DOENÇAS INFECCIOSAS

EM INGLES

 

VIROLOGIA - CAPÍTULO OITO

VACINAS: SUCESSOS PASSADOS E PERSPECTIVAS FUTURAS

DA VARÍOLA AO COVID-19

Dr. Richard Hunt
Professor

Universidade da Carolina do Sul, Escola de Medicina

Columbia

Carolina do Sul

Tradução: PhD. Myres Hopkins

En Español

Ver também
APPÊNDICE
Redução da incidência de certas doenças após a introdução da vacinação


 

Polio Virus (From the Hogle Lab at Harvard, URL unknown)

Many of the images in the smallpox part of this file come from Fenner, Henderson, Arita et al. Smallpox and its Eradication. 1988 Geneva, World Health Organization and were assembled by Laura Gregorio in her essay The Smallpox Legacy, Pharos. Fall 1996

O que é uma vacina?

Vacinas são agentes inofensivos, percebidos como inimigos. São moléculas, geralmente, mas não necessariamente proteínas, que provocam uma resposta imune, fornecendo assim imunidade protetora contra um patógeno em potencial. Embora o patógeno possa ser uma bactéria ou mesmo um protozoário eucariótico, a maioria das vacinas bem sucedidas foram produzidas contra vírus e aqui lidaremos com vacinas antivirais. As vacinas podem consistir em uma proteína purificada, ácido nucleico ou um complexo de moléculas ou até mesmo uma bactéria ou vírus inteiro.

A imunidade a um vírus normalmente depende do desenvolvimento de uma resposta imune a antígenos na superfície de uma célula que tenha sido infectada por um vírus ou na superfície da partícula viral propriamente. As respostas imunes aos antígenos internos geralmente desempenham pouco papel na imunidade. Assim, nas pandemias de influenza, uma nova glicoproteína de superfície adquirida como resultado de uma alteração antigênica caracteriza a nova cepa do vírus contra a qual a população tem pouca ou nenhuma imunidade. Esta nova cepa de vírus da influenza pode, no entanto, conter proteínas internas que estiveram em cepas anteriores de influenza. Glicoproteínas de superfície são frequentemente referidas como antígenos protetores. Para fazer uma vacina bem sucedida contra um vírus, a natureza desses antígenos superfície deve ser conhecida a menos que a abordagem empírica da vacina passada seja mantida. Deve-se notar, no entanto, que uma célula infectada por um vírus exibe fragmentos de antígenos internos do vírus em sua superfície e estes podem gerar uma resposta celular T citotóxica que age contra a célula infectada.

Pode haver mais de uma glicoproteína de superfície em um vírus e uma delas pode ser mais importante na resposta imune protetora do que as outras; este antígeno deve ser identificado para uma vacina lógica que bloqueia a infectividade. Por exemplo, o vírus da influenza tem uma neuraminidase e uma hemaglutinina na superfície da partícula do vírus.  É a hemaglutinina que provoca a imunicade neutralizante porque é a proteína que liga o vírus a um receptor de superfície celular e o anticorpo neutralizador interfere com a ligação do vírus à célula.

Além de bloquear a fixação da célula ao vírus, outros fatores podem ser importantes na neutralização dos vírus; por exemplo, o complemento pode lisar vírions envelopados após a opsonização por anticorpos antivirais.

Neste capítulo, lidamos principalmente com vacinas antivirais, embora também existam vacinas antibacterianas bem sucedidas (veja aqui).

WEB RESOURCES


Common Misconceptions about Vaccination and how to respond to them

Principais locais de infecção viral

Para desenvolver uma vacina bem sucedida, algumas características da infecção viral devem ser conhecidas. Um deles é o local em que o vírus entra no corpo. Três principais locais podem ser definidos:

·         Infecção através de superfícies mucosas do trato respiratório e trato gastro-intestinal.

o        As famílias de vírus neste grupo são: rinovirus; mixovirus; coronavirus; parainfluenzavirus; vírus respiratórios sinciciais; rotavirus
 

·         Infecção por superfícies mucosas seguidas de disseminação sistemática através do sangue e/ou neurônios para órgãos-alvos.

As famílias de vírus nesse grupo são: picornavirus; vírus do sarampo; vírus da caxumba; vírus herpes simplex; vírus da varicela; vírus da hepatite A e B

·         Infecção por agulhas ou picadas de insetos, seguida de disseminação para órgãos-alvos:

Famílias de vírus neste grupo são vírus da hepatite B; alphavirus; flavivirus; bunyavirus

A imunidade local mediada pela IgA é muito importante nas duas primeiras categorias. Não faz sentido ter um bom anticorpo humoral neutralizante na circulação quando o vírus se replica, por exemplo, no trato respiratório superior. Aqui certamente anticorpos secretados serão importantes.

Assim, precisamos saber:

• O(s) antígeno(s) viral (is) que provoca(m) anticorpo neutralizante

• O(s) antígeno(s) da superfície celular que provoca(m) anticorpo neutralizante

• O local de replicação do vírus 

Tipos de vacinas

Existem cinco tipos básicos de vacina em uso hoje

• Vacinas mortas: São preparações do vírus infeccioso e patogênico normal (tipo selvagem) que se tornou não patogênico, geralmente por tratamento químico, como com formalina que faz reação cruzada com proteínas virais.

• Vacinas atenuadas: São partículas de vírus vivos que crescem na pessoa que recebe a vacina, mas não causam doença porque o vírus da vacina foi alterado (mutado) para uma forma não patogênica; por exemplo, seu tropismo foi alterado para que ele não cresça mais em um local que possa causar doenças.

• Vacinas de sub-unidades: São componentes purificados do vírus, como um antígeno de superfície.

•  Vacinas de DNA: Estes geralmente são vírus inofensivos em que um gene para um antígeno protetor foi emendado. O antígeno protetor é então feito no receptor da vacina para obter uma resposta imune

• Vacinas de RNAm: Estas são a sequência de codificação de RNA de um antígeno protetor (geralmente de superfície) que é traduzido pelas células da pessoa vacinada após a injeção e expresso na superfície das células transfectadas.

Problemas no desenvolvimento de vacinas

Existem muitos problemas inerentes ao desenvolvimento de uma boa vacina antiviral protetora. Entre eles estão:

• Diferentes tipos de vírus podem causar doenças semelhantes, por exemplo, o resfriado comum. Como resultado, uma única vacina não será possível contra tal doença

• Deriva antigênica e mudança - Isso é especialmente verdade para vírus de RNA e aqueles com genomas segmentados.

• Grandes reservatórios de animais. Se isso ocorrer, pode ocorrer reinfecção após a eliminação da população humana

• Integração do DNA viral. As vacinas não funcionarão em virions latentes a menos que eles expressem antígenos na superfície celular. Além disso, se o vírus da vacina se integrar aos cromossomos de células hospedeiras, pode causar problemas (Este é, por exemplo, um problema com o possível uso de vacinas anti-HIV baseadas em cepas de vírus atenuados)

• Transmissão de célula para célula via sincicial - Este é um problema para potenciais vacinas contra a AIDS, uma vez que o vírus pode se espalhar de célula para célula sem que o vírus entre na circulação.

• Recombinação e mutação do vírus da vacina em uma vacina atenuada.

Apesar desses problemas, as vacinas antivirais têm sido, em alguns casos, espetacularmente bem sucedidas (ver adendo) levando em um caso (varíola) à eliminação da doença da população humana. A vacina contra varíola é um exemplo de uma vacina atenuada, embora não do vírus original da varíola patogênica. Outra vacina bem sucedida é a vacina contra a poliomielite que pode levar à eliminação dessa doença da população humana em breve. Esta vacina vem de duas formas. A vacina salk é um vírus morto, enquanto a desenvolvida por Albert Sabin é uma vacina contra o vírus atenuado vivo. A pólio está atualmente restrita ao sul da Ásia (Paquistão e Afeganistão).

Embora a varíola seja a única doença humana que foi erradicada usando vacinação, é provável que uma doença animal também tenha sido erradicada. Rinderpest (peste bovina ou estepe murraína) é uma doença viral com alta mortalidade que infecta bovinos e outros ruminantes e causa febre, diarreia e necrose linfoide. É membro da família do sarampo (Família: Paramixoviridae; Gênero: Morbillivirus) e foi erradicado usando uma vacina atenuada viva. Em 2010, a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura informou que nenhum caso de rinderpest havia sido diagnosticado há nove anos. É, portanto, a única doença da pecuária agrícola que foi erradicada com sucesso.

