Um dos principais caminhos para a criação de vacinas eficazes contra o vírus da dengue e Zika envolve a proteína E que cobre a superfície de cada partícula viral. Se pudéssemos desenvolver anticorpos fortes contra esta proteína E, então esse seria o ponto crucial de uma vacina formidável - com base no importante fato de que as proteínas 180 E vêm em pares. Mas a criação de tal vacina tem se mostrado difícil por uma série de razões. Agora, os pesquisadores da Escola de Medicina da UNC delinearam os detalhes de uma das principais barreiras para uma vacina promissora. É algo que todos nós temos - uma temperatura corporal natural de cerca de 98,6 graus.

Estudos anteriores no laboratório de Aravinda de Silva mostraram que os humanos criam anticorpos fortes para a proteína E na superfície do vírus, sugerindo que uma versão solúvel da proteína E (chamada sRecE) poderia ser uma boa vacina. Infelizmente, até agora isso não deu certo, e as vacinas baseadas em sRecE falharam. Pesquisadores da UNC liderados por Brian Kuhlman, Ph.D., professor de bioquímica e biofísica, e Aravinda de Silva, Ph.D., professor de microbiologia e imunologia, demonstraram que a temperatura corporal reduz a propensão de emparelhamento de sRecE e sua capacidade de ser reconhecido por esses anticorpos fortes.

Estes achados, publicado no Journal of Biological Chemistry , sugerem que a estabilização da propensão de emparelhamento de sRecE pode ser crítica para a criação de uma vacina eficaz.

"Mostramos como a temperatura natural do corpo subverte a potência sRecE e como o futuro desenvolvimento de vacinas baseadas em sRecE precisa levar a temperatura em consideração desde o início, "disse o estudante graduado da UNC Stephan Kudlacek, o primeiro autor no JBC papel.

Após décadas de intensa pesquisa, o desenvolvimento de vacinas contra dengue e zika vírus teve sucesso limitado. Esses flavivírus transmitidos por mosquitos são um grande problema de saúde pública. Mais de 50 por cento da população mundial está em risco de infecção, centenas de milhões de pessoas estão infectadas, e uma grande porcentagem deles enfrenta problemas graves, sintomas debilitantes. A infecção por dengue pode levar à doença hemorrágica com risco de vida. Enquanto isso, o recente surto de zika relacionou a infecção por zika a graves distúrbios neurológicos, como microcefalia em bebês e Síndrome de Guillain-Barré em adultos. Por estas razões, o desenvolvimento de vacinas foi acelerado para proteger contra a dengue e o zika.

O desenvolvimento de vacinas é desafiador porque existem quatro diferentes sorotipos ou "sabores" da dengue, e uma vacina deve fornecer proteção igual contra cada um deles. Também, uma vacina deve ser criada de modo que não promova o sistema imunológico para fazer anticorpos que reconhecem, mas não podem neutralizar o vírus. Se isso acontecer, dengue e zika podem usar esses anticorpos para infectar células do sistema imunológico e tornar a infecção mais grave - isso é chamado de intensificação dependente de anticorpos.

Esse problema inerente é porque a Dengvaxia - a única vacina licenciada para dengue - agora é recomendada apenas para uso em pessoas com imunidade parcial à dengue obtida de uma infecção anterior de dengue, porque a vacina parece aumentar o risco de doença grave quando usada em pessoas que têm nunca foi exposto ao vírus, e a vacina oferece proteção parcial entre os diferentes sorotipos da dengue.

A superfície das partículas virais da dengue e do Zika são estruturalmente semelhantes. Ambos os vírus são revestidos por uma única proteína - chamada proteína do envelope (E). Cada vírus contém 180 cópias da proteína E na superfície, em pares de dois, conhecidos como homodímeros. Uma versão solúvel da proteína E, chamado sRecE, pode formar a mesma estrutura de homodímero observada pelas proteínas E na superfície do vírus. Pacientes infectados com dengue e zika desenvolvem anticorpos neutralizantes e protetores que têm como alvo regiões específicas na proteína E, chamadas epítopos. Esse conhecimento levou os pesquisadores a testar se a proteína E ou sRecE podem servir como vacinas eficazes. Infelizmente, As vacinas baseadas em sRecE tiveram um desempenho insatisfatório.

