Micrografia eletrônica de transmissão de vírus da gripe, que pode causar gripe sazonal ou pandêmica. Crédito: Gopal Murti/SPL
Flu shots podem ser difíceis de vender ao público. Mesmo uma infecção de gripe comum pode ser debilitante para pessoas saudáveis, e letal para aqueles que são idosos ou frágeis, por isso as vacinas são importantes. O problema é que as vacinas contra a gripe têm um desempenho inconsistente. “Em uma boa estação, temos até 60% de eficácia, mas em anos ruins e inadequados pode chegar a 10% ou 20%”, diz Barney Graham, vice-diretor do Centro de Pesquisa de Vacinas do Instituto Nacional de Alergias e Doenças Infecciosas (NIAID) dos EUA em Bethesda, Maryland.
As vacinas atuais contra a gripe fornecem proteção apenas contra as cepas às quais foram combinadas, por isso uma vacina contra a gripe ‘universal’ que fornece proteção mais ampla contra a maioria dos vírus da gripe tem sido um sonho de longa data. A pandemia de gripe suína de 2009, que pegou a comunidade de saúde pública desprevenida e ceifou a vida de até meio milhão de pessoas em todo o mundo, deu nova urgência ao assunto.
“A pandemia de 2009 tornou óbvio e claro que não tínhamos soluções suficientemente boas para as vacinas contra a gripe”, diz Graham. “Nós conhecíamos o vírus, mas não fomos capazes de fazer vacinas suficientes rapidamente”. A fabricação mais eficaz é uma solução, mas uma única inoculação que proteja tanto contra as cepas sazonais quanto as emergentes teria um impacto muito maior.
Felizmente, o momento da pandemia coincidiu com um grande progresso no desenvolvimento de tecnologias para investigar a resposta humana à gripe. “Por volta de 2008 ou 2009, as pessoas começaram a encontrar alguns anticorpos amplamente neutralizantes contra o vírus da gripe”, diz Ian Wilson, biólogo estrutural especializado em desenvolvimento de vacinas no Scripps Research Institute em La Jolla, Califórnia. “Quando as pessoas começaram a procurar, muitos mais foram descobertos”
Agora, cerca de 100 anos após a pandemia de ‘gripe espanhola’ de 1918, que matou cerca de 50 milhões de pessoas, múltiplos programas de vacinação universal estão demonstrando promessa tanto em testes pré-clínicos como clínicos. Mas resta saber se algum acabará por proporcionar a ampla proteção que os clínicos procuram.
Um vírus variável
Peter Palese, microbiologista da Escola de Medicina Icahn no Monte Sinai, em Nova York, acredita que as vacinas contra a gripe de hoje são alvo de demasiadas críticas. “São vacinas bastante boas, mas não são perfeitas”, diz ele. O principal problema, acrescenta ele, é que elas provocam uma resposta imunológica focada contra um alvo móvel.
Humans são afetados por dois tipos principais de gripe. O Influenza A e B podem ambos contribuir para a gripe sazonal, mas alguns subtipos de influenza A infectam preferencialmente hospedeiros animais. Por vezes, estes subtipos adquirem abruptamente a capacidade de infectar humanos, levando a pandemias como a que ocorreu em 2009. A cada ano a vacina contra a gripe sazonal é projetada para cobrir duas cepas de influenza A e B cada uma, com base no melhor palpite informado da comunidade de saúde pública sobre quais cepas serão dominantes naquele ano.
Todos os vírus da gripe são cravejados com centenas de estruturas moleculares formadas por uma proteína multifuncional chamada hemaglutinina. A hemaglutinina ajuda o vírus a se ligar e penetrar nas células hospedeiras. Ela compreende uma cabeça volumosa presa ao vírus por um talo esguio. A maior parte da resposta imunológica é dirigida à cabeça porque está altamente exposta, mas também há evidências de que a cabeça contém características que, de preferência, provocam uma forte resposta de anticorpos. “Há loops estruturados e os anticorpos reconhecem facilmente loops que se destacam assim”, explica James Crowe, diretor do Centro de Vacinas Vanderbilt em Nashville, Tennessee. Infelizmente, esses elementos imunodominantes também são altamente variáveis entre as cepas.
