Como uma vacina contra o coronavírus está sendo criada e como ela pode interromper uma pandemia

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 04:08

Inesperadamente, não há necessidade de acelerar o trabalho com a vacina.

Dezenas de empresas de biotecnologia e instituições científicas estão competindo contra a pandemia para criar diferentes opções de vacinas para o novo coronavírus SARS-CoV-2. Estamos descobrindo quais tecnologias são usadas para desenvolvê-los, quanto tempo levará até que a vacina COVID-19 possa ser vacinada e se a futura vacina será capaz de deter a pandemia.

Cada vez que a humanidade se depara com uma nova infecção, três corridas começam simultaneamente: por um medicamento, um sistema de teste e uma vacina. Na semana passada, o Centro Científico de Rospotrebnadzor começou a testar uma vacina contra o novo coronavírus, testando uma vacina anti-coronavírus em animais, e nos Estados Unidos, o ensaio clínico do NIH da vacina experimental para COVID-19 começa. Isso significa que a vitória sobre a epidemia está próxima?

De acordo com a OMS, cerca de 40 laboratórios em todo o mundo anunciaram o panorama das vacinas candidatas COVID-19 - 20 de março de 2020, que estão desenvolvendo vacinas contra o coronavírus. E apesar de haver líderes claros entre eles - por exemplo, a empresa chinesa CanSino Biologics, que recebeu a VACINA RECOMBINANTE NOVEL CORONAVIRUS (ADENOVIRUS TIPO 5 VETOR) APROVADA PARA ENSAIO CLÍNICO permissão para testes em humanos, e a American Moderna, que já recebeu começaram, - Agora é difícil prever qual das empresas vai ganhar essa corrida e, o mais importante, se o desenvolvimento de vacinas vai superar a propagação do coronavírus. O sucesso nessa corrida depende não menos da escolha da arma, ou seja, do princípio sobre o qual a vacina é construída.

Um vírus morto é um vírus nocivo

Nos livros escolares, eles geralmente escrevem que um patógeno morto ou enfraquecido é usado para vacinações. Mas esta informação está um pouco desatualizada. “Inativado (“morto”. - Aprox. N + 1.) E atenuado (enfraquecido. - Aprox. N + 1.) As vacinas foram inventadas e introduzidas em meados do século passado, e é difícil considerá-las modernas, - explica em uma conversa com N +1 Olga Karpova, Chefe do Departamento de Virologia da Faculdade de Biologia da Lomonosov Moscow State University. - É caro. É difícil transportar e armazenar, muitas vacinas chegam aos lugares onde são necessárias (se estamos falando, por exemplo, da África) em tal estado quando não protegem mais ninguém”.

Além disso, não é seguro. Para obter uma alta dose do vírus "morto", você deve primeiro adquirir grandes quantidades de vírus vivos, e isso aumenta os requisitos para equipamentos de laboratório. Depois, precisa ser neutralizado - para isso eles usam, por exemplo, ultravioleta ou formalina.

Mas onde está a garantia de que entre a multidão de partículas virais "mortas" não haverá mais que possam causar doenças?

Com um patógeno enfraquecido, é ainda mais difícil. Agora, para enfraquecer, o vírus é forçado a sofrer mutação e, então, as cepas menos agressivas são selecionadas. Mas isso produz um vírus com novas propriedades e nem todas podem ser previstas com antecedência. Novamente, onde está a garantia de que, uma vez dentro do corpo, o vírus não continuará a sofrer mutações e produzir "descendentes" ainda mais "malignos" do que o original?

Portanto, os vírus "mortos" e "não mortos" raramente são usados hoje. Por exemplo, entre as vacinas contra influenza modernas, “patógenos atenuados” estão em minoria - Vacinas contra influenza de próxima geração: oportunidades e desafios estão em minoria - apenas 2 das 18 vacinas aprovadas na Europa e nos Estados Unidos até 2020 são arranjadas. Dos mais de 40 projetos de vacinas contra o coronavírus, apenas um é organizado de acordo com esse princípio - o Instituto Indiano de Soro está engajado nele.

Divida e vacine

É muito mais seguro apresentar o sistema imunológico não ao vírus inteiro, mas a uma parte separada dele. Para fazer isso, você precisa selecionar uma proteína pela qual a "polícia interna" de uma pessoa será capaz de reconhecer o vírus com precisão. Via de regra, é uma proteína de superfície, com a qual o patógeno penetra nas células. Então você precisa obter alguma cultura de células para produzir essa proteína em escala industrial. Isso é feito com a ajuda da engenharia genética, razão pela qual essas proteínas são chamadas de geneticamente modificadas ou recombinantes.

