquirida (ou imunidade adaptativa). O processo de resposta imune ocorre inicialmente por componentes da imunidade inata que, mais tardiamente, passa a responsabilidade para os componentes da imunidade adquirida.

A imunidade inata é a primeira a agir no caso de contato com um corpo estranho. Ela é preparada para responder rapidamente a infecções e entra em ação até mesmo antes da infecção propriamente dita. É formada principalmente por barreiras físicas, como a pele; células fagocíticas, como macrófagos e neutrófilos; proteínas sanguíneas, como substâncias do sistema complemento; células dendríticas; e células NK (do inglês, Natural Killers, traduzido como “assassinas naturais”).

Já no caso da imunidade adaptativa, tendo como seus componentes principais os linfócitos e seus produtos (anticorpos), se torna uma resposta tardia a uma infecção. Contudo, ela apresenta algumas características importantes que são: especificidade, habilidade de ser específica para determinado antígeno (moléculas desconhecidas pelo organismo que geram uma resposta imune, levando a produção de anticorpos); diversidade, visto que os linfócitos são capazes de identificar vários tipos de epítopos diferentes (uma porção do antígeno que é capaz de gerar uma resposta imune); memória, que nada mais é do que o sistema imune “se lembrar” de uma infecção e já ter células prontas para agir contra ela novamente, gerando assim uma infecção menor; entre outras.

Desenvolvimento de Imunidade Adquirida e a Formação de Anticorpos

Talvez a partir daqui seja um texto de difícil compreensão para pessoas que não estão acostumadas com esse tipo de conteúdo, então tentarei ser o mais claro e objetivo possível, mas sem poupar nos detalhes. 

A imunidade adaptativa ativa diversos mecanismos para atuar na defesa contra múltiplos agentes externos, onde os três principais são: os anticorpos, que são moléculas que se ligam aos micro-organismos e bloqueiam sua habilidade de infectar as células, além de promover sua destruição; a fagocitose, que ocorre por meio de fagócitos (células específicas para esse tipo de atividade), onde essas ingerem o patógeno e os matam ; e a morte celular, que ocorre quando as células infectadas pelos micro-organismos que são inacessíveis aos anticorpos e à fagocitose são destruídas pelos linfócitos T citotóxicos. 

O primeiro passo para iniciar uma resposta a um agente externo pela imunidade adaptativa é a captura do patógeno. As células dendríticas (células da imunidade inata, as mais especializadas em apresentação de antígenos) capturam o micro-organismo e digerem suas proteínas, expondo-as em suas superfícies. Em seguida, elas vão até os linfonodos, onde linfócitos T imaturos circulam constantemente. Logo, a chance de um linfócito que tenha receptores para um antígeno específico encontrar um linfócito aumenta drasticamente devido a concentração de ambos em uma mesma localidade.

Em seguida, linfócitos se ligam, selecionando assim as células específicas para ativar a resposta para aquele antígeno. Os linfócitos para antígenos específicos se desenvolvem antes mesmo da exposição. Essa é uma característica do sistema imune onde, durante a maturação, é gerado uma grande quantidade de linfócitos com receptores diferentes, aumentando a capacidade de reconhecimento de antígenos. A ativação dos linfócitos T imaturos precisa de um complexo peptídeo-receptor MHC (presente nas células apresentadoras de antígenos) para que ocorra. Eles não interagem com antígenos livres.

Então, os linfócitos T CD4+ auxiliares ativados proliferam e se diferenciam em células cujas funções é de secretar moléculas (chamadas de citocinas) que auxiliam no combate ao patógeno. Os linfócitos podem secretar diferentes tipos de citocinas. Quando essas células T efetoras entram em contato novamente com o micro-organismo associado à células, elas realizam as funções que são responsáveis pela eliminação do patógeno.

 Fonte: Imagem retirada do Capítulo 1 do Livro Imunologia Celular e Molecular, 8ªa edição. Abbas. 2015. Pág.: 10

Outro tipo de linfócitos, chamados de linfócitos B, também são ativados pelo antígeno e se proliferam e se diferenciam. Com isso, começam a secretar diferentes tipos de anticorpos, com várias funções. Mas essa ativação dos linfócitos B só ocorre através de sinais de ativação que partem dos linfócitos T CD4+ auxiliares.

