Uma nanopartícula de automontagem projetada por um professor da UConn é o componente-chave de uma nova vacina potente contra a malária que está se mostrando promissora nos primeiros testes.

Por anos, Os cientistas que tentam desenvolver uma vacina contra a malária foram impedidos pela capacidade do parasita da malária de se transformar e "se esconder" no fígado e nas células vermelhas do sangue de uma pessoa infectada para evitar a detecção pelo sistema imunológico.

Mas uma nova nanopartícula de proteína desenvolvida por Peter Burkhard, um professor do Departamento de Biologia Molecular e Celular, em colaboração com David Lanar, um especialista em doenças infecciosas do Instituto de Pesquisa do Exército Walter Reed, demonstrou ser eficaz em fazer com que o sistema imunológico ataque as espécies mais letais de parasita da malária, Plasmodium falciparum, depois de entrar no corpo e antes que tenha a chance de se esconder e se espalhar agressivamente.

A chave para o sucesso da vacina está na perfeita simetria icosaédrica da nanopartícula (pense no padrão de uma bola de futebol) e na capacidade de carregar em sua superfície até 60 cópias da proteína do parasita. As proteínas são organizadas de forma densa, cluster cuidadosamente construído que o sistema imunológico percebe como uma ameaça, levando-o a liberar grandes quantidades de anticorpos que podem atacar e matar o parasita.

Em testes com ratos, a vacina foi 90-100 por cento eficaz na erradicação do parasita Plasmodium falciparum e na manutenção da imunidade a longo prazo durante 15 meses. Essa taxa de sucesso é consideravelmente maior do que a taxa de sucesso relatada para RTS, S, a vacina candidata contra malária mais avançada do mundo, atualmente em fase 3 de testes clínicos, que é o último estágio de teste antes do licenciamento.

"Ambas as vacinas são semelhantes, é só que a densidade do RTS, A exibição da proteína S é muito menor do que a nossa, "diz Burkhard." A homogeneidade de nossa vacina é muito maior, que produz uma resposta mais forte do sistema imunológico. É por isso que estamos confiantes de que o nosso será uma melhoria.

"Cada cadeia de proteína que forma nossa partícula exibe uma das moléculas de proteína do patógeno que são reconhecidas pelo sistema imunológico, "acrescenta Burkhard, um especialista em biologia estrutural afiliado ao Instituto de Ciência de Materiais da UConn. "Com RTS, S, apenas cerca de 14% da proteína da vacina vem do parasita da malária. Somos capazes de atingir nossa alta densidade devido ao design da nanopartícula, que nós controlamos. "

A pesquisa foi publicada em Malaria Journal em 2013.

A busca por uma vacina contra a malária é um dos projetos de pesquisa mais importantes em saúde pública global. A doença é comumente transportada através das picadas de mosquitos noturnos. Os infectados sofrem de febres severas, arrepios, e uma doença semelhante à gripe. Em casos graves, malária causa convulsões, anemia severa, dificuldade respiratória, e insuficiência renal. Cada ano, mais de 200 milhões de casos de malária são notificados em todo o mundo. A Organização Mundial da Saúde estimou que 627, 000 pessoas morreram de malária em 2012, muitos deles crianças que vivem na África Subsaariana.

Os pesquisadores levaram mais de 10 anos para finalizar a montagem precisa da nanopartícula como o portador crítico da vacina e encontrar as partes certas da proteína da malária para desencadear uma resposta imune eficaz. A pesquisa foi ainda mais complicada pelo fato de que o parasita da malária que afeta ratos usados ​​em testes de laboratório é estruturalmente diferente daquele que infecta humanos.

Os cientistas usaram uma abordagem criativa para contornar o problema.

“Testar a eficácia da vacina foi difícil porque o parasita que causa a malária em humanos só cresce em humanos, "Lanar diz." Mas nós desenvolvemos um pequeno truque. Pegamos um parasita da malária de camundongo e colocamos em seu DNA um pedaço de DNA do parasita da malária humano que queríamos que nossa vacina atacasse. Isso nos permitiu conduzir estudos baratos em camundongos para testar a vacina antes de ir para caros testes em humanos. "

A pesquisa da dupla foi apoiada por uma doação de US $ 2 milhões dos Institutos Nacionais de Saúde e US $ 2 milhões do Programa de Pesquisa de Doenças Infecciosas Militares dos EUA. Um pedido de US $ 7 milhões adicionais em financiamento do Exército dos EUA para conduzir a próxima fase do desenvolvimento de vacinas, incluindo fabricação e testes em humanos, pendente.

“Estamos dentro do cronograma para fabricar a vacina para uso humano no início do próximo ano, "diz Lanar." Levará cerca de seis meses para terminar os estudos de controle de qualidade e toxicologia do produto final e obter permissão do FDA para fazer testes em humanos. "

Lanar diz que a equipe espera começar os primeiros testes em humanos em 2016 e, se os resultados forem promissores, os testes de campo em áreas endêmicas de malária seguirão em 2017. Os testes de campo necessários podem durar cinco anos ou mais antes que a vacina esteja disponível para licenciamento e uso público, Lanar diz.

Martin Edlund, CEO da Malaria No More, uma organização sem fins lucrativos com sede em Nova York focada no combate às mortes por malária, diz, "Esta pesquisa apresenta uma abordagem nova e promissora para o desenvolvimento de uma vacina contra a malária. Um trabalho inovador como o que está sendo feito na Universidade de Connecticut nos deixa mais perto do que nunca de acabar com uma das mais antigas do mundo, mais caro, e doenças mais mortais. "

Uma empresa com sede na Suíça, Alpha-O-Peptides, fundada por Burkhard, detém a patente da nanopartícula de automontagem usada na vacina contra a malária. Burkhard também está explorando outros usos potenciais para a nanopartícula, incluindo uma vacina que vai combater a gripe animal e uma que vai ajudar as pessoas com dependência de nicotina. O professor Mazhar Khan, do Departamento de Patobiologia da UConn, está colaborando com Burkhard na vacina contra a gripe animal.