“Acredito que as vacinas devam ser recombinantes e nada mais”, diz Karpova. - Além disso, devem ser vacinas em portadores, ou seja, as proteínas do vírus devem estar em algum tipo de portador. O fato é que, por si mesmas, elas (proteínas) não são imunogênicas. Se proteínas de baixo peso molecular forem usadas como vacina, elas não desenvolverão imunidade, o corpo não reagirá a elas, então as partículas transportadoras são absolutamente necessárias”.

Como tal, pesquisadores da Universidade Estadual de Moscou propõem o uso do vírus do mosaico do tabaco, o vírus do mosaico do tabaco - "Wikipedia" (este, aliás, é o primeiro vírus descoberto por humanos). Geralmente se parece com um pedaço de pau fino, mas quando aquecido assume a forma de uma bola. “É estável, tem propriedades de adsorção únicas, atrai proteínas para si mesmo”, diz Karpova. "Em sua superfície, você pode colocar pequenas proteínas, os próprios antígenos." Se você cobrir o vírus do mosaico do tabaco com proteínas do coronavírus, então para o corpo ele se transforma em uma imitação da partícula viral SARS - CoV - 2. “O vírus do mosaico do tabaco”, observa Karpova, “é um imunoestimulante eficaz para o corpo. Ao mesmo tempo, uma vez que os vírus de plantas não podem infectar animais, incluindo humanos, fazemos um produto absolutamente seguro."

A segurança de vários métodos associados a proteínas recombinantes os tornou os mais populares - pelo menos uma dúzia de empresas estão agora tentando obter essa proteína para o coronavírus. Além disso, muitos usam outros vírus portadores - por exemplo, vetores adenovirais ou mesmo vírus vivos modificados do sarampo e da varíola que infectam células humanas e se multiplicam junto com as proteínas do coronavírus. No entanto, esses métodos não são os mais rápidos, pois é necessário estabelecer a produção em linha de proteínas e vírus em culturas de células.

Genes nus

A etapa de produção de proteínas em cultura de células pode ser encurtada e acelerada fazendo com que as células do corpo produzam proteínas virais por conta própria. As vacinas de terapia gênica funcionam de acordo com este princípio - material genético “nu” - DNA ou RNA viral - pode ser inserido em células humanas. O DNA geralmente é injetado nas células por eletroporação, ou seja, junto com a injeção, uma pessoa recebe uma descarga leve, como resultado, a permeabilidade das membranas celulares aumenta e os filamentos de DNA entram no interior. O RNA é entregue por meio de vesículas lipídicas. De uma forma ou de outra, as células começam a produzir proteína viral e a demonstrá-la ao sistema imunológico, que desenvolve uma resposta imunológica mesmo na ausência de um vírus.

Este método é bastante novo, não existem vacinas no mundo que funcionem com este princípio.

No entanto, de acordo com a OMS, sete empresas ao mesmo tempo tentam fazer uma vacina contra o coronavírus a partir dela. Esse é o caminho percorrido pela Moderna Therapeutics, líder americana na corrida das vacinas. Ele também foi escolhido por mais três participantes da corrida da Rússia: o Vector Scientific Center em Novosibirsk (de acordo com Rospotrebnadzor, ele testa até seis projetos de vacinas ao mesmo tempo, e um deles é baseado em RNA), O Biocad e o Centro Científico e Clínico de Medicina de Precisão e Regeneração têm um preço em Kazan.

“Em princípio, não é tão difícil criar uma vacina”, diz Albert Rizvanov, diretor do Núcleo, professor do Departamento de Genética do Instituto de Medicina Fundamental e Biologia da Universidade Federal de Kazan. "As vacinas de terapia gênica são as mais rápidas em termos de desenvolvimento, porque é o suficiente para criar uma construção genética." A vacina, que está sendo trabalhada no Centro, deve atingir vários alvos ao mesmo tempo: uma fita de DNA com vários genes virais é injetada nas células ao mesmo tempo. Como resultado, as células produzirão não uma proteína viral, mas várias de uma vez.