A partir daí, alguns linfócitos B se diferenciam em plasmócitos, que são células produtoras e secretoras de anticorpos. Esses anticorpos se ligam no mesmo tipo de antígeno que foi utilizado na ativação destas células. 

Este tipo de resposta imune, chamado de resposta imune humoral, tem o poder de combater os invasores de inúmeras formas. Os anticorpos recobrem os patógenos, impedindo-os de infectar as células. Eles são os responsáveis por impedir que uma infecção se estabeleça, e por isso a vacinação é extremamente importante. 

Quando ocorre dos anticorpos chamados de IgG encontrarem o patógeno novamente, eles se ligam e recobrem o micro-organismo, tornando-os alvos para macrófagos e neutrófilos (células fagocíticas). O anticorpo IgG e o IgM ativam componentes do sistema imune chamado de sistema complemento, promovendo a fagocitose (captura do invasor) e a destruição. Uma coisa que deve ocorrer logo após a infecção ser controlada e a eliminação do invasor ter sido realizada é a contração, fase onde o excesso de linfócitos morre e o equilíbrio é restaurado. 

Um outro acontecido gerado pela ativação dos linfócitos é a produção de células de memória de vida longa, que podem sobreviver por bastante tempo após a infecção. Essas células são mais eficientes no combate a patógenos ao qual o corpo já foi exposto uma vez porque elas “se lembram” da infecção e dos mecanismos utilizados, se tornando mais eficientes do que os linfócitos imaturos. Este é outro objetivo da vacinação: gerar células que “se lembrem” da infecção e consigam combatê-la com mais eficiência.

Como ocorre a infecção por SARS-CoV2?

Saber como o vírus infecta uma célula, assim como seus componentes essenciais, é um passo fundamental para o desenvolvimento de vacinas eficazes contra a infecção.

No caso do coronavírus, ele utiliza uma proteína chamada Spike para bloquear um receptor de membrana chamado ACE2 (sigla em inglês para “enzima conversora de angiotensina 2”). Em seguida, ele entra na célula, o material genético é traduzido e produz novas proteínas para a montagem de novos vírus.

Fonte: Imagem retirada da Nature. doi: 10.1038/d41586-020-01221-y

No próximo momento os vírus produzidos são montados e então liberados no organismo, infectando novas células e repetindo o processo. Contudo, como já sabemos, nosso corpo é preparado para esse tipo de ataque e com isso, responde a ele. 

O vírus é então englobado por uma célula apresentadora de antígeno e digerido. Como já foi visto acima, essa célula então expõe o antígeno para que as células T auxiliares o identifiquem, ativando então as células T citotóxicas que causa a morte de células infectadas. Assim as células B que produzem anticorpos que ajudam no combate ao vírus. Além disso, essas células também geram as células de memória de vida longa, que podem durar por meses ou anos, promovendo imunidade ao vírus.

Vacinas

Elas têm tido bastante destaque na mídia ultimamente devido a pandemia, mas por que elas são tão importantes? Por que está acontecendo uma corrida contra o tempo para encontrar uma vacina eficaz contra o novo coronavírus? O que a descoberta de uma vacina impactaria na nossa situação atual? Essas são muitas dúvidas que pessoas fazem regularmente.

As vacinas, palavra derivada de Variolae vaccinae, nome científico dado à varíola bovina, são substâncias de origem biológica que são introduzidas no corpo da pessoa com o intuito de gerar proteção contra determinado patógeno. Elas treinam nosso corpo a reconhecer e combater micro-organismos causadores de infecções, mas para que isso aconteça é necessário introduzir o agente causador da doença no organismo e isso pode ser feito de várias maneiras que será abordado mais à frente.

Histórico

A primeira vez que os homens utilizaram algo que foi o precursor da vacina foi no século X, na China, onde os chineses trituravam cascas de feridas que eram provocadas pela doença e assopravam o pó no rosto das pessoas. 