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SUCESSOS PASSADOS

Varíola (Bexiga)

A varíola é uma doença devastadora e desfigurante que é altamente infecciosa. É causada pelo vírus variola (também conhecido como vírus da bexiga), um membro da ortopofoxviridae  (figura 2A). A doença da varíola é conhecida há milhares de anos e provavelmente se originou na Ásia. Espalhou-se para o oeste no Oriente Médio e entre suas vítimas estava o faraó Ramsés V (figura 2B). A doença pode ter chegado à Europa com as cruzadas. A varíola foi introduzida no Novo Mundo por colonos europeus e causou epidemias devastadoras na população indígena que não tinha imunidade natural. De fato, alguns colonos antigos usaram a varíola como arma biológica contra os habitantes originais da América do Norte e do Sul.

A varíola é caracterizada por numerosas pústulas contendo vírus infeccioso em todo o corpo (figura 2 C e D). A taxa de letalidade é de mais de um quarto dos pacientes infectados pela forma mais grave causada pela Variola maior (varíola clássica). Outra forma de varíola causada pela Varíola minor (alastrim) tem uma taxa de fatalidade muito menor (até 5%).

As primeiras tentativas de controle da varíola ocorreram no século X e usaram a variolação (assim chamada porque o vírus da bexiga é Varíola). Na variolação (figura 2E), o material (cicatrizes) foi obtido a partir das pústulas de uma pessoa infectada que não morreu da doença. Essa pessoa, portanto, tinha uma forma mais branda de varíola como resultado de uma variante natural. Este material foi usado para infectar outra pessoa que geralmente também tem uma doença mais branda. Se a pessoa não morreu, havia imunidade ao longo da vida.  Outra razão para o sucesso da variolação foi que o vírus nas cicatrizes era menos virulento porque havia sido parcialmente dessecado e foi complexado e inativado por anticorpos do doador.

A taxa de letalidade foi de cerca de 1 a 2% e ainda era um procedimento perigoso. Esta técnica foi usada no Paquistão, Etiópia e Afeganistão até 1970. Avariolação foi generalizada na Inglaterra em 1700, onde foi introduzida pela esposa do embaixador britânico na Turquia, Mary Wortley Montague (figura 1b).

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A. Vírus da varíola
Direitos autorais 1994 Divisão de Ciências Veterinárias Queen's University Belfast
 

B. A cabeça mumificada de Ramsés V (morreu em 1157 A.C.) com erupção cutânea que provavelmente é o resultado da varíola

 

   C. Bebê com varíola

   D. Lesões de varíola na pele do tronco. Foto tirada em Bangladesh.
CDC/James Hicks

  E. Cicatrizes de varíola em pó foram inaladas para proteger contra varíola na medicina chinesa

 
A. Edward Jenner

B. Dr Jenner prestes a vacinar uma criança

 

  C. Blossom, a vaca

 D. A última pessoa conhecida no mundo a ter um caso natural de varíola. Variola menor em Ali Maow Maalin de 23 anos, Merka, Somália
CDC
 

Em 1796, Edward Jenner (figura 3A), que na época estava fazendo experiências com variolação, descobriu a vacinação usando o vírus da vaccinia, o agente da varíola bovina (vacca é o latim para vaca).
Jenner era um médico que vivia na zona rural de Gloucestershire, no oeste da Inglaterra, e era amplamente conhecido naquela época que pessoas que contraíam varíola (como empregadas leiteiras) pareciam ganhar imunidade protetora contra a varíola muito mais virulenta. Jenner vacinou um Sr. Phipps (que trabalhava para ele) e seu próprio filho (figura 3B) com varíola de uma vaca chamada Blossom (figura 3C), e então os desafiou com varíola virulenta. Ambos os vacinados foram, felizmente, protegidos. O vírus original de Jenner não é o da vaccinia que foi usado em vacinas contra varíola até recentemente. O vírus da vacina pode ter surgido como recombinante de varíola de vaca ou varíola de cavalo. Por muito tempo, o vírus da vacina foi mantido em cavalos ou búfalos.

O último caso de varíola natural no Reino Unido ocorreu na década de 1930; o último nos EUA foi na década de 1940. O último caso natural no mundo foi na Somália e ocorreu em outubro de 1977 (figura 3D). Embora o vírus tenha sido eliminado na natureza, a varíola foi retida em laboratórios e, como resultado de um acidente de laboratório, houve um caso fatal em Birmingham, Inglaterra, em 1978, quando um fotógrafo médico morreu. Essa pessoa foi a última pessoa a morrer de varíola no mundo.

Os estoques mundiais foram reduzidos a laboratórios nos Estados Unidos e na União Soviética. Não se sabe se o vírus infeccioso do laboratório russo foi distribuído após a dissolução da União Soviética.

A erradicação da varíola tem sido um dos grandes triunfos da saúde pública. Há várias razões para isso:

• Não há reservatório animal para variola, apenas humanos são infectados por este vírus

• Uma vez que uma pessoa foi infectada pelo vírus, há imunidade ao longo da vida, embora este possa não ser o caso de pessoas imunizadas usando a cepa de vacina

• Casos subclínicos são raros e, portanto, uma pessoa infectada pode ser identificada e isolada

• A infectividade não precede sintomas exagerados, ou seja, não há fase de incubação.

• Há apenas um sorotipo Variola e, portanto, a vacina é eficaz contra todas as cepas de vírus.

• A vacina é muito eficaz.

• Houve um grande compromisso da Organização Mundial da Saúde e dos governos com a erradicação da varíola.
   

Figura 5.
Vírus da raiva

Raiva

Quase um século após o pioneirismo de Jenner sobre varíola, em 1885 Louis Pasteur (figura 4) e Emile Roux desenvolveram a primeira vacina contra a raiva (figura 5) (rabhas, sânscrito: para fazer violência). Pasteur descobriu que se ele pegasse material da medula espinhal de um coelho morte que estava doente de raiva e o mantinha por um período de 15 dias em uma atmosfera seca (um frasco contendo hidróxido de potássio) e depois injetava em um cão, este último não teve raiva. Ele desenvolveu um protocolo no qual realizou o mesmo procedimento com tecido de medula que tinha sido mantido em uma atmosfera seca por cada vez menos tempo (cada um foi separado por um intervalo de dois dias), até que ele finalmente injetou tecido espinhal contendo vírus virulento (apenas um dia ou dois no frasco). Ele descobriu que o cão tinha ficado imune à raiva. Pasteur tratou com sucesso um menino (Joseph Meister) mordido por um cão raivoso sessenta horas antes com este protocolo no qual ele usou sucessivamente mais vírus virulento. De fato, segundo Pasteur, a raiva na inoculação final foi mais virulenta do que a da raiva canina comum. Felizmente, o menino Meister sobreviveu tanto às mordidas iniciais quanto ao vírus virulento! As vacinas antirrábicas atuais não são preparadas da maneira que Pasteur preparou. A Vacina Celular Diploide Humano (em inglês HDCV) é feita em cultura de tecidos usando fibroblastos humanos normais wi-38. O vírus da raiva é purificado por passagem através de um filtro e inativado por beta-propriolactone. Esta vacina contra o vírus inativada é usada quase exclusivamente no mundo desenvolvido para pré e pós-vacinação da raiva. A Vacina de Embrião de Pinto Purificada, do inglês Purified Chick Embryo Vaccine (PCEC) também é um vírus virulento purificado. É feito por ultracentrifugação e inativado por beta-propriolactone. Essas vacinas dão um alto título de anticorpos neutralizantes após 10 dias. Quando usados corretamente, eles podem conferir 100% de proteção.
Há também uma vacina atenuada viva (cepa flury) que é cultivada em embriões de pinto e é para uso apenas em animais.