Outros pesquisadores descobriram que muitos dos anticorpos neutralizantes mais potentes isolados de pacientes humanos se ligam a epítopos que estão presentes no homodímero de proteína E na superfície do vírus, enquanto os anticorpos fracamente neutralizantes que promovem o aumento da doença se ligam a um local no monômero da proteína E - uma única cópia da proteína E, conhecido como loop de fusão. Uma classe particular de anticorpos potentes, chamada de anticorpos epítopo de dímero E (EDE), reconhece de forma notável uma região da proteína E na dengue e no zika. Esses anticorpos são capazes de neutralizar os quatro sorotipos da dengue e do zika. Essas descobertas sugerem que, para criar vacinas eficazes, será importante projetar antígenos que apresentam esses epítopos de dímero recém-descobertos.

Epítopos específicos de dímero podem ser o tipo mais simples de criar, se usar proteínas recombinantes como sRecE. E foi proposto que os homodímeros sRecE podem funcionar como vacinas eficazes.

Mas estudos sugeriram que nossa temperatura corporal natural de 98,6 graus muda a capacidade da proteína E de emparelhar e formar homodímeros na superfície do vírus. Como sRecE é um antígeno promissor para o desenvolvimento de vacinas, e uma vez que a estabilidade do homodímero sRecE é importante para apresentar epítopos de anticorpo dímero, como o EDE para vacinação, Os laboratórios de Kuhlman e de Silva procuraram entender como a temperatura afeta a estabilidade da proteína sRecE e sua capacidade de formar homodímeros.

"Usamos uma série de técnicas biofísicas para responder a essas perguntas." Kudlacek disse. "Como normalmente observado, descobrimos que temperaturas mais frias ajudam a manter as proteínas em sua estrutura nativa ou ativa. Por causa disso, em seguida, testamos para ver como sRecE de três sorotipos de dengue e no Zika pode formar homodímeros, como visto na superfície do vírus, no buffer em temperatura ambiente. "

Os pesquisadores da UNC descobriram que a dengue e o zika sRecE formam homodímeros em temperatura ambiente. "Mas quando fizemos o experimento na temperatura fisiológica [98? F], todos os sRecE - incluindo o sorotipo 2 da dengue (DENV2) e os homodímeros sRecE do zika - se desfizeram e se tornaram monômeros. Este resultado mostrou que as alterações fisiológicas da proteína E induzidas pela temperatura observadas na superfície do vírus também ocorrem no sRecE. homodímeros à temperatura ambiente.

Os pesquisadores então se perguntaram:uma vez que a dimerização sRecE é reduzida na temperatura fisiológica, os anticorpos que reconhecem especificamente o dímero E são capazes de se ligar à dengue e ao zika sRecE em temperatura fisiológica? Eles testaram isso e descobriram que os homodímeros sRecE da dengue e do zika se desfizeram a 98,6F, eliminando assim os epítopos dímeros presentes no homodímero sRecE e reduzindo a ligação do anticorpo.

"Nossos resultados mostram que, na temperatura corporal, a presença de homodímeros sRecE da dengue e do zika é bastante reduzida, e a presença de monômero sRecE é aumentada, "Kudlacek disse." Isso fornece uma explicação de por que as estratégias anteriores de vacinas baseadas em sRecE tiveram um desempenho ruim, uma vez que a temperatura corporal favorece o monômero sRecE, assim, focando o sistema imunológico na geração de anticorpos neutralizantes mais fracos, que pode resultar no aumento da doença, em vez de produzir anticorpos específicos de dímero neutralizantes potentes. "

Para o futuro desenvolvimento de vacinas baseadas em sRecE, este trabalho sugere que o homodímero sRecE precisa ser reprojetado para ser estável à temperatura corporal para que o sistema imunológico possa gerar anticorpos específicos para dímero E fortes o suficiente para proteger contra doenças em vez de aumentá-las.