Além disso, de acordo com Rizvanov, as vacinas de DNA podem ser mais baratas do que outras em produção. “Somos essencialmente como o Espaço X”, brinca o cientista. - Nosso desenvolvimento de protótipo custa apenas alguns milhões de rublos. No entanto, a prototipagem é apenas a ponta do iceberg, e testar com um vírus vivo é uma ordem completamente diferente.”

Vicissitudes e truques

Uma vez que as vacinas são transformadas de desenvolvimentos teóricos em objetos de pesquisa, obstáculos e restrições começam a crescer como cogumelos. E o financiamento é apenas um dos problemas. De acordo com Karpova, a Universidade Estadual de Moscou já tem uma amostra da vacina, mas mais testes exigirão cooperação com outras organizações. Na próxima etapa, eles planejam testar a segurança e a imunogenicidade, e isso pode ser feito dentro da universidade. Mas assim que precisar avaliar a eficácia da vacina, terá que trabalhar com o patógeno, e isso é proibido na instituição de ensino.

Além disso, animais especiais serão necessários. O fato é que ratos de laboratório comuns não ficam doentes com todos os vírus humanos, e o quadro da doença também pode ser muito diferente. Portanto, as vacinas são frequentemente testadas em furões. Se o objetivo é trabalhar com camundongos, então são necessários camundongos geneticamente modificados, que carregam em suas células exatamente os mesmos receptores aos quais o coronavírus "se agarra" no corpo do paciente. Esses ratos não são baratos Ace2 KNOCKOUT CONSTITUTIVO (dezenas ou vinte mil dólares por linha). É verdade que às vezes você pode economizar dinheiro - comprar apenas alguns indivíduos e criá-los em laboratório - mas isso prolonga o estágio de teste pré-clínico.

E se ainda conseguirmos resolver o problema do financiamento, o tempo continua a ser uma dificuldade intransponível. De acordo com Rizvanov, as vacinas costumam levar meses e anos para se desenvolver. “Raramente menos de um ano, geralmente mais”, diz ele. A chefe da Agência Biomédica Federal (estão desenvolvendo uma vacina baseada em uma proteína recombinante) Veronika Skvortsova sugeriu que a FMBA da Rússia receberá os primeiros resultados dos testes de protótipos de uma vacina contra o coronavírus em junho de 2020, em que uma vacina finalizada pode aparecer em 11 meses.

Existem vários estágios nos quais o processo pode ser acelerado. O mais óbvio é o desenvolvimento. A americana Moderna saiu na frente porque já há muito tempo desenvolve vacinas de mRNA. E para fazer outro, eles se cansaram do genoma decodificado do novo vírus. As equipes russas de Moscou e Kazan também vêm trabalhando em sua tecnologia há vários anos e contam com os resultados dos testes de suas vacinas anteriores contra outras doenças.

O ideal seria uma plataforma que permitisse criar rapidamente uma nova vacina a partir de um modelo. Pesquisadores da Universidade Estadual de Moscou estão traçando tais planos.

“Na superfície de nossa partícula”, diz Karpova, “podemos colocar as proteínas de vários vírus e, simultaneamente, proteger contra COVID-19, SARS e MERS. Até pensamos que podemos prevenir tais surtos no futuro. Existem 39 coronavírus, alguns deles próximos aos coronavírus humanos, e é completamente claro o que é superar a barreira das espécies (“pular” um vírus de morcegos para humanos. - Nota N + 1.). Mas se houver uma vacina como o Lego, podemos colocar nela a proteína de algum vírus que se originou em algum lugar. Faremos isso em dois meses - substituiremos ou adicionaremos essas proteínas. Se tal vacina estivesse disponível em dezembro de 2019, e as pessoas tivessem sido vacinadas pelo menos na China, isso não teria se espalhado mais."

A próxima etapa são os testes pré-clínicos, ou seja, trabalhar com animais de laboratório. Não é o processo mais longo, mas pode ser vencido às suas custas quando combinado com testes clínicos em humanos. A Moderna fez exatamente isso - a empresa se limitou a uma rápida verificação de segurança e foi direto para a pesquisa em humanos. Porém, vale lembrar que o medicamento que ela está experimentando é um dos mais seguros. Uma vez que Moderna não usa vírus ou proteínas recombinantes, há muito pouca chance de que os voluntários tenham efeitos colaterais - o sistema imunológico simplesmente não tem nada contra o que reagir agressivamente. O pior que pode acontecer é que a vacina seja ineficaz. Mas isso ainda precisa ser verificado.