Uma vacina antirrábica recombinante (VRG, Raboral) foi feita inserindo o gene para a glicoproteína de superfície da raiva no vírus da vaccinia, o vírus usado na vacina contra varíola. O vírus recombinado parece seguro para humanos, mas é usado para tratar animais selvagens, já que (por ser um vírus vivo) pode dar imunidade de rebanho. O vírus da vacina é estável a temperaturas elevadas e pode ser administrado oralmente. É, portanto administrado em animais como iscas alimentares. Raboral V-RG® é aprovado para imunização de guaxinins e coiotes, dois dos mais significativos portadores de raiva na América do Norte.
 

Poliomielite

Nos países ocidentais, a poliomielite do tipo selvagem não é mais um problema, mas ainda é endêmica no Paquistão e no Afeganistão (Figura 6). No entanto, o poliovírus selvagem foi importado para alguns países que pararam a transmissão de vírus indígenas e surtos podem resultar dessas importações. Vários países continuam a ser afetados por tais surtos. A maioria deles está no "cinturão de importação de poliovírus selvagem" – vários países que se estendem da África Ocidental à África Central e o Chifre da África (Figura 6).

Até a década de 1950, quando a vacinação anti-pólio se tornou rotina, surtos de verão de poliomielite eram comuns em países ocidentais, muitas vezes espalhados pela rota oral-fecal enquanto usavam piscinas. Esses surtos levaram à poliomielite paralítica generalizada que necessitava de ajuda na respiração e no uso de "pulmões de ferro" (figura 7).

 

Vacinas anti-polio

Existem dois tipos de vacina contra pólio, ambos desenvolvidos na década de 1950. O primeiro, desenvolvido por Jonas Salk, é uma preparação de vírus normais da poliomielite selvagem mortos por formalina. Eles são cultivados em células renais de macaco e a vacina é dada por injeção. Eles provocam uma boa imunidade humoral (IgG) e impedem o transporte do vírus para os neurônios onde de outra forma causariam poliomielite paralítica. Esta vacina é a única usada em alguns países escandinavos onde eliminou completamente a doença.

Uma segunda vacina foi desenvolvida por Albert Sabin. Trata-se de uma vacina atenuada viva que foi produzida empiricamente pela passagem serial do vírus em culturas de células. Isso resultou na seleção de um vírus mutante que cresceu bem na cultura e, de fato, no intestino humano onde o vírus selvagem cresce. Não pode, no entanto, migrar para os neurônios. Ele replica uma infecção normal, uma vez que o vírus realmente cresce no vacinado e provoca imunidade humoral e mediada por células. É dado oralmente, uma rota que é tomada pelo vírus em uma infecção normal, uma vez que o vírus é passado de humano para humano pela rota oral-fecal. Esta se tornou a vacina preferida nos Estados Unidos, Reino Unido e muitos outros países por causa da facilidade de administração (muitas vezes em um bloco de açúcas açúcar como um bombom.), o fato de que o vírus da vacina se replica no intestino, e apenas uma administração é necessária para obter uma boa imunidade (embora a administração repetida tenha sido geralmente usada). Além disso, a imunidade resultante da vacina Sabin dura muito mais tempo que pela vacina salk, fazendo com que menos doses de reforço sejam necessárias. Uma vez que provoca imunidade mucosa (IgA) no intestino (figura 10), a vacina Sabin tem o potencial de eliminar o vírus tipo selvagem, enquanto a vacina salk só impede que o vírus do tipo selvagem entre nos neurônios.

A vacina sabin atenuada, no entanto, veio com um problema: mutação retrógrada. Isso pode resultar da recombinação entre o vírus do tipo selvagem e a cepa da vacina. O vírus virulento é frequentemente isolado dos receptores da vacina Sabin. Os casos residuais em países que usaram a vacina contra o vírus vivo atenuado (cerca de 8 por ano nos EUA até recentemente; figura 9a, b e c) resultaram da mutação da cepa vacinal à virulência. Cerca de metade desses casos foram em vacinados e metade em contatos dos vacinados. A poliomielite paralítica surge em 1 em cada 100 casos de infecção por vírus do tipo selvagem e 1 em 2,4 milhões de vacinas iniciais como resultado da reversão da vacina à virulência. Isso foi considerado aceitável, pois o uso do vírus atenuado significa que a cepa vacinal do vírus ainda se replica no corpo e dá imunidade intestinal via IgA.

O vacinado que recebeu a vacina Salk morta ainda permite que o vírus tipo selvagem se replique em seu trato gastro-intestinal, uma vez que a principal resposta imune à vacina morta injetada é o IgG circulatório (figura 10). Como observado acima, esta vacina é protetora contra a poliomielite paralítica, pois, embora o vírus do tipo selvagem ainda possa se replicar no intestino da vacina, ele não pode se mover para o sistema nervoso onde os sintomas da poliomielite se manifestam. Assim, é improvável que o vírus do tipo selvagem morra em populações que receberam apenas a vacina morta, uma vez que seria eliminado pelas fezes. Deve-se notar, no entanto, que estudos na Holanda durante um surto de poliomielite em 1992 (entre as pessoas que recusaram a vacina) mostraram que a imunidade produzida pela vacina salk impediu a circulação de vírus do tipo selvagem na população geral.

Um problema adicional do uso de uma vacina atenuada viva é que as preparações podem conter outros patógenos das células em que o vírus foi cultivado. Isso certamente foi um problema inicialmente porque as células de macaco usadas para produzir a vacina contra a poliomielite foram infectadas com o vírus símio 40 (SV40) e isso também estava na vacina. O SV40 é um vírus de polioma e tem potencial para causar câncer. Parece, no entanto, não ter causado problemas nos vacinados que o receberam inadvertidamente. Houve algumas alegações de que a vacina original atenuada da poliomielite usada na África pode ter sido contaminada com o vírus da imunodeficiência humana (HIV). Este não foi o caso. Claro, também pode haver problemas semelhantes com a vacina morta se ela for inativada incorretamente. Isso também ocorreu.

Recomendações atuais relativas às vacinas contra a poliomielite

Uma vez que os únicos casos de pólio nos EUA estavam associados à vacina, a política anterior de uso exclusivo da vacina Sabin foi reavaliada. No início, ambas as vacinas foram recomendadas com a vacina morta primeiro e depois a vacina atenuada. A vacina morta impediria os revertentes da vacina viva que dão problemas ao migrarem para o sistema nervoso. Assim, em 1997 foi recomendado o seguinte protocolo:

Para reduzir os casos associados à vacina (8 a 10 por ano), o Comitê Consultivo de Práticas de Imunização (ACIP) do CDC recomendou (janeiro de 1997) um regime de duas doses injetáveis de vacina (inativadas: Salk) seguidas de duas doses da vacina atenuada oral em um calendário de 2 meses de idade (inativada), 4 meses (inativada), 12-18 meses (oral) e 4-6 anos (oral). Atualmente, quatro doses da vacina oral são normalmente administradas nos dois primeiros anos de vida. Acredita-se que o novo cronograma eliminará a maioria dos casos de doença associada à vacina. Este regime já foi adotado por vários países europeus e alguns do Canadá.

O regime de vacinação contra a pólio foi posteriormente alterado novamente em 2000:

Para eliminar o risco de Poliomielite Paralítica Associada à vacina, a ACIP recomendou um calendário de vacina contra poliovírus (IPV) totalmente inativado para a vacinação de poliomielite infantil de rotina nos Estados Unidos. A partir de 1º de janeiro de 2000, todas as crianças devem receber quatro doses de IPV com idades de 2 meses, 4 meses, 6 a 18 meses e 4-6 anos.

Em 2009, as recomendações foram revisadas:

Três vacinas combinadas diferentes contendo IPV foram licenciadas para uso de rotina nos Estados Unidos. Devido à possível confusão no uso de diferentes produtos vacinais para a imunização de rotina e recuperação, a ACIP recomenda o seguinte:

A série de IPV de 4 doses deve continuar a ser administrada aos 2 meses, 4 meses, 6-18 meses e 4-6 anos.

A dose final na série IPV deve ser administrada aos ≥4 anos, independentemente do número de doses anteriores.

O intervalo mínimo da dose 3 para a dose 4 é estendido de 4 semanas para 6 meses.

O intervalo mínimo da dose 1 à dose 2, e da dose 2 à dose 3, permanece em 4 semanas.

