Pesquisadores do MIT, do Ragon Institute do MGH, do MIT e de Harvard desenvolveram uma vacina que induz uma forte resposta de anticorpos contra o SARS-CoV-2 usando uma partícula de entrega semelhante a um vírus feita de DNA.

A vacina, que foi testada em camundongos, consiste em uma estrutura de DNA com muitas cópias de antígenos virais. A vacina, chamada de vacina particulada, imita a estrutura do vírus. A maior parte dos trabalhos anteriores sobre vacinas particuladas baseou-se em estruturas proteicas, mas as proteínas utilizadas nestas vacinas geram frequentemente respostas imunitárias desnecessárias que desviam o sistema imunitário do seu alvo.

Em estudos em ratos, os investigadores descobriram que as estruturas de ADN não induziam uma resposta imunitária, permitindo ao sistema imunitário concentrar a resposta de anticorpos no antigénio alvo.

“O que descobrimos neste trabalho é que o DNA não induz anticorpos que desviem a atenção da proteína em questão”, disse Mark Bathe, professor de bioengenharia no MIT. “É concebível que as células B e o sistema imunológico estejam sendo totalmente treinados no antígeno alvo, e é exatamente isso que você deseja – ter o sistema imunológico focado no antígeno de interesse”.

Os investigadores dizem que esta abordagem, que estimula fortemente as células B, as células que produzem anticorpos, poderia facilitar o desenvolvimento de vacinas contra vírus difíceis de atingir, como o VIH, a gripe e o SARS-CoV-2. Ao contrário das células T estimuladas por outros tipos de vacinas, estas células B podem durar décadas, proporcionando proteção a longo prazo.

“Estamos interessados ​​em explorar se podemos permitir que o sistema imunitário gere níveis mais elevados de imunidade contra agentes patogénicos contra os quais as abordagens tradicionais de vacinas protegem, como a gripe, o VIH e o SARS-CoV-2”, disse Daniel Ringwood, professor associado da Harvard Medical School e investigador principal do Ragon Institute. “Essa ideia de dissociar a resposta a um antígeno alvo da própria plataforma é um truque imunológico potencialmente poderoso que agora podemos aproveitar para ajudar a mover essas decisões de direcionamento imunológico em uma direção mais direcionada”.

Bathe, Lingwood e Aaron Schmidt, professor associado da Harvard Medical School e investigador principal do Ragon Institute, são autores seniores do artigo, que foi publicado hoje (30 de janeiro) na revista Nature Communications. Os principais autores do artigo incluem o ex-pós-doutorado do MIT Eike Christian Wamhoff, o pós-doutorado do Ragon Institute Larance Lonza, o ex-aluno de pós-graduação de Harvard Jared Feldman, o estudante de pós-graduação do MIT Grant Knapp e o ex-aluno de pós-graduação de Harvard Blake Hauser.

As vacinas particuladas normalmente consistem em uma nanopartícula de proteína que é estruturalmente semelhante a um vírus e pode transportar muitas cópias de um antígeno viral. Esta alta densidade de antígenos produz uma resposta imunológica mais forte do que as vacinas tradicionais porque o corpo a percebe como semelhante ao vírus real. Vacinas particuladas foram desenvolvidas contra alguns patógenos, incluindo hepatite B e papilomavírus humano, e uma vacina particulada contra SARS-CoV-2 foi aprovada para uso na Coreia do Sul.

Estas vacinas são particularmente boas na ativação de células B, fazendo com que produzam anticorpos específicos para os antígenos da vacina. “Muitas pessoas no campo da imunologia estão muito interessadas em vacinas particuladas porque podem produzir uma forte imunidade humoral, que é uma imunidade baseada em anticorpos, que é diferente da imunidade baseada em células T, e as vacinas de mRNA parecem estimular mais fortemente a imunidade das células T”, disse Bathe.