Mas a produção de vacinas, aparentemente, não é uma etapa limitante. “Isso não é mais complicado do que a produção biotecnológica usual de proteínas recombinantes”, explica Rizvanov. Segundo ele, a fábrica pode produzir um milhão de doses dessa vacina em questão de meses. Olga Karpova dá uma estimativa semelhante: três meses para um milhão de doses.

Você precisa de uma vacina?

Se vale a pena reduzir os ensaios clínicos é um ponto discutível. Primeiro, é um processo lento em si. Em muitos casos, a vacina deve ser administrada em vários estágios: se o vírus não se multiplica dentro do corpo, ele é eliminado rapidamente e sua concentração é insuficiente. Preparação para pandemia do vírus da gripe aviária e desenvolvimento de vacinas resposta. Portanto, mesmo um simples teste de eficácia levará pelo menos vários meses, e os médicos vão monitorar a segurança da vacina para a saúde dos voluntários durante um ano inteiro.

Em segundo lugar, COVID-19 é exatamente o caso em que acelerar os testes em humanos parece impraticável para muitos.

A mortalidade da doença hoje é estimada em alguns por cento, e esse valor provavelmente será reduzido assim que ficar claro quantas pessoas sofreram a doença de forma assintomática. Mas a vacina, se for inventada agora, terá de ser administrada a milhões de pessoas, e mesmo pequenos efeitos colaterais podem resultar em um número de doenças e mortes comparáveis à própria infecção. E o novo coronavírus está longe de estar "zangado" o suficiente para, nas palavras de Rizvanov, "deixar de lado completamente todas as considerações de segurança". O cientista acredita que, na situação atual, a quarentena é o mais eficaz.

No entanto, de acordo com Karpova, não há necessidade urgente de uma vacina no futuro próximo. “Não há necessidade de vacinar as pessoas durante uma pandemia, isso não está de acordo com as regras de epidemia”, explica ela.

Galina Kozhevnikova, chefe do Departamento de Doenças Infecciosas da Universidade RUDN, concorda com ela. “Durante uma epidemia, nenhuma vacinação é recomendada, mesmo a de rotina, que está no calendário de vacinação. Porque não há garantia de que a pessoa não está no período de incubação, e se a vacina for aplicada neste momento, eventos adversos e redução da eficácia da vacinação são possíveis”, disse Kozhevnikova, respondendo à pergunta N + 1.

Há casos, acrescentou, em que é necessária uma vacinação de emergência por motivos de saúde, numa situação de vida ou morte. Por exemplo, durante o surto de antraz em Sverdlovsk em 1979, todos foram vacinados, milhares de pessoas foram vacinadas com urgência e, em 1959, em Moscou, durante um surto de varíola trazido por Kokorekin, Alexei Alekseevich - "Wikipedia" da Índia pelo artista Kokorekin.

“Mas o coronavírus não é absolutamente uma história assim. Pelo que está acontecendo, vemos que essa epidemia está se desenvolvendo de acordo com as leis clássicas das doenças respiratórias agudas”, diz Kozhevnikova.

Portanto, os desenvolvedores de vacinas estão sempre em uma situação embaraçosa. Enquanto não houver vírus, é quase impossível criar uma vacina. Assim que o vírus apareceu, descobriu-se que deveria ter sido feito anteontem. E quando ele recua, os fabricantes perdem seus clientes.

No entanto, uma vacina deve ser administrada. Isso não aconteceu durante surtos anteriores de infecções por coronavírus - tanto a MERS quanto a SARS terminaram muito rapidamente e a pesquisa perdeu financiamento. Mas se não houve nenhum caso de SARS no mundo desde 2004, então o último caso de MERS remonta a 2019, e ninguém pode garantir que o surto não volte a acontecer. Além disso, uma vacina contra infecções anteriores poderia fornecer uma plataforma estratégica para o desenvolvimento de futuras vacinas.

Karpova observa que, mesmo após esse surto de COVID-19 desaparecer, outro surto é possível. E, nesse caso, o estado deve ter uma vacina pronta.“Este não é o tipo de vacina com que todas as pessoas serão vacinadas como a gripe”, diz ela. "Mas em uma emergência com um novo surto, o estado deveria ter essa vacina, bem como um sistema de teste."

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