Muitas vacinas, incluindo vacinas para hepatite B e tosse convulsa, consistem em fragmentos de proteínas virais ou bacterianas. Estas vacinas incluem frequentemente outras moléculas chamadas adjuvantes, que ajudam a aumentar a resposta do sistema imunitário à proteína.



A maioria destes adjuvantes consiste em sais de alumínio ou outras moléculas que provocam uma resposta imune inespecífica. Uma equipe de pesquisadores do MIT mostrou agora que um tipo de nanopartícula chamada estrutura metálica orgânica (MOF) também pode provocar uma forte resposta imunológica, ativando o sistema imunológico inato - a primeira linha de defesa do corpo contra qualquer patógeno - por meio de proteínas celulares chamadas receptores do tipo toll.

Num estudo com ratos, os investigadores mostraram que este MOF poderia encapsular e entregar com sucesso parte da proteína spike do SARS-CoV-2, ao mesmo tempo que actuava como um adjuvante quando o MOF é decomposto dentro das células.

Embora seja necessário mais trabalho para adaptar estas partículas para utilização como vacinas, o estudo demonstra que este tipo de estrutura pode ser útil para gerar uma forte resposta imunitária, dizem os investigadores.

“Compreender como o veículo de administração do medicamento pode melhorar uma resposta imunitária adjuvante é algo que pode ser muito útil na concepção de novas vacinas”, diz Ana Jaklenec, investigadora principal do Instituto Koch para Investigação Integrativa do Cancro do MIT e uma das autoras seniores do novo estudar.

Robert Langer, professor do Instituto MIT e membro do Instituto Koch, e Dan Barouch, diretor do Centro de Virologia e Pesquisa de Vacinas do Beth Israel Deaconess Medical Center e professor da Harvard Medical School, também são autores seniores do artigo, que aparece em Avanços da Ciência . O autor principal do artigo é o ex-pós-doutorado do MIT e bolsista Ibn Khaldun, Shahad Alsaiari.

Ativação imunológica

Neste estudo, os pesquisadores se concentraram em um MOF chamado ZIF-8, que consiste em uma rede de unidades tetraédricas composta por um íon zinco ligado a quatro moléculas de imidazol, um composto orgânico. Trabalhos anteriores mostraram que o ZIF-8 pode aumentar significativamente as respostas imunológicas, mas não se sabia exatamente como esta partícula ativa o sistema imunológico.

Para tentar descobrir isso, a equipe do MIT criou uma vacina experimental que consiste na proteína de ligação ao receptor (RBD) SARS-CoV-2 incorporada em partículas ZIF-8. Essas partículas têm entre 100 e 200 nanômetros de diâmetro, tamanho que lhes permite entrar diretamente nos gânglios linfáticos do corpo ou através de células do sistema imunológico, como os macrófagos.

Assim que as partículas entram nas células, os MOFs são decompostos, liberando as proteínas virais. Os pesquisadores descobriram que os componentes do imidazol ativam os receptores toll-like (TLRs), que ajudam a estimular a resposta imune inata.

“Este processo é análogo ao estabelecimento de uma equipa operativa secreta a nível molecular para transportar elementos essenciais do vírus COVID-19 para o sistema imunitário do corpo, onde podem activar respostas imunitárias específicas para aumentar a eficácia da vacina”, diz Alsaiari.

O sequenciamento de RNA das células dos gânglios linfáticos mostrou que camundongos vacinados com partículas ZIF-8 que transportam a proteína viral ativaram fortemente uma via TLR conhecida como TLR-7, o que levou a uma maior produção de citocinas e outras moléculas envolvidas na inflamação.

Os ratos vacinados com estas partículas geraram uma resposta muito mais forte à proteína viral do que os ratos que receberam a proteína isoladamente.

“Não só estamos entregando a proteína de uma forma mais controlada através de uma nanopartícula, mas a estrutura composicional desta partícula também atua como um adjuvante”, diz Jaklenec. “Conseguimos obter respostas muito específicas à proteína COVID, e com um efeito poupador de dose em comparação com o uso da proteína sozinha para vacinar”.

Acesso à vacina

Embora este estudo e outros tenham demonstrado a capacidade imunogênica do ZIF-8, mais trabalho precisa ser feito para avaliar a segurança e o potencial das partículas para serem ampliadas para fabricação em larga escala. Se o ZIF-8 não for desenvolvido como transportador de vacina, as conclusões do estudo deverão ajudar a orientar os investigadores no desenvolvimento de nanopartículas semelhantes que possam ser utilizadas para fornecer vacinas de subunidades, diz Jaklenec.

“A maioria das vacinas de subunidades geralmente tem dois componentes separados:um antígeno e um adjuvante”, diz Jaklenec. “Projetar novas vacinas que utilizem nanopartículas com porções químicas específicas que não apenas auxiliam na entrega de antígenos, mas também podem ativar vias imunológicas específicas, tem o potencial de aumentar a potência da vacina”.

Uma vantagem do desenvolvimento de uma vacina de subunidade para a COVID-19 é que essas vacinas são geralmente mais fáceis e baratas de fabricar do que as vacinas de mRNA, o que poderia facilitar a sua distribuição em todo o mundo, dizem os investigadores.

“As vacinas de subunidades já existem há muito tempo e tendem a ser mais baratas de produzir, o que abre mais acesso às vacinas, especialmente em tempos de pandemia”, diz Jaklenec.

Mais informações: Shahad Alsaiari et al, Zeolitic Imidazolate Frameworks Activate Endosomal Toll-like Receptors e Potenciate Immunogenicity of SARS-CoV-2 Spike Protein Trimer, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj6380. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6380
Informações do diário: Avanços da ciência

Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Esta história foi republicada como cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisa, inovação e ensino do MIT.