Uma desvantagem potencial desta vacina, no entanto, é que as proteínas utilizadas nas estruturas muitas vezes estimulam o corpo a produzir anticorpos contra as estruturas. Isso distrai o sistema imunológico de montar uma resposta robusta como deveria, disse Bhatt.

“A neutralização do vírus SARS-CoV-2 requer uma vacina que gere anticorpos contra a porção do domínio de ligação ao receptor da proteína do pico viral”, disse ele. “Quando esses anticorpos são exibidos em partículas baseadas em proteínas, o sistema imunológico reconhece não apenas a proteína do domínio de ligação ao receptor, mas também todas as outras proteínas que não são relevantes para a resposta imune que está tentando provocar”.

Outra desvantagem potencial é que se a mesma pessoa receber mais de uma vacina transportada pela mesma estrutura proteica, como uma vacina contra o SARS-CoV-2 e depois uma vacina contra a gripe, é provável que o seu sistema imunitário reaja imediatamente à estrutura proteica porque já estão preparados para reagir a ela. Isto pode enfraquecer a resposta imunitária ao antigénio contido na segunda vacina.

“Se você usasse partículas à base de proteínas para imunizar contra um vírus diferente, como a gripe, então o sistema imunológico ficaria obcecado com a estrutura proteica subjacente que já viu e à qual gerou uma resposta imunológica”, disse Bathe. “Isso poderia reduzir a qualidade da resposta de anticorpos do corpo ao antígeno real”.

Como alternativa, o laboratório de Bathe vem desenvolvendo andaimes feitos com origami de DNA, método que permite o controle preciso da estrutura do DNA sintético e permite aos pesquisadores anexar várias moléculas, como antígenos virais, em locais específicos.

Num estudo de 2020, Bart e Darrell Irvine, professor de bioengenharia e ciência e engenharia de materiais no MIT, descobriram que uma estrutura de ADN contendo 30 cópias de um antigénio do VIH poderia gerar uma forte resposta de anticorpos em células B cultivadas em laboratório. Essa estrutura é a melhor escolha para ativar células B porque é muito semelhante à estrutura dos vírus em nanoescala, que apresentam muitas cópias de proteínas virais em suas superfícies.

"Este método é baseado no princípio básico do reconhecimento do antígeno das células B, que é que se o antígeno for exibido em uma matriz, ele pode promover a resposta das células B e aumentar a quantidade e a qualidade da produção de anticorpos", disse Lingwood.

No novo estudo, os pesquisadores mudaram para um antígeno composto pela proteína de ligação ao receptor da proteína spike da cepa original do SARS-CoV-2. Quando injetaram a vacina nos camundongos, descobriram que eles desenvolveram altos níveis de anticorpos contra a proteína spike, mas não quaisquer anticorpos contra a estrutura de DNA.

Em contraste, as vacinas baseadas numa proteína de suporte chamada ferritina e revestidas com antigénios SARS-CoV-2 produziram muitos anticorpos contra a ferritina e o SARS-CoV-2.

“As próprias nanopartículas de DNA não são imunogênicas”, disse Lingwood. "O uso de uma plataforma baseada em proteínas gerará respostas de anticorpos de títulos igualmente elevados à plataforma e ao antígeno de interesse, o que complica a reutilização da plataforma à medida que o corpo desenvolve uma memória imunológica de alta afinidade."

A redução destes efeitos fora do alvo também poderia ajudar os cientistas a atingir o seu objectivo de desenvolver uma vacina que induza anticorpos amplamente neutralizantes contra qualquer variante do SARS-CoV-2 ou mesmo todos os coronavírus, o subgénero de vírus que inclui o SARS-CoV-2 e os vírus que causam a SARS e a MERS.

Para este fim, os investigadores estão a explorar se uma estrutura de ADN com múltiplos antigénios virais diferentes anexados pode induzir anticorpos amplamente neutralizantes contra o SARS-CoV-2 e vírus relacionados.

Fonte compilada: ScitechDaily