Nanoengenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram vacinas candidatas COVID-19 que podem suportar o calor. Seus principais ingredientes? Vírus de plantas ou bactérias.

As novas vacinas COVID-19 sem geladeira ainda estão no estágio inicial de desenvolvimento. Em ratos, as vacinas candidatas desencadearam alta produção de anticorpos neutralizantes contra SARS-CoV-2, o vírus que causa COVID-19. Se eles provarem ser seguros e eficazes nas pessoas, as vacinas podem ser uma grande virada de jogo para os esforços de distribuição global, incluindo aqueles em áreas rurais ou comunidades com poucos recursos.

"O que é empolgante sobre nossa tecnologia de vacina é que é termicamente estável, para que pudesse chegar facilmente a lugares onde a configuração de freezers de temperatura ultrabaixa, ou ter caminhões circulando com esses freezers, não vai ser possível, "disse Nicole Steinmetz, professor de nanoengenharia e diretor do Center for Nano-ImmunoEngineering da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs.

As vacinas são detalhadas em um artigo publicado em 7 de setembro na Jornal da American Chemical Society .

Os pesquisadores criaram duas vacinas candidatas COVID-19. Um é feito de um vírus de planta, chamado vírus do mosaico do feijão-caupi. O outro é feito de um vírus bacteriano, ou bacteriófago, chamado Q beta.

Ambas as vacinas foram feitas com receitas semelhantes. Os pesquisadores usaram plantas de feijão-caupi e E. coli bactérias para fazer crescer milhões de cópias do vírus da planta e bacteriófago, respectivamente, na forma de nanopartículas em forma de bola. Os pesquisadores coletaram essas nanopartículas e, em seguida, anexaram um pequeno pedaço da proteína spike SARS-CoV-2 à superfície. Os produtos acabados parecem um vírus infeccioso, então o sistema imunológico pode reconhecê-los, mas eles não são infecciosos em animais e humanos. O pequeno pedaço de proteína espigada preso à superfície é o que estimula o corpo a gerar uma resposta imunológica contra o coronavírus.

Os pesquisadores observam várias vantagens do uso de vírus de plantas e bacteriófagos para fazer suas vacinas. Para um, eles podem ser fáceis e baratos de produzir em grande escala. "O cultivo de plantas é relativamente fácil e envolve infraestrutura não muito sofisticada, "disse Steinmetz." E a fermentação com bactérias já é um processo estabelecido na indústria biofarmacêutica. "

Outra grande vantagem é que o vírus da planta e as nanopartículas de bacteriófago são extremamente estáveis ​​em altas temperaturas. Como resultado, as vacinas podem ser armazenadas e despachadas sem a necessidade de refrigeração. Eles também podem ser submetidos a processos de fabricação que usam calor. A equipe está usando esses processos para embalar suas vacinas em implantes de polímero e adesivos de microagulha. Esses processos envolvem misturar as vacinas candidatas com polímeros e derretê-los juntos em um forno a temperaturas próximas a 100 graus Celsius. Ser capaz de misturar diretamente o vírus da planta e as nanopartículas de bacteriófago com os polímeros desde o início torna mais fácil e direto criar implantes e adesivos para vacinas.

O objetivo é dar às pessoas mais opções para obter uma vacina COVID-19 e torná-la mais acessível. Os implantes, que são injetados por baixo da pele e liberam a vacina lentamente ao longo de um mês, precisaria ser administrado apenas uma vez. E os patches de microagulha, que pode ser usado no braço sem dor ou desconforto, permitiria às pessoas auto-administrar a vacina.

“Imagine se os adesivos de vacina pudessem ser enviados às caixas de correio de nossas pessoas mais vulneráveis, em vez de deixá-los deixar suas casas e se expor ao risco, "disse Jon Pokorski, professor de nanoengenharia da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs, cuja equipe desenvolveu a tecnologia para fazer os implantes e os adesivos de microagulha.