A idade mínima para a dose 1 continua sendo de 6 semanas.

 

RELATO DE CASO

Infecções por poliovírus em quatro crianças não vacinadas --- Minnesota, agosto-outubro de 2005 

Polio - 1988 WHO
Polio - 1998 WHO

Polio - 2004
WHO

Polio - 2013
polioeradication.org

Polio 2020
Nosso Mundo em dados

  A. Criança em pulmão de ferro
WHO

  B. Ala de pulmão de ferro

C. Criança com sequelas de poliomielite
WHO

  D. Criança com sequelas de poliomielite
WHO

E. Vítimas da pólio
WHO
 

  Figura 9a
Casos relatados (casos por 100.000 habitantes) de poliomielite paralítica nos Estados Unidos, 1951-1992, que inicialmente usou a vacina salk morta. Esta foi posteriormente substituída pela vacina oral atenuada viva desenvolvida por Albert Sabin. A vacina Sabin era deglutida. Muitas vezes era dada com um pouco de açúcar.
 

Figura 9b
Poliomielite nos EUA 1980-1995
CDC
 

  Figura 9c
Poliomielite paralítica associada à vacina - VAPP nos EUA 1964-1995
CDC
 

Figura 10
Anticorpo secretório (IgA nasal e intestinal) e anticorpo do soro (IgG, IgM e IgA do soro) em resposta à vacina contra pólio morta (esquerda) administrada por injeção intramuscular e à vacina viva atenuada contra poliomielite (direita) administrada oralmente.

 

  Figura 10a Mortes por rotavírus global, 2013
OMS
 

Figura 10b Países com o maior número de mortes por rotavírus em crianças
DA OMS
 

Figura 10c Mortalidade por Rotavírus em crianças menores de cinco anos em 2013
OMS
 

Doença do rotavírus: Um problema inicial, mas sucesso depois

Rotavirus são encontrados em todo o mundo e quase todas as crianças no mundo são infectadas por rotavírus aos cinco anos de idade. Esses vírus causam as principais internações por gastroenterite e diarreia e mais de 215.000 mortes em 2013 em crianças menores de cinco anos de idade. Em 2013, 37% dos óbitos em crianças resultaram de diarreia (figura 10a). O vírus é espalhado pela rota oro-fecal.

Segundo a OMS, cinco países (Índia, Nigéria, Paquistão, República Democrática do Congo e Angola) foram responsáveis por mais da metade de todas as mortes por doenças rotavírus em menores de cinco anos (figura 10b e c). Os sintomas incluem: febre, vômito, diarreia e dor abdominal. Estudos de soroprevalência mostram que o anticorpo está presente na maioria dos bebês aos 3 anos de idade.

Antes da introdução nos Estados Unidos da vacinação generalizada em 2006, havia até três milhões de casos de infecção por rotavírus por ano. Em cerca de 1 a 2,5% dos casos, houve desidratação severa. Isso resultou em 20 a 60 mortes de crianças menores de cinco anos a cada ano. Além disso, houve 50.000 a 70.000 internações e mais de 500.000 consultas a consultórios médicos por ano.

Desde a introdução da vacinação, houve uma queda de até 86% nas internações relacionadas ao rotavírus.

É provável que a vacinação também tenha protegido bebês não vacinados, limitando a infecção circulante. As mortes também foram significativamente reduzidas. Em 2008, houve uma estimativa de 14 mortes por doença rotavírus nos Estados Unidos e menos de 10 no Reino Unido, em comparação com 98.621 na Índia.

Rotashield e Intussuscepção

Vacinas reassortantes são criadas por ressortimento genético no qual cepas de rotavírus não humanos expressam os antígenos de rotavírus humanos em sua superfície. As cepas não humanas se replicam, mas não causam doenças e são de baixa patogenicidade em humanos. Uma vacina reassortante viva e tetravalente rhesus-humana (Laboratórios Rotashield - Wyeth) foi licenciada pela primeira vez para uso em bebês em agosto de 1998. Continha os tipos G humanos 1, 2, 4 e símio G tipo 3. No entanto, a vigilância pós-licença indicou uma possível relação entre a ocorrência de intussuscepção de 3 a 20 dias após a administração da vacina, com destaque para a primeira dose (foram notificados 15 casos/1,5 milhão de doses).  Intussuscepção é uma obstrução intestinal rara que ocorre quando o intestino se dobra sobre si mesmo ou entra em si mesmo, resultando na redução do suprimento sanguíneo. É mais comum entre crianças pequenas. O lugar mais comum no intestino para a intussuscepção ocorrer é onde o intestino delgado se junta ao cólon. No entanto, pode ocorrer em muitas partes do intestino. Com tratamento rápido, quase todos os pacientes se recuperam totalmente. É mais comum em meninos do que em meninas. O uso da vacina Rotashield foi suspenso e acabou sendo retirada do mercado em outubro de 1999, quando estudos confirmaram a ligação entre vacinação e intussuscepção.

RotaTeq

RotaTeq (Merck) é uma vacina oral viva licenciada nos Estados Unidos em 2006. Contém cinco reassortantes (cepa de rotavírus bovino WC3 com proteínas superficiais dos sorotipos humanos G1-4 e P1A). Não contém conservantes ou timerosal. Três doses são dadas aos 2, 4 e 6 meses de idade com a idade mínima para a primeira dose de 6 semanas. A série não deve ser iniciada após 12 semanas. A eficácia da vacina RotaTeq é elevada, com redução de 98% na gastroenterite por rotavírus grave no primeiro ano de vacinação e redução de 96% na taxa de internação. Há também uma redução de 74 e 71% da gastroenterite por rotavírus no primeiro e segundo anos após a vacinação.

Rotarix

Rotarix (Glaxo Smith Klein) é uma vacina de rotavírus vivo atenuado que contém uma cepa de rotavírus de especificidade G1P[8]. É utilizada para a prevenção da gastroenterite por rotavírus causada pelos tipos G1 e não G1 (G3, G4 e G9) quando administrada como uma série de 2 doses em bebês e crianças. Ambas as vacinas de rotavírus são muito eficazes (85% a 98%) na prevenção da gastroenterite associada à infecção e à diarreia. O CDC recomenda a vacinação de rotina de bebês com qualquer uma das duas vacinas disponíveis. Ambas são administradas oralmente.
 

• RotaTeq® (RV5). É dada em 3 doses com idades de 2 meses, 4 meses e 6 meses
• Rotarix® (RV1). É dada em 2 doses com idades de 2 meses e 4 meses.

 

Outras vacinas incluem Rotavac (Índia), Rotavin (Vietnã) e Langzhou Lamb (China).

 

VACINAS MORTAS VERSUS VACINAS ATENUADAS

Vacinas atenuadas

A atenuação é geralmente alcançada pela passagem do vírus em outros hospedeiros estranhos, como ovos galados ou células de cultura de tecidos. Dentre os vários vírus mutantes que existem em uma população (especialmente em vírus de RNA), alguns serão selecionados que têm uma melhor capacidade de crescer no hospedeiro estranho (maior virulência). Estes tendem a ser menos virulentos para o hospedeiro original. Para produzir a vacina de poliomielite Sabin, a atenuação só foi alcançada com um grande inóculo e rápida passagem em células renais de macaco primário. A população de vírus tornou-se supercrescida com uma cepa menos virulenta (para humanos) que poderia crescer bem em tecido não nervoso (rim), mas não no sistema nervoso central. Cepas não virulentas dos três tipos de poliomielite foram produzidas para a vacina.