Os vírus da gripe A são particularmente diversos. Eles são classificados por números baseados no subtipo da proteína hemaglutinina (H) e uma segunda proteína viral conhecida como neuraminidase (N), com variação ainda maior observada entre esses subtipos. Por exemplo, a pandemia de 2009 surgiu de uma nova estirpe do subtipo H1N1. A extensão da variabilidade da hemaglutinina significa que uma má seleção de cepa pode deixar os receptores em grande parte desprotegidos – e até mesmo uma boa vacina oferece proteção limitada contra futuras cepas. “Em dois anos, o vírus pode mudar novamente para que possamos ser reinfectados e contrair doenças”, diz Palese.
Outra complicação na busca de uma vacina universal contra a gripe é o facto de o nosso sistema imunitário ser fortemente influenciado pelos seus primeiros encontros com a gripe através de um fenómeno chamado imprinting – ou, como já foi apelidado, ‘pecado antigénico original’. Isto significa que os indivíduos têm uma forte resposta de anticorpos aos vírus com características moleculares compartilhadas pela cepa encontrada durante sua primeira exposição, mas eles essencialmente começam do zero quando expostos a cepas distantemente relacionadas pela primeira vez. “Não é que você não possa ver o segundo vírus – é como se você fosse um bebê e o estivesse vendo pela primeira vez”, diz Crowe.
Imprinting é uma espada de dois gumes porque a exposição precoce à estirpe certa poderia teoricamente produzir uma proteção de longo alcance e vigorosa em resposta à vacinação. Mas se o primeiro encontro de uma criança com influenza for com uma linhagem relativamente incomum ou atípica, a vacinação pode se mostrar menos eficaz em termos de despertar uma imunidade amplamente protetora.
Estabilidade de rastreamento
Uma vacina que focalize a resposta imunológica em um alvo mais estável sobre o vírus poderia superar o problema da diversidade viral. Os pesquisadores sabem que tais alvos existem há décadas. Em 1983, Palese e seus colegas determinaram que o domínio do talo da hemaglutinina é tão semelhante entre as cepas que os anticorpos podem reconhecer características físicas específicas, conhecidas como epitopes, das proteínas da hemaglutinina de múltiplos subtipos de influenza. Infelizmente, o talo é algo como uma flor de parede imunológica, ofuscada pela influência da cabeça. “Nós projetamos epitopes no talo e os mesmos epitopes na cabeça, e obtemos uma resposta muito melhor aos epitopes na cabeça”, diz Palese. Mas a imunidade ainda pode emergir naturalmente em alguns casos, e uma série de anticorpos específicos do talo foram isolados de doadores humanos em 2008 e 2009.
Uma vacina de nanopartículas compreendendo um núcleo de ferritina (azul) com oito antígenos do talo da hemaglutinina (amarelo).Crédito: NIAID/NIH; Vacina projetada por J. Boyington & B. Graham no NIAID Vaccine Research Center; Estrutura derivada por A. Harris & J. Gallagher no NIH Laboratory of Infectious Diseases.
Mais recentemente, vários grupos de pesquisa desenvolveram múltiplas estratégias de vacina para provocar seletivamente uma resposta específica ao caule. A equipe de Graham no NIAID, por exemplo, empreendeu um processo cuidadoso de engenharia de proteínas uma versão autônoma do caule de um vírus da gripe H1. “Levou-nos cerca de sete ou oito anos para o conceber e estabilizar o suficiente para manter as superfícies e estruturas certas”, diz Graham. Os pesquisadores posteriormente geraram nanopartículas exibindo múltiplas cópias destes caules projetados e mostraram1 que estes poderiam gerar forte proteção contra subtipos inteiramente diferentes do Influenza A, como o H5 – pelo menos em modelos animais. Este projeto de vacina está agora passando por um ensaio clínico fase I e poderia, em princípio, conferir proteção contra muitos dos mais proeminentes subtipos de vírus pandêmicos. Uma nova construção do caule de hemaglutinina desenvolvida pela NIAID poderia levar a uma proteção ainda mais ampla contra os subtipos restantes.