"Se as clínicas pudessem oferecer um implante de dose única para aqueles que teriam muita dificuldade em fazer a segunda injeção, que ofereceria proteção para mais da população e poderíamos ter uma melhor chance de conter a transmissão, "adicionou Pokorski, que também é membro fundador do corpo docente do Instituto de Descoberta e Design de Materiais da universidade.

Em testes, as vacinas candidatas COVID-19 da equipe foram administradas a camundongos por meio de implantes, adesivos de microagulha, ou como uma série de dois disparos. Todos os três métodos produziram altos níveis de anticorpos neutralizantes no sangue contra SARS-CoV-2.

Potencial vacina de pan-coronavírus

Esses mesmos anticorpos também neutralizaram contra o vírus SARS, os pesquisadores descobriram.

Tudo se resume a um pedaço da proteína spike do coronavírus que está ligada à superfície das nanopartículas. Uma dessas peças que a equipe de Steinmetz escolheu, chamado de epítopo, é quase idêntico entre o SARS-CoV-2 e o vírus SARS original.

"O fato de a neutralização ser tão profunda com um epítopo tão bem conservado entre outro coronavírus mortal é notável, "disse o co-autor Matthew Shin, um Ph.D. em nanoengenharia estudante no laboratório de Steinmetz. "Isso nos dá esperança para uma vacina potencial de pan-coronavírus que pode oferecer proteção contra futuras pandemias."

Outra vantagem deste epítopo particular é que ele não é afetado por nenhuma das mutações SARS-CoV-2 que foram relatadas até agora. Isso porque esse epítopo vem de uma região da proteína do pico que não se liga diretamente às células. Isso é diferente dos epítopos nas vacinas COVID-19 atualmente administradas, que vêm da região de ligação da proteína de pico. Esta é uma região onde muitas das mutações ocorreram. E algumas dessas mutações tornaram o vírus mais contagioso.

Os epítopos de uma região não vinculante são menos propensos a sofrer essas mutações, explicou Oscar Ortega-Rivera, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Steinmetz e o primeiro autor do estudo. "Com base em nossas análises de sequência, o epítopo que escolhemos é altamente conservado entre as variantes do SARS-CoV-2. "

Isso significa que as novas vacinas COVID-19 podem ser potencialmente eficazes contra as variantes preocupantes, disse Ortega-Rivera, e os testes estão em andamento para ver o efeito que eles têm contra a variante Delta, por exemplo.

Vacina plug and play

Outra coisa que deixa Steinmetz muito animado com essa tecnologia de vacina é a versatilidade que ela oferece para fazer novas vacinas. "Mesmo que essa tecnologia não tenha impacto sobre o COVID-19, pode ser adaptado rapidamente para a próxima ameaça, o próximo vírus X, "disse Steinmetz.

Fazendo essas vacinas, ela diz, é "plug and play:" crescer vírus de plantas ou nanopartículas de bacteriófagos a partir de plantas ou bactérias, respectivamente, em seguida, anexe um pedaço do vírus alvo, patógeno, ou biomarcador à superfície.

"Usamos as mesmas nanopartículas, os mesmos polímeros, o mesmo equipamento, e a mesma química para colocar tudo junto. A única variável realmente é o antígeno que colamos na superfície, "disse Steinmetz.

As vacinas resultantes não precisam ser mantidas resfriadas. Eles podem ser embalados em implantes ou adesivos de microagulha. Ou, eles podem ser administrados diretamente da forma tradicional por meio de injeções.

Os laboratórios de Steinmetz e Pokorski usaram essa receita em estudos anteriores para fazer vacinas candidatas para doenças como HPV e colesterol. E agora eles mostraram que ele funciona para fazer vacinas candidatas COVID-19 também.

Próximos passos

As vacinas ainda têm um longo caminho a percorrer antes de chegarem aos ensaios clínicos. Seguindo em frente, a equipe irá testar se as vacinas protegem contra a infecção de COVID-19, bem como suas variantes e outros coronavírus mortais, na Vivo.