Base molecular de atenuação

 Não sabemos a base da atenuação na maioria dos casos, uma vez que a atenuação foi alcançada empiricamente. O método de passagem empírica em células estrangeiras causa muitas mutações em um vírus e é difícil determinar quais são as mutações importantes. Muitos vírus atenuados são sensíveis à temperatura (ou seja, crescem melhor a 32 - 35 graus do que 37 graus) ou adaptados ao frio (eles podem crescer a temperaturas baixas de 25 graus). Na cepa de vacina atenuada do vírus da poliomielite tipo 1, há 57 alterações de nucleotídeos no genoma, resultando em 21 alterações de aminoácidos. Um terço das mutações estão no gene VP1 (este gene é apenas 12% do genoma). Isso sugere que a atenuação resulta de mudanças nas proteínas superficiais do vírus

Uman vacina nasal atenuada para influenza (FluMist®) foi desenvolvida (veja abaixo). Esta contém cepas de vacinas adaptadas a frio do vírus da gripe que foram semeadas em cultura de tecidos a temperaturas progressivamente mais baixas. Após uma dúzia ou mais dessas passagens, o vírus cresce bem apenas em torno de 25° e o crescimento in vivo é restrito ao trato respiratório superior. Estudos mostraram que a doença da gripe ocorreu em apenas 7% dos voluntários que receberam a vacina contra a gripe intra-nasal, contra 13% injetados com vacina contra gripe inativada trivalente e 45% dos voluntários que receberam placebo. Ambas as comparações de vacinas com placebo foram estatisticamente significativas.

 

Vantagens das vacinas atenuadas

• Elas ativam todas as fases do sistema imune. Eles provocam IgG humoral e IgA local (figura 8)

• Elas montam uma resposta imune contra todos os antígenos protetores. A inativação, como por formaldeído no caso da vacina Salk, pode alterar a antigenicidade

• Elas oferecem imunidade mais durável e com mais reações cruzadas. Assim, estimulam anticorpos contra múltiplos epítopos que são semelhantes aos provocados pelo vírus do tipo selvagem

• Elas custam menos para produzir

• Elas dão imunidade rápida na maioria dos vacinados

• Em muitos casos (por exemplo, vacinas contra poliomielite e adenovírus), a administração é fácil

• Essas vacinas são facilmente transportadas no campo

• Elas podem levar à eliminação do vírus tipo selvagem da comunidade

Desvantagens da vacina atenuada

• Mutação. Isso pode levar à reversão à virulência (esta é uma grande desvantagem)

• Espalha-se para contatos do vacinado que não consetiu ser vacinado (Isso também pode ser uma vantagem nas comunidades onde a vacinação não é 100%)

• Disseminação do vírus da vacina que não é padronizado e pode ser mutado

• Às vezes há pobre "vacinação" nos trópicos

• Vírus vivos são um problema em pacientes com doenças de imunodeficiência.

Vantagens da vacina inativada
 

• Elas fornecem imunidade humoral suficiente se for dado um refôrço

• Não há mutação ou reversão (Isto é uma grande vantagem)

• Elas podem ser usadas com pacientes imunodeficientes

• Às vezes elas funcionam melhor em áreas tropicais
  
  
  Desvantagens das Vacinas Inativadas

• Algumas vacinas não montam uma imunidade

• Reforços tendem a ser necessários

• Há pouca imunidade de mucosa/local (IgA). Isso é importante (figura 8)

• Custo mais alto

• No caso da poliomielite, há uma escassez de macacos

• No caso da varíola, houve falhas na inativação que levaram à imunização com vírus virulento.

Seleção de mutantes de sentido alterado
Mutantes letais condicionais. Mutantes sensíveis à temperatura na Influenza A e RSV foram produzidas por mutação com 5 fluorouracil e depois selecionados para sensibilidade à temperatura. No caso da influenza, o gene sensível à temperatura pode ser ressortido em laboratório para produzir uma cepa de vírus com a capa de linhagens que circulam na população e com as proteínas internas da linhagem atenuada.  Mutantes adaptados ao frio também podem ser produzidos desta forma. Foi possível obter mutações de sentido alterado em todos os seis genes para proteínas não superficiais.

A vacina atenuada contra influenza, chamada de FluMist, usa um mutante sensível ao frio que pode ser ressortido com qualquer nova cepa de influenza virulenta que apareça (figura 11). O vírus ressortido terá os genes das proteínas internas do vírus atenuado (e, portanto, será atenuado), mas exibirá as proteínas de superfície da nova variante antigênica virulenta. Como isso se baseia em um vírus vivo e atenuado, a personalização da vacina para as novas variantes de gripe de cada ano é muito mais rápida do que o processo de prever quais cepas de influenza serão importantes para a próxima temporada de doença e combiná-las em uma vacina morta.

Peptídeos sintéticos
Os peptídeos injetados que são muito menores do que a proteína original do vírus montam uma resposta IgG, mas há um problema com a baixa antigenicidade.  Isso porque o epítope pode depender da conformação da proteína no vírus como um todo. Um exemplo não viral que alcançou algum sucesso limitado é um protótipo de vacina antimalária. 

Vacinas anti-idiotipo
Um sítio de ligação ao antígeno em um anticorpo é um reflexo da estrutura tridimensional da parte do antígeno, que é de um epítopo em particular. Esta estrutura única de aminoácidos no anticorpo é conhecida como idiotipo que pode ser considerado como um espelho do epítopo no antígeno. Anticorpos (anti-idiotipos) podem ser montados contra o idiotipo injetando o anticorpo em outro animal. Isso nos dá um anticorpo anti-idiotipo e isso, portanto, imita parte da estrutura tridimensional do antígeno, ou seja, o epítopo (figura 12). Isso pode ser usado como vacina. Quando o anticorpo anti-idiotipo é injetado em uma pessoa que recebe a vacina, anticorpos (anticorpos anti-anti-idiotipo) são formados, que reconhecem uma estrutura semelhante a parte do vírus e poderiam potencialmente neutralizar o vírus. Isso acontece: anticorpos anti-idiotipos produzidos contra anticorpos dirigidos ao antígeno S da hepatite B montam anticorpos antivirais.
 

Técnicas de DNA recombinante

Atenuação de virus
Mutações por deleção podem ser provocadas, que são grandes o suficiente para que sejam improváveis de reverter (embora a supressão da mutação continue sendo um problema. Isso tem sido visto em alguns dos mutantes de deleção Nef desenvolvidos como potenciais vacinas anti-HIV). Outro problema dessa abordagem em algumas vacinas é que o vírus ainda pode reter outras características indesejadas, como a oncogenicidade (por exemplo, com adenovírus, vírus herpes, HIV).

Abordagem por único gene (geralmente gene de uma glicoproteína de superfície do vírus)

Um único gene (para um antígeno protetor) pode ser expresso em um hospedeiro estranho. Vetores de expressão são usados para fazer grandes quantidades de antígeno para serem usados como vacina. O gene poderia ser expresso e a proteína purificada de bactérias usando um processo de fermentação, embora a falta de processamento pós-tradução pela bactéria seja um problema. Leveduras são melhores para fazer grandes quantidades de antígeno para vacinas, uma vez que processam glicoproteínas em seus corpúsculos Golgi de uma maneira mais semelhante aos mamíferos. Um exemplo de uma vacina na qual uma proteína viral é expressa e purificada de levedura é Gardasil, uma vacina anti-papiloma vírus humano que é muito eficaz na prevenção do câncer cervical. A atual vacina contra hepatite B também é desse tipo. Uma vacina anti-papiloma vírus humano semelhante, Cervarix, é produzida pela expressão de genes virais recombinados em um baculovírus e expressados em células de insetos.

A expressão da proteína S do SARS-CoV-2 no bacculovírus também é usada na preparação da vacina Novavax COVID-19 (veja abaixo) que tem se mostrado altamente eficaz, possivelmente devido ao uso de um adjuvante proprietário eficaz.

Essas vacinas têm muitas das desvantagens de uma vacina morta. Esta abordagem tem sido usada para fazer várias vacinas potenciais contra o HIV, mas elas montam pouca imunidade mediada por células.

Clonagem de um gene em outro vírus
Clonando o gene para um antígeno protetor em diferentes vírus inofensivos, o antígeno é apresentado assim como no vírus original. Além disso, as células ficam infectadas, levando à imunidade mediada por células. O vaccinia (o vírus da vacina contra varíola) é um bom candidato, uma vez que tem sido amplamente utilizado na população humana sem efeitos nocivos. Além disso, uma cepa multivalente do vírus da vacina pode ser feita desta forma, pois a vaccinia aceitará vários genes estranhos. Uma vacina contra HIV candidata foi submetida a testes clínicos. No entanto, o uso do vaccinia contra a varíola tem mostrado complicações raras, mas graves, em pacientes imunocomprometidos e alternativas têm sido procuradas. Um deles é um vírus da bexiga dos canários recombinante que não se replica em humanos, mas infecta células. A imunização com vetor recombinante vivo do vírus da bexiga dos canários expressando o gene do envelope do HIV induziu uma resposta CTL específica contra o HIV-1. Construtos similares como gag, protease, nef e partes de genes pol têm sido estudados em ensaios clínicos, mas todos, até agora, não mostraram eficácia clínica.