Palese e Florian Krammer, um virologista que também está no Monte Sinai, desenvolveram uma abordagem alternativa para estimular a imunidade específica do caule. Eles geraram múltiplos vírus influenza com proteínas de hemaglutinina quimérica em que o mesmo domínio do talo é emparelhado com vários domínios exóticos da cabeça de subtipos de vírus que infectam principalmente aves e, portanto, é improvável que desencadeiem uma resposta tendenciosa de impressão em humanos. “Se você então revacinar com uma vacina que tenha o mesmo talo, mas uma cabeça completamente diferente, a memória imunológica contra o talo poderia ser estimulada”, explica Krammer.
Esta abordagem usa toda a partícula do vírus, criando o potencial de obter reconhecimento imunológico paralelo de outros antígenos da gripe. Com base em evidências promissoras de proteção cruzada contra diversos subtipos de influenza A em animais, a equipe do Monte Sinai está agora conduzindo testes de fase I para explorar a segurança e eficácia da vacina em humanos.
Esconder fraquezas
Inspirado pela descoberta de anticorpos de talo de proteção cruzada na natureza, vários grupos de pesquisa têm lançado a rede mais ampla para encontrar mais moléculas desse tipo. “Usamos todos os tipos de doadores – pessoas que estão ativamente doentes, pessoas que se recuperaram da gripe aviária, ou vamos a outros países para encontrar doadores com exposição a cepas incomuns”, diz Crowe. Depois de isolar as células B produtoras de anticorpos desses indivíduos, os pesquisadores podem traçar um perfil abrangente dos alvos específicos da gripe que provocam uma resposta imunológica natural e identificar anticorpos que possam ter amplas capacidades de neutralização de infecções.
Esses estudos revelaram que mesmo no domínio variável da cabeça da hemaglutinina existem elementos estruturais que são consistentes em todos os subtipos da gripe. Em 2012, pesquisadores do Scripps e do Janssen’s Crucell Vaccine Institute em Leiden, na Holanda, identificaram2 um anticorpo chamado CR9114, que exibiu uma amplitude de reconhecimento sem precedentes. “Isso pode se ligar tanto à gripe A quanto à gripe B”, diz Wilson, que ajudou a caracterizar o anticorpo. Este anticorpo está agora sendo usado para identificar epitopes alvo na hemaglutinina que podem ser explorados para alcançar uma neutralização abrangente do vírus tanto para prevenção como para tratamento.
Em alguns casos, estas buscas revelaram vulnerabilidades inesperadas no vírus. A hemaglutinina normalmente se reúne em complexos altamente estáveis de três moléculas estreitamente acopladas, mas Crowe e Wilson descobriram3 este ano que estes trimers ocasionalmente se abrem para expor um ponto fraco ao qual os anticorpos podem se ligar, potencialmente frustrando a infecção por uma ampla gama de vírus da gripe A. “Esta interface de aparador é um novo epitópo universal da gripe, e todos estão ficando loucos por ele”, diz Crowe. “Nem sequer é claro como funciona, mas funciona claramente em animais”
Muita da variabilidade entre os vírus da gripe é apenas superficial. Sonde mais profundamente dentro da partícula do vírus e você encontrará uma maior similaridade nas proteínas essenciais. Estes estão além do alcance dos anticorpos, mas podem ser reconhecidos pelas células T – um elemento do sistema imunológico que pode visar e eliminar as células infectadas pelo influenza, que apresentam assinaturas peptídeas de seus intrusos virais.
