Conheça as vacinas genéticas para Covid-19

Estamos todos vivenciando a catástrofe que é uma enorme pandemia de um agente infeccioso. Até a presente data, em nove meses, cerca de 27 milhões de casos já foram confirmados, com quase 1 milhão de mortes, sem contar os que não foram diagnosticados. Só no Brasil já temos mais de 4 milhões de casos e mais de 125 mil mortos.

Não bastasse a amplitude da pandemia, não existe até o momento nenhum tratamento que seja capaz de prevenir a infecção pelo SARS-CoV-2 e nem medicação que iniba o vírus em suas fases iniciais da doença. Para aqueles em que a doença se manifesta e progride para graus moderados e em especial os severos, o suplício é enorme, a taxa de mortalidade alta e as sequelas dos que se recuperam cada vez mais frequentes e reconhecidas. Para que boa parte da população mundial esteja ao menos parcialmente protegida da Couvi-19 só existem duas maneiras: a produção espontânea de defesas imunológicas por exposição ao vírus e a produção induzida desta proteção por vacinas.

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A produção espontânea de defesas, ou seja, se não tomássemos medidas de isolamento social, não usássemos máscaras, não lavássemos as mãos várias vezes ao dia, em algum momento levaria a algo parecido com a “imunidade de rebanho”, porém teríamos uma catástrofe 50 vezes maior do que já vivenciamos. Admitindo uma taxa de letalidade do SARS-CoV-2 bem conservadora de 0,7%, e 8 bilhões de habitantes no planeta, se simplesmente ignorássemos a existência da pandemia (como inacreditavelmente alguns fazem…), cerca de 56 milhões de pessoas poderiam morrer pela exposição ampla da população.

Em um cenário dramático como este, o desenvolvimento de vacinas é absolutamente urgente e essencial. Neste caso, vacinas deixaram de ser uma ótima alternativa para ser praticamente a única esperança de voltarmos a ter uma vida semelhante ao que era na era pré-Covid-19. E a comunidade científica internacional respondeu a esta gigantesca demanda de forma nunca antes vista. Em nove meses de pandemia, já existem 321 vacinas candidatas para nos defender do SARS-CoV-2. Destas, 37 já estão em pesquisa clínica que planejam recrutar 280 mil voluntários em 470 locais de 34 países diferentes. A urgência e a lentidão histórica no desenvolvimento das vacinas tradicionais obrigaram os pesquisadores a procurar alternativas de desenvolvimento mais rápido. Surgiram tecnologias nunca antes utilizadas no desenvolvimento em larga escala, e algumas destas estão entres as nove que entraram em fase adiantada de pesquisa – a Fase 3.

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A Covid-19 é causado pela “injeção” do RNA do vírus SARS-CoV-2 dentro de nossas células. Nosso corpo reage produzindo defesas, entre elas anticorpos, citoquinas (interferons, interleucinas, Fatores de Necrose Tumoral), células T e B. Até agora, entre cerca de 27 milhões de casos já confirmados, existem apenas raríssimas situações de reinfecção comprovadas, demonstrando que ao menos temporariamente, se você for infectado ou vacinado estará provavelmente protegido pelas defesas que seu corpo naturalmente produz. A proposta da vacina é antecipar esta produção de defesa imunológica, colocando nosso corpo em contato com o SARS-CoV-2 atenuado ou inativado, com parte da estrutura do DNA ou do RNA do SARS-CoV-2 ou com as proteínas que ele produz, provocando de maneira segura uma resposta do corpo, como se estivéssemos sendo infectados.

Das vacinas em desenvolvimento por novas tecnologias nunca antes utilizadas em larga escala, destacam-se as que utilizam a tecnologia do DNA recombinante (“engenharia genética”). Esta tecnologia permite pegar um “pedaço” de DNA ou RNA e combiná-lo com outro, inclusive de organismos diferentes, produzindo diferentes combinações genéticas. Este novo conteúdo genético é carregado para dentro das células por transportadores que chamamos de vetores. Estes vetores podem ser vírus previamente engenhados para não serem infectantes, pequenas partículas de gorduras, entre outras. A tecnologia já não pode ser considerada nova, visto que há 42 anos, em agosto de 1978, uma pequena “start up” de biotecnologia norte americana chamada Genetech a utilizou de forma prática pela primeira vez, inserindo o gene humano da insulina dentro do DNA de uma bactéria, para produzir em larga escala este hormônio tão importante para os diabéticos. A aplicação da tecnologia do DNA Recombinante na produção de vacinas é mais recente, e podemos dizer que os primórdios remetem ao ano de 1990, quando experimentos feitos em camundongos mostraram que a injeção direta de DNA e RNA provocava uma resposta imune.