Hoje, o vetor de vírus mais utilizado é um adenovírus humano ou de chimpanzé modificado que foram usados em várias vacinas COVID-19.

Essas vacinas são baseadas na introdução de um plasmídeo de DNA ou vírus inteiro no vacinado. A vacina carrega um gene codificador de proteínas extra que expressa um antígeno que causa uma resposta imune; por exemplo, algumas vacinas COVID-19 usam um adenovírus deficiente em replicação expressando a proteína S do SARS-CoV-2.

Essas vacinas são frequentemente chamadas de vacinas de DNA, mas seria melhor serem chamadas de imunização mediada pelo DNA ou baseada em DNA, já que o propósito não é produzir anticorpos contra as moléculas de DNA em si, mas obter a proteína expressa pelas células da vacina. Normalmente, as células musculares fazem isso já que o DNA é injetado via intramuscular.

RECURSOS WEB
Vacinas de DNA da web
 
 

Vantagens das vacinas de DNA

• Plasmídeos ou vírus de DNA são facilmente fabricados em grandes quantidades

• DNA é muito estável

• DNA resiste a temperaturas extremas e assim o armazenamento e o transporte não têm problema.

• Uma sequência de DNA pode ser mudada facilmente em laboratório. Isso significa que podemos responder rapidamente às variantes do agente infeccioso. Isso tornou-se particularmente importante no desenvolvimento de vacinas contra o COVID-19.

• Ao usar DNA injetado na vacina com a codificação para a síntese de antígenos, as proteínas antigênicas que são produzidas são processadas (por modificações pós-tradução) da mesma forma que as proteínas do vírus contra as quais a proteção deve ser produzida. Isso faz um antígeno muito melhor do que, por exemplo, usando um plasmídeo recombinante para produzir um antígeno na levedura (por exemplo, a vacina HBV), purificando essa proteína e usando-a como um imunógeno.

• Misturas de construtos de DNA poderiam ser usadas que codificariam para muitos fragmentos de proteína de um ou mais vírus, de forma que pudesse ser produzida uma vacina de amplo espectro

• O construto de DNA não se replica no vacinado e codifica apenas para as proteínas de interesse

• Devido à forma como o antígeno é apresentado, há uma resposta mediada por células que pode ser direcionada contra qualquer antígeno no patógeno. Isso também oferece proteção contra doenças causadas por certos patógenos intracelulares obrigatórios (por exemplo, Mycobacterium tuberculosis)
   

Tudo isso significa que as vacinas de DNA são baratas e, portanto, provavelmente serão desenvolvidas contra patógenos de menor importância econômica (pelo menos para as empresas farmacêuticas)
 

Problemas Possíveis

• Potencial integração do DNA no genoma hospedeiro levando à mutagênese por adição

• Indução de respostas autoimunes (por exemplo, anticorpos anti-DNA patogênicos)

• Indução da tolerância imunológica (por exemplo, onde a expressão do antígeno no hospedeiro pode levar a uma não-responsividade específica a esse antígeno)
   

A vacina atual contra a influenza é uma preparação inativada contendo antígenos das cepas de influenza que são previstas para infectar durante a próxima temporada da doença. Se tal previsão der errado, a vacina é de pouca utilidade. São os antígenos de superfície que mudam como resultado do ressortimento do vírus no reservatório animal (pato) (ver influenza). A vacina é injetada intramuscularmente e provoca uma resposta IgG (anticorpo humoral na circulação). A vacina é protetora porque IgG suficiente atravessa a mucosa dos pulmões onde pode ligar e neutralizar o vírus que entra ligando a antígenos de superfície. Se for utilizada uma vacina de DNA, são produzidos linfócitos T humorais e citotóxicos (CTL), que reconhecem antígenos apresentados por células transfectadas por vacinas. As CTLs são produzidas porque as células musculares infectadas apresentam antígenos de influenza em associação com as moléculas da classe I do MHC. Se o antígeno apresentado é a proteína do nucleocapsídeo (que é uma proteína conservada), isso supera o problema da variação antigênica. Tal abordagem poderia revolucionar a vacina contra a influenza.

Outros estudos têm usado uma mistura de plasmídeos codificando tanto nucleoproteína quanto antígenos de superfície. A proteção por vacinas de DNA também foi demonstrada com raiva, micoplasma e Plasmodium yoelii.  Vacinas anti-HIV também estão sendo testadas. Nos capítulos do HIV,  observou-se que o progresso nas vacinas contra a AIDS tem sido prejudicado pelo fato de que muitas vacinas só provocam anticorpos humorais, enquanto o uso de vacinas contra vírus inteiros (que poderiam provocar respostas CTL) foi rejeitado por causa de outros problemas potenciais. Vacinas à base de plasmídeos podem superar esses problemas.

 

VACINAS DE DNA À BASE DE ADENOVÍRUS

AstraZenica/Oxford University Vaccine: AZD1222, CHADOX1 NCOV-19

A vacina ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) consiste no vetor de adenovírus símio deficiente em replicação ChAdOx1, contendo o gene da glicoproteína S de comprimento completo do SARS-CoV-2, com uma sequência de líder de ativação de plasminogênio tecidual. O ChAdOx1 nCoV-19 expressa sequência codificadora para a proteína S com códon optimizado. Um adenovírus símio em vez de humano é usado porque o uso de adenovírus humano é limitado pela imunidade pré-existente ao vírus dentro da população humana que reduz significativamente a imunogenicidade das vacinas baseadas no vírus humano. Isto não é um problema com o vírus símio porque, embora os adenovírus símios estejam intimamente relacionados com os adenovírus humanos, as regiões hipervariáveis do imunógeno principal são significativamente diferentes do vírus humano, evitando assim a imunidade pré-existente.

Os vetores de adenovírus símios não possuem a região E1 que codifica para proteínas transativadoras virais que são essenciais para a replicação de vírus e para a região E3 codificando para proteínas imunomodulatórias. Esta última deleção permite a incorporação de sequências genéticas maiores no vetor viral.

O adenovírus da vacina é tomado pelas células e é transcrito no núcleo para fazer RNAm que é traduzido para a proteína S.

A eficácia é de até 90%, dependendo da dosagem. Maior eficácia foi encontrada em um subgrupo no qual a primeira de duas doses foi reduzida pela metade. A eficácia média foi de 70,4%.


AD5-NCOV, Convidicea (Cansino Biologics, China)

Esta é outra vacina à base de adenovírus. Baseia-se no vetor de adenovírus humano tipo 5 recombinante deficiente na replicação para induzir uma resposta imune. Mais uma vez, o vírus foi tornado deficiente de replicação pela deleção dos genes E1 e E3. Ele tem codificação para uma proteína S de tamanho completo baseado na sequência do vírus Wuhan-Hu-1 com o gene de peptídeo de sinal ativador de plasminogênio tissular.

GAM-COVID-VAC, Sputnick V (Instituto de Pesquisa de Epidemiologia e Microbiologia de Gamaleya, Rússia)

Gam-COVID-Vac é uma vacina de dois vetores baseada em dois adenovírus humanos modificados contendo o gene que codifica para a proteína S de SARS-CoV-2. A primeira inoculação usa adenovírus 26 (Ad26) como vetor do gene da proteína S, enquanto a segunda usa adenovírus 5 (Ad5). Esta vacina foi mostrada em janeiro de 2021, com 91,6% de eficácia contra o Covid-19 sintomático.

AD26. COV2. S, JNJ-78436735 (Janssen/Johnson e Johnson, Estados Unidos e Bélgica)
Esta vacina é também baseada em um vetor de adenovírus modificado recombinante. Como a vacina Sputnick, ela usa ad26 humana expressando a proteína S, neste caso em uma única inoculação. Ela monta a produção de um forte anticorpo neutralizador e resposta mediada por células. Ela usa a tecnologia AdVac  que aumenta a estabilidade para que a vacina possa ser armazenada a temperaturas de geladeira por pelo menos três meses.