Até agora, os anticorpos têm sido o foco principal da comunidade vacinal, pois representam uma primeira linha crucial de defesa contra as partículas de vírus circulantes, mas as células T fornecem proteção crítica ao conter a infecção uma vez que ela está em andamento. “As pessoas são expostas e infectadas a cada dois ou três anos, em média”, diz Sarah Gilbert, que dirige o desenvolvimento de vacinas no Instituto Jenner da Universidade de Oxford, no Reino Unido. “A grande maioria dessas infecções são assintomáticas ou leves”, diz ela, “e a razão é que as pessoas têm uma resposta de células T que é forte o suficiente para protegê-las”
Pesquisa no Centro de Vacinas Vanderbilt estuda a resposta imunológica ao vírus da gripe.Crédito: Anne Rayner, Vanderbilt Univ.
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Em geral, a resposta das células T verdadeiramente protectora implica o despertar das células T de memória que se formaram após uma exposição anterior. A equipe de Gilbert usa um vírus de vacina aleijado que pode infectar células humanas e que sintetiza duas proteínas de influenza estimulantes da imunidade diferentes, mas que é incapaz de replicação posterior. “Com uma única dose, vimos um aumento nas respostas de células T pré-existentes entre oito e dez vezes em humanos”, diz Gilbert. Ela acrescenta que as proteínas-alvo são 90% idênticas entre os vírus da gripe A, oferecendo o potencial para uma ampla proteção contra cepas pandêmicas.
A vacina de Gilbert está passando por dois testes fase II sob a orientação da Vaccitech, uma empresa que ela co-fundou em Oxford. Uma potente resposta de células T também parece contribuir para a aparente proteção cruzada oferecida por uma vacina contra a gripe de replicação-defectiva da FluGen, com sede em Madison, Wisconsin, que relatou sucesso em um recente ensaio clínico de fase II.
Trials and tribulations
Even com várias séries promissoras de ensaios em humanos em andamento, o caminho para a clínica continua repleto de dificuldades. Ratos são frequentemente usados para estudos precoces do desenvolvimento pré-clínico de vacinas, mas Palese aponta que eles não são um reservatório natural para o vírus da gripe. Muitos pesquisadores, portanto, mudam rapidamente para o uso de furões para testar seus candidatos à vacina, porque eles são amplamente suscetíveis à gripe e são fisiologicamente mais parecidos com humanos, já que os furões têm um trato respiratório mais longo do que os ratos. Ambas as espécies têm vida curta, no entanto, dificultando o estudo dos efeitos de uma vacina em muitas rodadas de exposição à influenza.
Gilbert começou a trabalhar com porcos em colaboração com o Pirbright Institute, perto de Woking, Reino Unido. Esta espécie de vida longa poderia servir tanto como um caso de teste útil como um beneficiário importante para as vacinas. “O tracto respiratório superior do porco é muito semelhante ao humano e eles tendem a ser infectados com os mesmos vírus”, diz ela. “E há uma necessidade de vacinas contra a gripe em suínos – pensa-se que o vírus pandémico H1N1 2009 veio de suínos”
Krammer também utilizou os suínos como modelo, mas diz que o seu grande tamanho os torna difíceis de utilizar rotineiramente na pesquisa”. Além disso, ele hesita em tirar demasiadas conclusões de qualquer modelo animal: “Você pode usá-los para selecionar os candidatos e por segurança, mas com as vacinas universais contra a gripe, o modelo animal final é o Homo sapiens”
A prova final de qualquer vacina contra a gripe é a proteção contra doenças em ensaios clínicos. Mas, para uma suposta vacina universal, tais testes são mais complicados. Um número crescente de grupos está usando testes de “desafio humano”, nos quais voluntários saudáveis são deliberadamente expostos a uma determinada cepa de influenza após a vacinação. Esta abordagem permite que os ensaios mais rápidos com coortes menores e condições de exposição definidas – baixando o custo do ensaio – e também permite que os investigadores escolham à mão os vírus contra os quais desejam proteger.
Mas os ensaios de desafio também têm os seus críticos. “Não é uma infecção natural. Você tem que inocular pessoas com um milhão ou até dez milhões de partículas de vírus”, diz Krammer, “e não parece funcionar como uma infecção natural”. Estes ensaios também deixam de fora pessoas muito jovens e muito velhas, que são os grupos mais vulneráveis à gripe.
