“Vacina feita às pressas”? Parte 2

Entenda sobre as diferentes tecnologias das vacinas para COVID-19

Autores: Larissa Brussa Reis (@laribrussa); Mateus Falco (@mateuslfalco)

Revisores: Rute Maria Gonçalves-de-Andrade (@rutemga2); Melissa Markoski (@melmarkoski), Mellanie F. Dutra (@mellziland)

Conforme discutimos na parte 1 do texto “Vacina feitas às pressas?” a velocidade no desenvolvimento e produção das vacinas contra a COVID-19 tem gerado dúvidas e insegurança em muitas pessoas. Porém, as tecnologias utilizadas como plataforma dessas vacinas não começaram do zero. O encadeamento da pesquisa básica e tecnologia de ponta, aliado ao investimento financeiro rápido e agilidade na autorização dos estudos tornou a corrida das vacinas um exemplo a ser seguido nas próximas epidemias. E para esclarecer sobre as tecnologias utilizadas nas vacinas que estão sendo aplicadas em diversos países (alô Governo Brasileiro, estamos esperando!) fizemos um mini-guia para você entender melhor todas elas.

Considerando os aspectos tecnológicos das vacinas, as que estão hoje em fase 3, podem ser divididas em 4 grandes grupos, de acordo com a tecnologia que utilizam em sua confecção. As diferenças nas tecnologias das vacinas são consideradas de acordo com a forma que entregam o antígeno, o agente externo que estimula o sistema imunológico desencadeando uma resposta imune e consequentemente, a proteção. Essa é a nossa linha de defesa contra os microrganismos, como o coronavírus. Para informações sobre o sistema imunológico e o SARS-CoV-2 leia esse texto da Rede. Voltando aos tipos de vacinas para a COVID-19, eles são divididos em: vacinas com somente o vírus (inativado ou enfraquecido), vacinas que usam vetor viral, vacinas de material genético (DNA ou RNA) ou vacinas com proteínas recombinantes. Antes de examinar cada um desses grupos é preciso estabelecer quem será o responsável pelo estímulo do sistema imune. No caso do novo coronavírus, o antígeno é a famosa proteína “S”, Spike ou espícula. Se pensamos no vírus como uma bola, a proteína “S” corresponderia a espinhos; por isso o nome espícula, e ela fica em volta do vírus (Figura 2A e 2B), e faz a ligação com um receptor ACE2 (aquele mesmo utilizado para criar os modelos animais suscetíveis à doença) que recobre as membranas das células da mucosa do nariz, por exemplo, facilitando a entrada do vírus nessas células (Figura 1). 

Figura 1 – Representação esquemática do mecanismo usado pelo coronavírus para entrar nas células humanas. A proteína S do vírus se liga ao receptor ACE2 de nossas células*.

Com as vacinas, os cientistas criaram engenhosas maneiras de levar essa proteína para o corpo humano, sem que ocorra a infecção diretamente pelo vírus, e assim conseguir ativar nosso sistema imunológico, criando um verdadeiro exército de defesa. Nas figuras 2A e 2B é possível fazer uma comparação entre a bola de borracha com espinhos e o coronavírus, os dois são ocos, mas no vírus existe o material genético RNA representado como um cordão enrolado (em branco) no centro do vírus. 

Figura 2 – A: Na imagem da esquerda representação lúdica do coronavírus com as proteínas S na superfície. B: À direita, na imagem tridimensional do coronavírus é possível verificar as proteínas S ancoradas no vírus e o material genético (RNA) em branco no interior oco da partícula viral**.

Agora, continue acompanhando que vamos explicar cada um desses grupos de vacinas!

Vacinas com partícula viral 

Essas vacinas são produzidas com a partícula viral, que passa por um tratamento para ser inativada (“morta”) e assim evitar que causem uma infecção nas pessoas. Essa estratégia usa o vírus como se ele fosse um veículo para transportar a proteína de interesse (a proteína S) até o nosso organismo e ativar o sistema imune, como consta na Figura 3. Existem dois tipos de tratamentos com a finalidade de inativar o vírus, que podem ser divididos em inativação ou enfraquecimento. Na inativação, o vírus passa por processo físico, como altas temperaturas, ou produtos químicos que retiram totalmente a possibilidade do vírus causar a doença. O enfraquecimento é feito por vários processos de incubação do vírus em outras células para que ocorram mutações que inviabilizam a possibilidade do vírus se replicar no corpo humano; ele perde a capacidade de fazer aquilo o qual estava “programado” naturalmente, que é entrar na célula e se multiplicar. O exemplo de vacina que usa essa tecnologia contra o coronavírus é a da Sinovac Biotech (a Coronavac). As vacinas com vírus inativados são usadas regularmente para a vacinação da população mundial contra várias outras doenças, onde um dos exemplos mais importantes é a vacina do sarampo.

Figura 3 – Vacinas Virais: vírus enfraquecidos ou inativados. Nos dois casos as partículas virais são injetadas pela vacina no corpo humano e estimulam a ação das células de defesa, célula apresentadora de antígeno (APC), através da apresentação do antígeno proteína S (peptídeo do coronavírus)*.