No ano de 1798, o médico e cientista inglês Edward Jenner deu início ao que chamamos hoje de vacina. Ao receber relatos de moradores de uma zona rural que não pegavam varíola pois já haviam contraído a varíola bovina (que é menos agressiva em humanos), ele decidiu fazer um experimento. Ele pegou os dois vírus e os introduziu em um garoto de oito anos e observou que os rumores tinham uma base científica. Devido ao desenvolvimento da vacina, a varíola foi erradicada. Não há casos desde 1977.

Fonte: Imagem retirada do site Meisterdrucke. Obra de Gaston Melingue.

Mais à frente, no ano de 1881, o cientista francês Louis Pasteur iniciou o desenvolvimento das vacinas de segunda geração, voltadas ao combate da cólera aviária e o carbúnculo. Ele então decidiu sugerir o termo em homenagem a Jenner. Desde então as vacinas tem sido alvo de estudos de muitos pesquisadores, na tentativa de produzir o máximo de defesas contra invasores no nosso organismo, sendo o principal elemento no combate a doenças.

Vacinas virais

Várias equipes no mundo todo estão na corrida para encontrar uma vacina que seja eficaz na prevenção do SARS-CoV2 e, de acordo com um artigo publicado na Nature, pelo menos sete equipes estão utilizando o próprio vírus, em uma forma inativada ou na forma atenuada. Atualmente, existem muitas vacinas produzidas dessa forma, incluindo as de pólio e rubéola, e é necessário uma extensa quantidade de testes de segurança, garantindo que pessoas que a recebam não tenham complicações. 

Na vacina em sua forma atenuada o vírus está ativo, mas sem a capacidade de causar a doença. Atualmente, vacinas como rubéola, sarampo, caxumba e febre amarela são exemplos desse tipo. Contudo, elas oferecem perigo à pessoas imunodeprimidas, assim como gestantes, logo, são contra-indicadas para esse público. 

Esse tipo de vacinação passa por um processo do qual a virulência é reduzida a ponto de não causar doenças a seres humanos. Um vírus se torna atenuado para a vacinação, de acordo com a Nature, através de um processo onde ele é passado por células animais e humanas até que ocorra uma mutação que o torne menos provável de causar uma doença.  

Ao entrar no organismo, o vírus atenuado gera uma resposta imune lenta devido a sua taxa de replicação baixa. Essa exposição lenta leva a produção de células de memória, que é um fator importante para imunidade a longo prazo contra o vírus.

Fonte: Imagem retirada da Nature. doi: 10.1038/d41586-020-01221-y

No caso da vacina inativada, como o nome já sugere, ela utiliza um vírus desativado através de processos físicos ou químicos. Nesse tipo de proteção, o que ocorre é que o organismo é enganado, pois este entende que o invasor - que está inativado e não pode causar mal ao corpo - é perigoso e desencadeia uma resposta imunológica. Além disso, também existe as vacinas de subunidades, onde se utilizam antígenos para iniciar o processo imune.

Esses imunobiológicos, como as vacinas para poliomielite injetável, hepatite A e gripe, não possuem risco em pessoas imunodeprimidas e gestantes justamente por não possuírem um vírus ativo - que não causam a doença. Geralmente esse tipo de vacina é formulado com adjuvantes que ajudam na estimulação do sistema imune e tendem a ter esquemas de múltiplas doses.

Vacinas de ácidos nucleicos

Nesse tipo de vacina é inserido, como o nome já sugere, ácidos nucleicos nas células humanas. Essas moléculas induzem a produção de proteínas virais, que mais tarde iniciam uma resposta imune. Hoje há cerca de 20 equipes mundialmente trabalhando nesse tipo de estratégia para utilizá-la em uma vacina para o novo coronavírus. 

 Fonte: Imagem retirada da Nature. doi: 10.1038/d41586-020-01221-y

Grande parte dos estudos utilizando ácidos nucleicos no desenvolvimento de vacinas para o SARS-CoV2 são focados na Proteína Spike, proteína essencial do vírus para que ocorra a infecção de células humanas. Recentemente foi anunciado pela Moderna Therapeutics, uma empresa de biotecnologia norte-americana, sucesso nos resultados iniciais dos testes clínicos da vacina mRNA-1273 e já recebeu aprovação do FDA - órgão regulamentador americano - para entrar na segunda fase de testes com 600 pacientes. 