As vantagens das vacinas de RNAm

Entre as vacinas para Covid-19 que estão em fase 3, aquelas que comprovarem ser seguras e eficazes nesta última fase de pesquisa serão as primeiras a serem ofertadas em larga escala. Destas, seis são produzidas com tecnologia do DNA recombinante, sendo que quatro usarão como vetores adenovírus, que carregarão sequencias de genes do SARS-CoV-2, e duas injetarão diretamente RNAm no nosso organismo. Estes RNAm carregam uma mensagem para produção de proteínas importantes do genoma do SARS-CoV-2. Ao entrarem no citoplasma da célula vão de encontro aos ribossomos, que traduzirão a mensagem em uma sequência de aminoácidos que constituirão a proteína desejada. O organismo reconhece esta proteína como estranha, e produz substancias para se proteger da invasão desta nova proteína. É fundamental esclarecer que o RNA do SARS-CoV-2 codifica para 27 proteínas, e só a atuação conjunta destas 27 proteínas lhe dá a infectividade e virulência que hoje infelizmente todo o planeta conhece. A injeção artificial de uma mensagem para produção dentro de nosso corpo de uma única proteína do SARS-CoV-2, sem todo o resto de seu aparato genômico, jamais poderá causar a doença Covid-19.

Existem diversas vantagens na utilização de vacinas que injetam diretamente o RNAm, em relação àquelas que tem como vetor um vírus: (i) RNAm não precisa cruzar a membrana nuclear e atingir o núcleo da célula, e, portanto, a produção da proteína desejada inicia em minutos após entrar nas células, ao contrário das vacinas baseadas em DNA, aonde sete primeiro precisará produzir um RNAm; (ii) maior segurança, porque o RNAm, mesmo que chegue ao núcleo da célula, é incapaz de se integrar ao genoma humano, uma das preocupações das vacinas de DNA; (iii) reduzida resposta inflamatória, que também é uma preocupação com os vetores virais; (iv) tradução eficiente da mensagem para dentro das células humanas, visto que ao contrário do DNA, o RNAm não requer divisão celular para produzir a proteína desejada; (v) não há limite para o tamanho do RNA que será transferido, podendo o RNA codificar várias proteínas, ao contrário dos vetores que carregam fragmentos de DNA, aonde há sempre limitações de “espaço de empacotamento”; (vi) a extensão e a duração da produção da proteína que se deseja formar pode ser controlada de perto porque o RNAm tem vida curta, logo é degradado e não se divide; (vii) produzir RNAm é muito mais simples que produzir vetor viral, e o processo é adaptável a demanda de larga escala (lembrando que idealmente 8 bilhões de pessoas precisarão ser vacinadas!); (viii) vacinas de RNAm tem se demonstrado seguras em pesquisas clínicas, tanto em Fases 1 e 2 publicadas em renomados periódicos científicos, como nos milhares de voluntários que já participam neste momento de experimentos de Fase 3 para COVID-19; (ix) tem demonstrado provocar uma resposta imune robusta; (x) não precisam de laboratórios com sofisticado grau de segurança para serem preparadas; (xi) a sequência de RNA pode ser modificada caso necessário, por exemplo, se uma cepa do SARS-CoV-2 diferente passar a ser predominante por mutação.

As duas vacinas de RNAm em estágio mais avançado

Duas das “vacinas genéticas” já estão em plena Fase 3 de desenvolvimento e nos próximos dois meses já teremos os resultados preliminares. Existe grande possibilidade de uma delas ser a primeira vacina para SARS-CoV-2 a ser disponibilizada em larga escala.

Vacina mRNA-1273 da empresa Moderna Therapeutics

Quando o novo coronavírus foi identificado na China, a MODERNA já vinha pesquisando há alguns anos como desenvolver uma vacina de RNAm. Há pelo menos 4 anos já pesquisava a melhor fórmula para entregar o RNAm para dentro das células humanas, e além de já saber que a transferência de RNAm encapsulado em nanopartículas lipídicas era um método eficiente, já sabia como fazer isto. A MODERNA já estava bastante avançada na pesquisa de vacina de RNAm para diversos outros vírus (Citomegalovírus, Ebola, Zika, Influenza, Chikungunya, HIV, Varicela-zoster) em especial para um outro betacoronavirus, o MERS-CoV, causador da Síndrome Respiratória do Oriente Médio e membro da família dos coronavírus, que surgiu em 2012 na Arábia Saudita. Estas pesquisas já haviam demonstrado que em certos estágios do processo de ataque à célula humana (pré-fusão da proteína S), o coronavírus se torna mais imunogênico, gerando uma resposta de defesa mais forte pelo nosso organismo. Sabia também que certas alterações genéticas na estrutura dos coronavírus (como a inserção de dois aminoácidos prolina) fazem com que SARS-CoV-2 adote este estágio de pré-fusão de maneira mais estável. Em 10/1/2020, poucos dias após os relatos concretos de uma “nova virose” na China, pesquisadores chineses publicaram a sequência do genoma deste novo vírus, depois denominado SARS-CoV-2.