Outro problema é que a US Food and Drug Administration ainda requer um ensaio no mundo real antes de dar a aprovação, e estes são difíceis e caros. Eles exigem milhares de participantes para garantir que um número suficiente de pessoas esteja exposto à gripe, e eles devem abranger várias estações para demonstrar eficácia contra múltiplas cepas ou subtipos de vírus.
Muitos pesquisadores acadêmicos dizem que mesmo embarcar em um ensaio clínico pode representar um desafio quase intransponível, porque exige acesso a instalações de produção sofisticadas que atendam à alta fasquia dos bons padrões de fabricação. “Mesmo que seja uma construção simples, estamos falando de pelo menos um ano para fazê-la e de um custo de aproximadamente US$ 1 milhão a US$ 2 milhões”, diz Krammer. Algumas grandes empresas como a GlaxoSmithKline e a Janssen fizeram esses investimentos, mas obter tanto financiamento de órgãos públicos ou privados está longe de ser fácil. Gilbert lutou durante cinco anos para obter financiamento antes de lançar sua empresa, o que levantou o capital necessário para trazer o programa de vacinas de seu laboratório para os ensaios da fase II.
Mais investimento pode estar a caminho. Nos últimos anos, tanto a NIAID quanto a Autoridade de Pesquisa e Desenvolvimento Biomédico Avançado dos EUA priorizaram o desenvolvimento de uma vacina universal, e o Projeto de Lei & Fundação Melinda Gates juntou forças com organizações governamentais e não governamentais para formar o Global Funders Consortium for Universal Influenza Vaccine Development.
Aumentar a fasquia
As vacinas que estão sendo desenvolvidas agora prometem uma proteção muito mais ampla do que as vacinas sazonais atuais, mas ficam bem aquém de serem verdadeiramente universais. A Organização Mundial de Saúde (OMS) ainda vê um valor considerável em tais vacinas, e pediu uma vacina que previna doenças graves de todas as formas de influenza A até 2027, o que evitaria pandemias. Mas Krammer aponta que as infecções sazonais da gripe B também podem infligir um grave número de mortes, e tanto ele como Palese têm focado seus locais na verdadeira universalidade. “Acho que a OMS está tornando a fasquia muito baixa”, diz Palese. “Nós realmente deveríamos estar tentando almejar alto”
Proteção universal não precisa implicar na eliminação de todos os vestígios do vírus da gripe, mas simplesmente fornecer imunidade suficiente para minimizar os sintomas da infecção. Mesmo alcançar esse objetivo mais modesto provavelmente exigirá um ataque multifacetado. “Os anticorpos do tronco contribuem para a proteção, mas provavelmente não são suficientes para uma proteção muito potente”, diz Crowe. “Eles seriam apenas parte do esquema.”
Agora, Gilbert está explorando o potencial de um ataque imunológico mais amplo que funde a vacina de caule quimérico do grupo Mount Sinai com a técnica de vacina de sua equipe. “Pelo menos em ratos”, diz ela, “combinar estas duas abordagens foi melhor do que qualquer uma delas sozinha”
Uma maior compreensão do sistema imunológico humano e sua resposta à infecção poderia informar estratégias de vacinação mais inteligentes. Em maio de 2019, os Institutos Nacionais de Saúde dos EUA concederam 35 milhões de dólares a uma equipe internacional de pesquisadores para traçar o perfil da imunidade de crianças pequenas nos anos após sua exposição inicial à gripe, fornecendo os conhecimentos mais profundos até agora sobre o processo de impressão.
As suas descobertas poderiam ajudar os projetistas de vacinas a descobrir a melhor maneira de religar o sistema imunológico enquanto ele permanece maleável. E isso, diz Crowe, poderia ser uma mudança de jogo. “Você poderia imaginar fazer uma vacinação universal como sua primeira exposição, com uma impressão benéfica para o resto de sua vida”, diz ele.