Os engenheiros do MIT desenvolveram um novo tipo de vacina facilmente personalizável que pode ser fabricada em uma semana, permitindo que seja rapidamente implantado em resposta a surtos de doenças. Até aqui, eles desenvolveram vacinas contra o Ebola, Influenza H1N1, e Toxoplasma gondii (um parente do parasita que causa a malária), que foram 100 por cento eficazes em testes em ratos.

A vacina consiste em fitas de material genético conhecidas como RNA mensageiro, que pode ser projetado para codificar para qualquer vírus, bacteriana, ou proteína parasitária. Essas moléculas são então empacotadas em uma molécula que entrega o RNA às células, onde é traduzido em proteínas que provocam uma resposta imune do hospedeiro.

Além de direcionar as doenças infecciosas, os pesquisadores estão usando essa abordagem para criar vacinas contra o câncer que ensinariam o sistema imunológico a reconhecer e destruir tumores.

“Essa abordagem de nanoformulação nos permite fazer vacinas contra novas doenças em apenas sete dias, permitindo o potencial de lidar com surtos repentinos ou fazer modificações e melhorias rápidas, "diz Daniel Anderson, professor associado do Departamento de Engenharia Química do MIT e membro do Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer e do Instituto de Engenharia Médica e Ciência (IMES) do MIT.

Anderson é o autor sênior de um artigo que descreve as novas vacinas no Proceedings of the National Academy of Sciences a semana de 4 de julho, 2016. O projeto foi liderado por Jasdave Chahal, um pós-doutorado no Whitehead Institute for Biomedical Research do MIT, e Omar Khan, um pós-doutorado no Instituto Koch; ambos são os primeiros autores do artigo.

Vacinas personalizáveis

A maioria das vacinas tradicionais consiste em uma forma inativada de um vírus ou outro patógeno. Essas vacinas geralmente levam muito tempo para serem fabricadas, e para algumas doenças eles são muito arriscados. Outras vacinas consistem em proteínas normalmente produzidas pelo micróbio, mas nem sempre induzem uma forte resposta imunológica, exigindo que os pesquisadores procurem um adjuvante (uma substância química que aumenta a resposta).

As vacinas de RNA são atraentes porque induzem as células hospedeiras a produzir muitas cópias das proteínas que codificam, o que provoca uma reação imunológica mais forte do que se as proteínas fossem administradas isoladamente. A ideia de usar moléculas de RNA mensageiro como vacinas existe há cerca de 30 anos, mas um dos maiores obstáculos tem sido encontrar uma maneira segura e eficaz de entregá-los.

Khan decidiu embalar vacinas de RNA em uma nanopartícula feita de uma molécula ramificada conhecida como dendrímero. Uma das principais vantagens deste material é que os pesquisadores podem dar-lhe uma carga positiva temporária, o que lhe permite formar associações próximas com o RNA, que é carregado negativamente. Khan também pode controlar o tamanho e o padrão da estrutura final. Ao induzir a estrutura de dendrímero-RNA a se dobrar muitas vezes, Khan gerou partículas esféricas de vacina com um diâmetro de cerca de 150 nanômetros. Isso os torna de tamanho semelhante ao de muitos vírus, permitindo que as partículas entrem nas células, explorando as mesmas proteínas de superfície que os vírus usam para esse fim.

Ao personalizar as sequências de RNA, os pesquisadores podem criar vacinas que produzam quase qualquer proteína que desejarem. As moléculas de RNA também incluem instruções para a amplificação do RNA, para que a célula produza ainda mais proteína.

A vacina é projetada para ser administrada por injeção intramuscular, tornando mais fácil de administrar. Uma vez que as partículas entram nas células, o RNA é traduzido em proteínas que são liberadas e estimulam o sistema imunológico. Significativamente, as vacinas foram capazes de estimular os dois braços do sistema imunológico - uma resposta de células T e uma resposta de anticorpos.

Em testes em ratos, animais que receberam uma única dose de uma das vacinas não mostraram sintomas após a exposição ao patógeno real - Ebola, Influenza H1N1, ou Toxoplasma gondii .

"Não importa o antígeno que escolhemos, fomos capazes de conduzir as respostas completas de anticorpos e células T, "Khan diz.

Os pesquisadores também acreditam que suas vacinas seriam mais seguras do que as vacinas de DNA, outra alternativa que os cientistas estão buscando, porque ao contrário do DNA, O RNA não pode ser integrado ao genoma do hospedeiro e causar mutações.

"A opção de criar rapidamente uma formulação totalmente sintética que pode ser eficaz como vacina é um acréscimo importante às estratégias de vacinas disponíveis atualmente, "diz Hidde Ploegh, um professor de biologia do MIT, um membro do Instituto Whitehead, e um autor do artigo, que acrescentou que será importante avaliar a segurança e os custos.

Desenvolvimento rápido

A capacidade de projetar e fabricar rapidamente essas vacinas pode ser especialmente benéfica para o combate à gripe, porque o método de fabricação de vacina contra gripe mais comum, que requer que os vírus cresçam dentro de ovos de galinha, leva meses. Isso significa que quando uma cepa de gripe inesperada aparece, como o vírus H1N1 causador da pandemia de 2009, não há como produzir rapidamente uma vacina contra ele.

"Normalmente, uma vacina é disponibilizada muito depois do fim do surto, "Chahal diz." Achamos que podemos intervir no decorrer de um surto real.

Khan e Chahal planejam abrir uma empresa para licenciar e comercializar a tecnologia. Além das vacinas que eles já elaboraram, eles esperam criar vacinas para o vírus Zika e a doença de Lyme.

Eles também estão trabalhando em vacinas contra o câncer. Em uma competição recente "Missão:Possível" organizada pelo Instituto Koch, Khan e Chahal faziam parte de uma equipe que acabou desistindo da competição por causa de um financiador externo, a Fundação de Pesquisa Médica Avançada, se ofereceu para apoiá-los.

Para esse projeto, os pesquisadores desenvolveram vacinas que têm como alvo genes que normalmente são ativados apenas durante o desenvolvimento embrionário. Esses genes, dormente em adultos, frequentemente são reativados em um tipo de câncer conhecido como tumores de pulmão de células não pequenas.

"Estamos todos entusiasmados com o potencial desta nova abordagem para fornecer uma nova forma de entrega de vacina, "diz Robert Langer, o David H. Koch Institute Professor no MIT e um autor do artigo.