Vacinas de vetores virais

Nesse caso, é utilizado um vírus (como o do sarampo, por exemplo) enfraquecido e este é geneticamente modificado para produzir as proteínas do vírus que se deseja desenvolver resposta, no caso atual, ao novo coronavírus. Esse vírus modificado e atenuado é o vetor viral. Este, ao entrar no organismo, se replica - que pode acontecer dentro das células ou não - mas produzirá as proteínas que estimulam o sistema imune, tudo isso sem induzir a doença. 

Existem dois tipos de vacinas a partir de vetores virais: as com vetores virais replicantes e os não-replicantes. Nos casos dos replicantes, elas utilizam de células humanas para se replicar, gerando mais cópias dos vetores iniciais, o que ocasiona uma resposta imune forte. Já no caso dos não-replicantes, ele não utiliza as células para se replicar. Ele é diretamente apresentado ao sistema imune. Esse método pode precisar de várias doses para desenvolver uma imunidade de longa duração. Contudo, ainda não há nenhuma vacina licenciada que utilize esse segundo método.

Fonte: Imagem retirada da Nature. doi: 10.1038/d41586-020-01221-y

Vacinas de proteínas

Um outro método utilizado é a injeção de proteínas do vírus diretamente no organismo, sendo fragmentos de proteínas ou membranas cheias de proteínas - chamadas de invólucros proteicos. Isso também estimula o sistema imune a produzir uma resposta contra uma possível infecção.

Nas vacinas de subunidades proteicas utilizam de fragmentos de proteínas, e como já mencionado anteriormente, pode ser necessário a adição de adjuvantes à vacina, assim como a necessidade de se ter várias doses para reforçar o sistema imune. No caso do novo coronavírus, as equipes que estão estudando esse tipo de vacina estão focadas também na Proteína Spike ou no domínio de ligação ao receptor.

No segundo método, também chamado de vacinas com partículas semelhantes ao vírus (virus-like particles), utiliza-se uma membrana que forma uma estrutura similar a do vírus, mas que não é capaz de causar a doença pois não possui o material genético. Esse tipo de vacina pode desencadear uma resposta imune forte, mas pode ser difícil de produzir.

Etapas do desenvolvimento de vacinas

Para pessoas que não compreendem corretamente o processo que é a criação de vacinas é difícil de entender a demora no desenvolvimento e distribuição dos imunobiológicos. Pode parecer uma coisa rápida, e às vezes pode até ser, mas vacinas podem demorar de meses a anos para ficarem prontas. Estágios desde o entendimento do funcionamento da infecção por determinado patógeno no corpo até os testes clínicos e aprovação pelos serviços reguladores não costumam ser rápidos. 

Com isso, neste tópico falarei sobre as fases do desenvolvimento da vacinas para que entendam o porquê pode demorar tanto para sair um imunobiológico eficiente. De acordo com o Centro de Prevenção e Controle de Doenças norte-americano (CDC-US), existem 6 etapas essenciais no desenvolvimento de vacinas.

- Etapa Exploratória: Essa fase envolve pesquisas intensivas e é onde ocorre a identificação de antígenos - naturais ou sintéticos - que podem ajudar ou tratar uma doença. Ao contrário do que algumas pessoas dizem, a etapa exploratória pode durar de 2 a 4 anos.

- Etapa pré-clínica: Nessa etapa, os pesquisadores utilizam de células in vitro e animais para testar a eficiência da vacina em potencial. Muitos candidatos a vacinas não passam dessa etapa porque elas falham em produzir imunidade ou se descobrem prejudiciais.

- Etapa de desenvolvimento clínico: Aqui um patrocinador submete um formulário aos órgãos reguladores; no caso dos Estados Unidos, ao Food and Drug Administration (FDA). Esse formulário resume as descobertas e descreve como as vacinas serão testadas e produzidas. Então, uma instituição que se responsabilize pelos testes clínicos precisa de um conselho que revise as informações. Após ser aprovado, a vacina precisa passar por três fases dos testes clínicos.