O fato de que para iniciar o desenvolvimento deste tipo de vacina é necessário somente do conhecimento da sequência genética do vírus, associado ao conhecimento previamente adquirido, confere a este tipo de vacina seu maior diferencial; a rapidez com que as pesquisas podem ser iniciadas e desenvolvidas, tão fundamental no caso de uma epidemia que avança com grande velocidade. MERS-CoV e SARS-CoV-2 tem semelhanças na estrutura genômica e estrutural. Adaptar o conhecimento adquirido com MERS foi, portanto, quase imediato para a MODERNA, que rapidamente se transformou na primeira empresa que iniciou o desenvolvimento de vacina para SARS-CoV-2. Vinte e quatro horas depois que a sequência do SARS-CoV-2 foi identificada e divulgada, a MODERNA já havia gerado uma simulação do genoma do SARS-CoV-2 contendo estes dois aminoácidos Prolina, produzindo uma proteína S estabilizada no estágio de pré-fusão. Era o início da formulação da vacina. Os primeiros voluntários receberam a vacina em 16 de Março, 66 dias depois que a sequência genômica do SARS-CoV-2 foi conhecida, e no dia 29 de Maio, 74 dias depois do início da Fase 1, a MODERNA iniciou a fase 2, envolvendo 300 adultos jovens e 50 adultos com mais de 55 anos. A Fase 3 iniciou em 27 de Julho, está em pleno andamento e já incluiu até dia 4 de Setembro 21.411 voluntários (https://www.modernatx.com/cove-study). Tem estimativa de produzir resultados preliminares de Fase 3 já no final de outubro, e conta com uma aprovação emergencial do FDA, para ser comercializada ainda em 2020. Uma vacina normalmente demora mais de uma década para ser desenvolvida e aprovada. A Moderna pretende encurtar este período de tempo para um ano!! Uma apresentação didática de como funciona esta vacina pode ser acessada aqui https://fancycomma.wordpress.com/2020/06/28/covid19-moderna-vaccine. Um vídeo didático disponibilizado pela MODERNA pode ser acessado aqui https://www.modernatx.com/cove-study.

Vacina mRNA-BNT162 da empresa Pfizer/Biontech

Assim como a da MODERNA, a vacina da PFIZER/BIONTECH também será aplicada em duas doses, por via intramuscular, sendo a segunda dose aplicada 21 dias depois da primeira. A BIONTECH, empresa alemã parceira da PFIZER nesta vacina, tem larga experiência na elaboração de vetores do tipo nanopartículas lipídicas, que serão utilizadas para carregar o RNAm para dentro da célula.

Assim como a MODERNA, também com grande velocidade PFIZER/BIONTECH iniciaram um rastreamento para 20 vacinas de RNAm diferentes, e destas selecionaram quatro para testar nas fases 1 e 2. Uma delas, chamada de BNT162b1, continha o RNAm para codificar apenas uma parte da proteína S, o domínio de ligação ao receptor (RBD), que como o nome diz, é a parte da proteína S que efetivamente inicia o processo de ligação com receptores de membrana da célula humana. Para aumentar a eficiência da vacina BNT162b1 ela foi adaptada para conter algumas modificações, como a modificação do RNAm através da adição de nucleotídeos e da sequência de bases nitrogenadas para codificar uma enzima chamada Replicase. A BIONTECH tem estudos demonstrando que a modificação de algumas bases nitrogenadas da sequência de RNAm que codifica para a proteína S do SARS-CoV-2, com a incorporação da base nitrogenada uracila (U) na sequência, pode reduzir uma produção de anticorpos contra o RNAm da própria vacina, tornando-a mais duradoura. Outro truque na formulação desta vacina é ela usa o conceito de “RNA auto-replicável”, incorporando junto ao RNAm do vírus a sequência codificadora de uma enzima replicase, que multiplica o RNA dentro das células-alvo.

Normalmente o RNA é constituído por uma única fita de bases nitrogenadas, mas a enzima replicase faz com que uma estrutura de dupla fita de RNA seja formada no interior da célula, e esta dupla fita chama mais a atenção do sistema imunológico humano, provocando a produção de mais anticorpos contra a proteína S do SARS-CoV-2. A outra vacina, chamada BNT162b2 contem RNAm que codifica para a proteína S completa (e não apenas o domínio de ligação ao receptor – RBD). Quando em Fase 1 e 2 de pesquisa PFIZER/BIONTECH compararam segurança e eficácia das duas vacinas, acabaram optando pela BNT162b2 para usar na Fase 3 de pesquisa. O principal diferencial da BNT162b2 foi a geração de mais células T em pacientes idosos, o maior grupo de risco para COVID-19. A razão exata pela qual a BNT162b2 teve mais sucesso não é compreendida, visto que a única diferença entre elas é a sequência e o tamanho do RNAm, e o fato de uma codificar para a proteína S completa e a outra não. A PFIZER/BIONTECH já anunciou que mais de 25 mil voluntários já receberam a vacina na Fase 3, e, portanto, a fase de vacinação deve terminar até o fim de setembro. Como é necessário que voluntários se infectem com o SARS-CoV-2 naturalmente, para compararmos se o número de infectados será ou não maior entre os que receberam a vacina daqueles que receberam placebo, podemos ter resultados preliminares já no final de outubro.