VACINAS de RNAm

As duas primeiras vacinas para COVID-19 aprovadas no final de 2020 foram baseadas em um protocolo no qual a codificação do RNAm para o antígeno de interesse envolvida por um portador lipídico (nanopartícula lipídica) é injetada na pessoa vacinada. O lipídio protege o RNAm das ribonucleases e facilita sua entrada nas células. O RNAm é traduzido a proteína, processado e apresentado ao sistema imunológico da maneira usual. A proteína de interesse é geralmente aquela que se liga ao receptor celular e anticorpos a essa proteína que bloqueiam a interação receptor celular-vírus evitará a infecção e são chamados de anticorpos neutralizantes. No caso das vacinas contra SARS-CoV-2, este é o antígeno S que se liga ao receptor ACE2 humano.

Um grande problema com as vacinas mRNA é sua estabilidade no trânsito a partir do local de fabricação, fora da célula no local da injeção e dentro da célula. O DNA é inerentemente estável dentro da célula, pois deve passar o código genético de célula para célula indefinidamente. Em contraste, os RNAm têm uma vida muito curta em comparação com o DNA. A quantidade de um RNAm depende do equilíbrio entre a taxa de síntese e a taxa de degradação. Muitas proteínas são necessárias apenas por um tempo muito curto, e se seus RNAm fossem muito estáveis o nível de proteínas não poderia ser controlado. Assim, embora todos os RNAm tenham vida curta, muitos são degradados muito rapidamente após a tradução, facilitando respostas rápidas às condições da célula. Os RNAm são degradados por ribonucleases (RNAses). Diferentes RNAm têm diferentes graus de estabilidade resultantes de sua estrutura secundária e da natureza das extremidades da molécula. Estas são conhecidas como elementos cis. Além disso, sua estabilidade também é regulada por fatores de ligação a RNA ou elementos trans. Os elementos cis incluem a cauda 3' poli A e a 5’ metil guanosina (5’Cap). A cauda 3' poli A se liga a proteínas ligadoras a poli-A que estabilizam o RNA. Essas proteínas requerem um certo comprimento de cauda poli A para se ligarem e assim quanto maior a cauda poli A, mais dessas proteínas podem se ligar ao RNA. O RNAm é degradado do final de 3' por exonucleases de 3'-5' e no final de 5' pela remoção do 5’ Cap e pela ação exonucleásica 5'-3'. A atividade endonucleásica também degrada o RNAm e isso pode ser regulado por outras proteínas de ligação a RNA. Sequências ricas em AU na região não traduzida (UTR) de 3' também estão envolvidas na estabilidade.

RNAm também pode ser estabilizado por modificação química das bases do ácido nucleico por si só. Tais modificações incluem metil-adenosina, N-1-metilpseudouridina e pseudouridina (feita de uridina pela pseudouridina-sintetase (figura 13), uma modificação de base que é comum no RNAt e aumenta sua estabilidade. No RNAm, essas bases substituídas melhoram a tradução. Pseudouridina e N-1-metilpseudouridina reprimem gatilhos de sinalização intracelular para ativação da proteína cinase R que está envolvida na estabilidade do RNAm. É claro que tais modificações não devem alterar a fidelidade da tradução da mensagem.

As vacinas de RNAm são feitas pela transcrição de uma proteína codificada em um plasmídio reconhecida por um anticorpo neutralizante, no caso de uma vacina Covid-19, esta é a proteína S. O plasmídeo, que contém as sequências de promotores apropriadas, é linearizado e transcrito in vitro usando uma RNA polimerase de fago T7, T3 ou Sp6. O produto resultante contém uma fase de leitura aberta que codifica para a proteína S ladeada por UTRs  5' e 3', uma 5' metil guanina Cap e uma cauda poli A. Isto é o que é usado como vacina.

A Figura 14 mostra uma maneira de isso ser feito em um sistema da AmpTec. O gene da proteína S é clonado em um local de inserção em um plasmídeo m13 junto com um promotor T7 (A). Um primer sentido complementar ao final da sequência M13 (Pri) e um segundo primer reverso complementar ao final do gene S são usados (B). Este último primer inclui uma sequência poly T, geralmente em torno de 120 nucleotídeos que não hibridiza com qualquer sequência m13. Utilizando PCR, a estrutura de DNA mostrada em C é produzida. Esta é então usada na transcrição in vitro do promotor T7 para formar o RNAm poliadenilado mostrado em D. A transcrição in vitro pode ser realizada na presença de nucleotídeos modificados, como pseudouracil e/ou N6-metil adenosina, 5-metil citidina e outros. Estes RNAm modificados são muito mais estáveis do que os RNAm normais e são altamente traduzíveis dando à vacina uma eficácia muito maior.

A proteína resultante é processada da maneira normal através da via exócítica com todas as modificações pós-tradução usuais, incluindo glicosilação e transportada para a superfície celular. Como descrito acima, a proteína também pode ser clivada por proteases para formar pequenos peptídeos que podem ser apresentados na superfície das células ao sistema imunológico. A célula possui mecanismos antivirais para detectar e degradar RNAs estranhos e medidas são tomadas para minimizar isso.

Mesmo com modificações de nucleotídeos, é provável que o RNAm nu seja rapidamente degradado quando injetado na pessoa vacinada. Além disso, o RNAm deve atravessar a membrana celular para ter acesso à máquinária de tradução à proteínas da célula. Ambos os problemas podem ser resolvidos encapsulando o RNAm em um envelope lipídico (uma nanopartícula lipídica ou liposoma) que ajuda a vacina de RNAm a entrar no citoplasma ao sair do endosomo antes de ser degradado no lisossomo.

As vacinas iniciais de RNAm contra o Covid da BioNtec e Moderna usam uma tecnologia semelhante à anterior. Uma modificação que pode muito bem ser usada em futuras vacinas de RNAm é fazer uma vacina de RNAm que contenha não apenas RNAm para a proteína de escolha (por exemplo, a proteína S do SARS-CoV-2), mas também RNAm para uma RNA polimerase dependente de RNA (replicase) viral. Quando este tipo de vacina de RNAm for injetado em uma pessoa e entrar em uma célula, ela será traduzida à proteína S e à replicase (que pode ser codificada no mesmo RNAm ou em um segundo RNAm). A replicase viral pode reconhecer sinais de replicação virais incluídos nos RNAm da vacina e pode então amplificar o impacto da vacina de RNA, fazendo mais cópias do RNAm e, portanto, mais da proteína. Uma vez que agora há mais da vacina RNAm na célula do que foi originalmente entregue ao citoplasma, isso é conhecido como a abordagem auto amplificadora (do inglês Self-amplifying, SA) do RNAm. 

Tozinameran (BNT162B2. Nome da marca: Comirnaty) Vacina Pfizer-BioNTech Covid-19

Tozinameran foi a primeira vacina RNAm a ser aprovada. Em ensaios clínicos sua eficácia é de cerca de 95%, 28 dias após a primeira dose e é bem tolerada. Em um dos ensaios iniciais, houve 170 casos confirmados de Covid-19, dos quais 162 estavam no grupo placebo e apenas 8 no grupo vacinal. É dado em duas doses, com três semanas de diferença. Não foi avaliada para infecção assintomática. Parece ser eficaz contra as variantes descritas acima. Esta vacina deve ser armazenada e transportada a -70 C.

Contém (Programa de nomes não proprietários da OMS):

Uma estrutura modificada de 5'-cap1 (m7G+m3'-5'-ppp-5'-Am)

Regão 5'-não-traduzida derivada do RNA da alfa-globina humana com uma sequência Kozak otimizada. Esta última garante que a proteína seja corretamente traduzida pelo ribossomo e funcione como o local de iniciação da tradução na maioria dos RNAm eucariotas.

O peptídio sinal da glicoproteína S para direcionar o complexo nascente proteína/ribossomo para o receptor de sinal na superfície citoplasmática da membrana do retículo endoplasmático rugoso. Este guia a translocação da proteína para a orientação correeta no retículo endoplasmático.