- Phase I: Durante a primeira fase dos testes clínicos, a vacina é administrada em um grupo pequeno de pessoas, geralmente menor do que 100 pessoas para determinar se o imunobiológico é seguro e aprender sobre as respostas geradas entre o público-alvo.

- Phase II: Durante essa segunda fase, acontece uma administração para um público maior, em centenas de pessoas para se conseguir mais informações sobre segurança, dosagem e imunização. 

- Phase III: Na última fase dos testes clínicos a vacina é administrada em milhares de pessoas, e ainda se busca aumentar o conhecimento sobre segurança, efeitos colaterais - que podem não aparecer em grupos pequenos - e eficácia da vacina.

Revisão regulatória e aprovação: Se a vacina passar por todas as fases dos testes clínicos, nos Estados Unidos, o desenvolvedor precisa submeter mais um formulário ao FDA, nesse caso é o Biologics License Application (BLA).

Produção: Nessa fase, os principais fabricantes de medicamentos fornecem estrutura, funcionários e os equipamentos necessários para a produção em massa da vacina.

Controle de qualidade: Mesmo depois da produção e distribuição das vacinas, é necessário que seja aderido procedimentos que permita rastrear se a vacina está funcionando como deveria. Durante essa fase, ainda há alguns protocolos e formulários que precisam ser seguidos e preenchidos para comprovar a eficácia e segurança do imunobiológico.

No Brasil

As vacinas são oferecidas pelo Sistema Único de Saúde (SUS) por meio de um controle de qualidade burocrático disponibilizado pelo Manual de Rede de Frio. Após esse procedimento elas são enviadas a Central Nacional de Armazenamento e Distribuição de Imunobiológicos (Cenadi) e depois ao Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde (INCQS) para os testes serem realizados e só então são liberadas para o programa nacional. A imagem abaixo mostra todo esse processo detalhado:

Fonte: Fiocruz

A última etapa é a distribuição. Cada estado e o Distrito Federal solicita ao Ministério da Saúde as doses das vacinas de acordo com a demanda. Cuidados importantes devem ser tomados, como: manter as temperaturas ideais em transporte aéreo e dispor de caminhões refrigerados para o transporte terrestre. Caso precise, elas são testadas novamente.

Enfim, as vacinas importadas em território brasileiro também são estudadas, garantindo a segurança e eficácia das mesmas.

E agora? 

Como estamos em Estado de Emergência Global, decretado pela OMS no final de janeiro devido ao alastramento do novo coronavírus, as pesquisas acerca de vacinas que possam combatê-lo foram impulsionadas com o Fundo de Pesquisa. Com isso, vários estudos utilizando tecnologias diferentes estão nos seus testes iniciais. INO-4800 (Inovio Pharmaceuticals), ChAdOx1 (Oxford University), LV-SMENP-DC (Shenzhen Geno-Immune Medical Institute), AD5-nCoV (CanSino Biologics) e mRNA-1273 (Moderna Therapeutics) são os principais atualmente. 

Em vista disso, mesmo que tenhamos algumas pesquisas em fases de testes, sua grande maioria ainda está na fase exploratória. Logo a vacina para o novo coronavírus pode demorar mais algum tempo, levando em consideração a quantidade de preocupações que são necessárias para que seja fornecido uma proteção eficaz e que não traga problemas para o organismo, como o entendimento da produção dos anticorpos pela vacina, se eles combatem o vírus ou não e por quanto tempo geram a imunidade. 

Atualmente, reforçando mais uma vez, o método mais eficaz para o combate ao novo coronavírus é, sem dúvida, o distanciamento social e os procedimentos de higiene recomendados pela Organização Mundial de Saúde, como lavar as mãos com frequência, espirrar no braço e, caso não seja possível lavar as mãos, usar álcool em gel 70%. 

Caso queira se informar mais, assista ao vídeo da Academia Brasileira de Ciências sobre o que é um vírus e como ele infecta as células abaixo. Também deixe suas dúvidas nos comentários que tentarei saná-las. J-J

Por: Thiago Nascimento