Finalmente, é importante ressaltar que dentre as mais de 300 vacinas candidatas, incluído as de RNAm, muitas podem “morrer na praia” e fracassar ao final da Fase 3, onde o jogo da segurança e da eficácia realmente será decidido. Apesar das vacinas genéticas terem demonstrado serem aparentemente seguras e produzirem anticorpos, só ao final da Fase 3, onde dezenas de milhares de pessoas receberão as vacinas e outras milhares receberão placebo, é que saberemos quais realmente são seguras e protegem contra a COVID-19. Lembrando que as vacinas de RNAm jamais foram utilizadas em larga escala, e os resultados de Fase 3 realmente são, ainda, uma incógnita; estar na frente da corrida não significa que realmente vão ganhar a medalha de ouro. Mas diante do cenário catastrófico que vivemos, talvez possamos até abrir mão de certo grau de eficácia das primeiras vacinas, porém não quanto ao quesito segurança. Até porque pela rapidez e número de vacinas candidatas, tudo indica que teremos várias “ondas” de vacinação, até que tenhamos vacinas muito eficazes e que nos deem forte proteção para a pior pandemia dos últimos cem anos. Comprovada segurança e proteção das vacinas contra COVID-19, virão outros desafios, em especial para países tropicais e que já estarão possivelmente em pleno verão, como o Brasil. RNA é instável e sensível a altas temperaturas. A vacina da MODERNA necessita ser estocada a menos 20 graus Celsius e a da PFIZER/BIONTECH a menos 70 graus Celsius. Portanto, necessitarão ser transportadas e estocadas em freezers que não são facilmente disponíveis no Brasil. Lembrando que ambas necessitarão de duas doses separadas por cerca de três semanas.

O Brasil precisa urgentemente de um planejamento para que as vacinas de RNAm não percam sua eficácia antes de serem aplicadas! Podemos ficar sem as vacinas de RNAm não por falta de segurança ou eficácia destas, mas por falta de planejamento estratégico!
Independentemente se as vacinas de RNAm se provarem eficazes e seguras, o campo da vacinologia nunca mais será o mesmo depois da COVID-19. Difícil crer que pode haver algo de bom nesta pandemia, mas um bom efeito colateral da COVID-19 será o salto tecnológico que já houve e ainda haverá no desenvolvimento de vacinas. Em tempos de Guerra isto é comum, a pressão da catástrofe gera a necessidade de avanços urgentes. Nos seis anos que perdurou a Segunda Guerra Mundial morreram cerca de 85 milhões de pessoas. Claro que uma coisa não compensa de modo nenhum a outra, mas a Guerra trouxe junto com as mortes o desenvolvimento de aeronaves, computadores, nylon, caneta esferográfica, dispositivo de visão noturna, exploração espacial, forno de micro-ondas, GPS, câmeras digitais, controle de tráfego aéreo, produção em massa de antibióticos, e até a técnica de cristalografia de Raio-X, que aprimorada por Rosalind Franklin, ajudou Watson e Crick a desvendar em 1953 a estrutura da dupla hélice do DNA, sema qual não haveria a tecnologia do DNA recombinante. Desenvolvimentos que certamente viriam sem a Guerra (e seria muito melhor que assim fosse!), mas acabaram sendo antecipados.

Pelo menos no campo da vacinologia, sairemos desta pandemia muito mais capacitados do que entramos, e muito melhor preparados para as próximas que infelizmente virão. Existem pelo menos mais 24 outras famílias de vírus que infectam humanos. O aprendizado obtido com a urgência de disponibilizar uma vacina para SARS-CoV-2 pode e será utilizado para desenvolver novas vacinas no futuro. Se conseguirmos também aprender grandes lições a respeito do comportamento humano em tempos de pandemia, e não repetir os inúmeros erros que cometemos como cidadãos, sociedade, gestores de saúde, políticos e governantes, talvez semelhante catástrofe nunca mais se repita com tanta mortalidade e morbidade. Nunca precisamos tanto da ciência, pesquisa e avanços da genética como agora! Será que precisamos de algo ainda mais devastador para aprender a lição?