A sequência com códons optimizados que codifica para a proteína S completa do SARS-CoV2 , contém duas mutações: K986P e V987P. Estas alteram o dobramento da proteína S de modo que ela adote uma conformação pré-fusão antigenicamente ideal. Todas as uridinas são substituídas por resíduos de 1-metil-3'-pseudouridina (Ψ) (figura 15) que são, no entanto, traduzidos eficientemente.

No final da sequência de codificação estão dois Códons de parada ΨGA.

A região não traduzida de 3' compreende dois elementos de sequência que conferem estabilidade ao RNA e alta expressão proteica.

Uma cauda poli-A de 110 nucleotídeos consistindo em um trecho de 30 resíduos de adenosina, seguido por uma sequência linker de 10 nucleotídeos e outros 70 resíduos de adenosina.

Além disso, a vacina contém lipídios que compõem as nanopartículas lipídicas sólidas que encapsulam o RNAm (ALC-0315 = ((4-hidroxibutil)azanediil)bis(hexano-6,1-diil)bis(2-hexildecanoato); ALC-0159 = 2-[(polietileno glicol)-2000]-N,N-ditetradecylacetamida; 1,2-Distearoil-sn-gliceo-3-fosfocolina; e colesterol. Além disso, a vacina contém água, sacarose, fosfato de sódio dibásico desidratado, fosfato de potássio monobásico, cloreto de potássio e cloreto de sódio.

Vacina Moderna. RNA1273m

A vacina Moderna também é um RNAm consistindo em uma mensagem sintética que codifica a glicoproteína de pré-fusão estabilizada da espícula do vírus SARS-CoV-2. A estabilização da pré-fusão é alcançada pela substituição de duas prolinas como na vacina BioNTech.

Mais uma vez, o RNAm é feito por transcrição de um promotor T7 em uma reação na qual a UTP foi substituída por 1-metilpseudoUTP. Além do RNAm, a vacina contém lipídios para formar uma nanopartícula lipídica: (SM-102, 1,2-dimiristoil-rac-gliceo3-metoxipolietileno glicol-2000 [PEG2000-DMG], colesterol, e 1,2-distearoil-snglicero-3-fosfocolina) e, trometamina, cloridrato trometamina, ácido acético, acetato de sódio, sacarose e água.

A eficácia do 1273m é de cerca de 94,1%, semelhante à vacina BioNTec. Em um estudo inicial, houve 196 casos confirmados de Covid-19, dos quais 185 estavam no grupo placebo e 11 no grupo de vacinas.

Ele tem a vantagem sobre este último em que a formulação de nanopartículas lipídicas diferentes permite que ela seja armazenada e transportada a 2-8C, em vez do -70C da vacina BioNTec. É administrado em duas doses, com quatro semanas de diferença.

OUTRAS VACINAS COVID-19

Na corrida para desenvolver vacinas para o COVID-19, muitas estratégias mais antigas que mostraram sucesso no passado também foram utilizadas. Estas incluem vacinas de subunidades, uma abordagem semelhante à usada para desenvolver as vacinas altamente bem sucedidas para hepatite B, e partículas de vírus inativadas, uma abordagem usada pela primeira vez para a vacina de pólio de Salk.

Vacina de subunidade: NVX-CoV2373, Novavax
A vacina Novavax (NVX-CoV2373) é baseada em tecnologia mais antiga usando proteína   S do SARS-CoV-2 purificada com um adjuvante Matrix M.  Em ensaios clínicos, produziu altos níveis de anticorpos anti-proteína S e foi ordenado por vários governos como parte de sua estratégia anti-Covid-19. O gene da proteína S é inserido em um baculovírus. Os Baculoviridae são uma família de vírus de DNA circular de fita dupla (80-180 pares de bases) que infectam insetos e artrópodes. O baculovírus modificado é então usado para infectar células de insetos (geralmente células Sf9, isoladas de Spodoptera frugiperda, a lagarta do cartucho) que faz a proteína S. Esta forma trímeros nativos na superfície de células infectadas. Estas proteínas são extraídas e associadas a nanopartículas lipídicas para que a proteína S seja apresentada ao sistema imune de forma semelhante às da superfície de uma célula infectada. Um adjuvante é incluído na vacina extraído de  Quillaja saponaria, a casca de sabão (que, como o nome indica pode ser usado como sabão). No caso das vacinas, estimula a atração de células imunes ao local da injeção onde respondem de forma mais eficaz. As propriedades adjuvantes vêm de saponinas (triterpene glicosides). As nanopartículas contendo a proteína S são tomadas por células que apresentam antígenos, as proteínas são clivadas a peptídeos e apresentadas na superfície da célula em associação com o MHC às células T e B.

Os testes da fase 3 mostraram que esta vacina tem 89% de eficácia contra o Covid-19 e parece fornecer forte imunidade contra as variantes do Reino Unido e da África do Sul.

Partículas de vírus inativadas: Vacina valneva (VLA 2001)
Esta usa uma tecnologia de vacina ainda mais estabelecida semelhante à usada na vacina contra a poliomielite de Salk, que é o uso de partículas inteiras inativadas do vírus. O vírus é cultivado em células de rim Macaco Verde Africano (Vero), purificados e inativados com um agente como a formalina. A vacina também contém adjuvantes alum e CpG 1018. CpG 1018 é um agonista de receptor tipo toll 9 (TLR9).

Há uma série de outras vacinas SARS-CoV-2 em ensaios fase I e II que usam partículas de vírus inteiros inativadas por formalina (Sinovac e Sinopharm)

 

POR QUE PRECISAMOS DE DUAS INOCULAÇÕES DE VACINAS? 

A maioria das vacinas desenvolvidas contra o SARS-CoV-2 requer duas vacinas. Isso é por causa da maneira como o sistema imunológico responde a um patógeno estranho, como um vírus infectante.

Inicialmente, é importante suprimir a infecção impedindo-o de entrar nas células e se replicar. A infecção por um vírus ligado ao seu receptor na superfície da célula (ACE2 no caso do SARS-CoV-2) desencadeia uma resposta inicial na qual linfócitos B (plasmócitos) produzem anticorpos neutralizantes que se ligam à superfície do organismo invasor, assim, no caso do SARS-CoV-2, bloqueando a ligação da proteína S do vírus ao ACE2. A resposta inicial de anticorpos, no entanto, rapidamente diminui, mas algumas das células B se diferenciam em células B de memória que sobrevivem por muito tempo e se mudam para a periferia do corpo. Aí eles serão mais propensos a encontrar mais antígenos durante uma segunda exposição. Quando isso acontece, eles se proliferam e se diferenciam em mais plasmócitos B, que então respondem ao antígeno produzindo mais anticorpos. As células B de memória podem sobreviver por muitos anos para que sejam capazes de responder a múltiplas exposições ao mesmo antígeno.

Durante a primeira fase da resposta imune, as células imunes também secretam citocinas que recrutam outras células imunes para o local da infecção, entre as quais estão células T CD4-positivas e citotóxicas (células T assassinas) que reconhecem e matam células infectadas pelo vírus. Como acontece com as células B, algumas células T se diferenciam em células de memória que podem reativar e proliferar em resposta à nova exposição ao antígeno original. Essas células T de memória também podem permanecer no corpo por muitos anos (e talvez por toda a vida).

Uma vez que apenas um pequeno número de células T de memória são feitas como resultado da exposição inicial, uma segunda exposição ao antígeno (infecção ou inoculação) é necessária para aumentar seus níveis. Assim, com as vacinas de RNAm SARS-CoV-2, a proteção começa cerca de 12 dias após a primeira inoculação e sobe para cerca de 50% de eficácia. Após uma segunda injeção três a quatro semanas depois, começa a segunda fase da resposta imune, as células B e T aumentam e a eficácia sobe para cerca de 95%.

  Figura 13 Estrutura da Pseudouridina e Uridina

  Figura 14 Transcrição de uma molécula de RNAm de vacina de um construto de DNA plasmidial.

Figura 15
1-metilpseudouridina. Um grupo de metila extra é adicionado enzimaticamente à base do pseudouracil.

RECURSOS WEB
Referência de morbidade anual do século XX e morbidade provisional de 1998 de nove doenças com vacinas recomendadas antes de 1990 para uso universal em crianças nos Estados Unidos
MMWR/CDC

 

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CDC

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