Vacina de Vetor Viral 

A tecnologia de vetor viral é uma modalidade mais recente mas já super consolidada para a vacina contra a meningite meningocócica, por exemplo [1], e também usa um tipo de vírus para entregar a proteína S ao organismo. A diferença para as vacinas virais é que o vetor viral é modificado geneticamente com intenção de não causar a infecção viral e entregar somente a proteína que estimulará o sistema imunológico. Essa tecnologia pode ser dividida ainda em replicante ou não replicante. Nesse ponto, a estratégia do vetor replicante consiste em que a partícula viral modificada seja capaz de se multiplicar no organismo e assim facilitar o reconhecimento pelo sistema imunológico. É preciso deixar claro que a replicação não é um processo incontrolável, pois o sistema imunológico saudável, em teoria, tem plena capacidade de combater os vírus injetados, por isso a necessidade de cada vacina ser indicada para o público adequado 

As vacinas da Universidade de Oxford/AstraZeneca e a Sputinik V (Instituto Gamaleya) são baseadas nessa técnica. Elas usam os adenovírus que infectam naturalmente chimpanzés, como vetor viral responsável por entregar a mensagem para o corpo humano. A mensagem é o material genético do vírus (uma fita de RNA) responsável pela produção da proteína S, a famosa proteína de escolha para ativar o sistema imune em diversas outras vacinas, exemplificado na Figura 4.

Figura 4 – Vacina Vetor Viral: replicantes ou não replicantes. Podem ser utilizados adenovírus como veículo para entrega da proteína S ao sistema imunológico. A vacina de Oxford/Astrazeneca e Sputinik V são baseadas nessa tecnologia. Destacado em laranja o RNA responsável pela produção da proteína S*.

Vacinas de DNA/RNA 

As vacinas de RNA mensageiro são produzidas através de uma sequência (“pedaço”) de material genético do novo coronavírus, que carrega uma informação que só é “lida” dentro de uma célula. Trata-se de uma cópia do RNA mensageiro do vírus, que entra no citoplasma das nossas células e carrega instruções de produção da proteína viral S, o que é suficiente para que o nosso corpo a reconheça e crie uma resposta de defesa contra ela. A entrega desse material genético é feito por meio de uma gota de gordura em tamanho nano, chamada de lipossoma, os processo estão demonstrados na Figura 5. Os exemplos mais importantes são as vacinas produzidas pela Pfizer/BioNTech e pela Moderna. Para mais explicações do mecanismo, acompanhe o tópico sobre vacinas de RNA nessa checagem. Sobre as vacinas de DNA, logo faremos um texto explicando como é projetada a estratégia que utiliza o DNA para as vacinas. Fiquem ligados!

Figura 5 – Vacina de Ácido Nucleico: DNA ou RNA. As vacinas da Pfizer/BioNTech e Moderna são baseadas na tecnologia de RNA mensageiro (RNAm). No esquema da direita após a aplicação da vacina as vesículas de gordura contendo o RNAm (lipossomos) se ligam a membrana das células e liberam o RNAm no citoplasma, ocorre a produção do antígeno proteína S nas nossas células que serão apresentadas ao sistema imune*.

Vacinas de Proteína Recombinante

A tecnologia de vacinas à base de proteínas recombinantes tem como função entregar a proteína da coroa viral, a proteína S, diretamente ao organismo e assim estimular a ação do sistema imunológico tão logo ele entre em contato com essa proteína “estranha” ao organismo, detalhada na Figura 6. Uma das desvantagens é que proteínas são degradadas dentro de nossas células; portanto, a duração delas pode ser menor, o que dificulta sua captação pelas células do sistema imune. Assim,  essas vacinas precisam de um adjuvante para estimular as células do corpo humano a atacar e também são necessárias várias aplicações posteriores da vacina. Entende-se por adjuvante as substâncias capazes de aumentar a resposta imune específica e auxiliar o antígeno a desencadear uma resposta imune precoce, elevada e duradoura. Um exemplo de vacina que utiliza proteína é a Novavax.

 

Figura 6 – Vacinas à Base de Proteínas. Nessa tecnologia as proteínas S ou fragmentos delas (epítopos) são injetados diretamente no corpo humano para serem apresentados ao sistema imunológico*. 

As tecnologias por trás das principais vacinas contra a COVID-19 são bem conhecidas pelos cientistas, pesquisadores e indústria farmacêutica. Acrescentamos ainda, que existem várias formas de apresentação da proteína ao sistema imune por meio das vacinas, que foram mencionadas para demonstrar a junção de vários aspectos científicos utilizados nesse momento particular da história da humanidade e corroborando a agilidade no processo de desenvolvimento das vacinas. Diante dessa variedade de formas possíveis de vacinar a população cabe ressaltar que todos os grupos são importantes e nenhuma deve ser menosprezada. Quanto maior a disponibilidade de vacina mais rapidamente sairemos da pandemia. Lembrando que vacina boa é aquela aplicada no braço da população.

Referências

[1] https://link.springer.com/article/10.1007/s40265-017-0828-8

* As figuras 1,3,4,5 e 6 são tradições do artigo original publicado na Nature, traduzidos pelo site Espaço Ciência Viva.

** A figura 2B pertence ao site Sci-News

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