Cientistas da Universidade Federal do Paraná (UFPR) estão utilizando nanotecnologia para desenvolver uma vacina contra a covid-19, doença causada pelo novo coronavírus (SARS-CoV-2). A técnica consiste em produzir nanopartículas que imitam os antígenos do vírus, ativando o sistema imune contra a doença. O método escolhido proporciona baixo custo no produto final e pode ser replicado em vacinas para outras enfermidades. O projeto tem financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), em parceria com o Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC).
Para elaborar a vacina, os pesquisadores produzirão nanoesferas de polímero, biocompatível e biodegradável, recobertas com partes específicas da proteína Spike, que é a proteína que permite ao Sars-CoV-2 infectar nossas células, e da proteína do envelope do vírus. As partes escolhidas dessas proteínas são vitais para a infecção viral. Essas nanopartículas funcionarão como um veículo para apresentar ao sistema imune os antígenos do vírus. “A vantagem é que elas não causam prejuízo ao nosso organismo e são biocompatíveis, ou seja, as partículas circulantes no sangue serão degradadas pelo organismo assim que cumprirem a missão de ativar o sistema imune contra o novo coronavírus”, explica Marcelo Müller dos Santos, professor do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da UFPR.
A técnica escolhida utiliza o polímero bacteriano polihidroxibutirato (PHB), que é uma macromolécula acumulada naturalmente por diversas bactérias. Quimicamente o PHB é um poliéster com características muito similares a polímeros utilizados para a fabricação de plásticos, como o polietileno e o polipropileno. Segundo Santos, partículas de PHB carreando proteínas já foram empregadas com sucesso para imunizar camundongos contra tuberculose e hepatite C.
“Nosso grupo de pesquisa na UFPR já trabalha, há mais de 30 anos, com bactérias que produzem esses polímeros. Há cerca de 10 anos, essa linha de pesquisa foi revitalizada com a perspectiva de contribuir para a redução do uso de insumos fósseis não renováveis e geradores de gases de efeito estufa. Nesse sentido, pretendemos associar o que estamos fazendo para desenvolver uma tecnologia que possa contribuir no combate à covid-19”, revela Emanuel Maltempi de Souza, também docente do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular e presidente da Comissão de Acompanhamento e Controle de Propagação do Coronavírus na UFPR.
Processo
O processo de produção da vacina consistirá na produção das proteínas recombinantes capazes de serem imobilizadas em nanopartículas de PHB e na produção das nanopartículas de PHB. “Os dois procedimentos serão realizados na bactéria Escherichia coli (E.coli), amplamente utilizada em biotecnologia. Como a E. coli não produz PHB naturalmente, nós reorganizaremos o processo de engenharia genético dela para produzir o polímero em altas quantidades e sob condições específicas”, esclarece Santos.
A ideia é utilizar biologia sintética para montar as proteínas em módulos, unindo diferentes blocos de DNA em um novo gene sintético. De acordo com Souza, a proteína derivada desse novo gene terá as características por eles planejadas. “Essa é uma estratégia bem interessante, já que não temos certeza de qual proteína do vírus será mais imunogênica. As proteínas podem ter milhares de aminoácidos, mas apenas uma parte com algumas dezenas pode ser necessária e suficiente para induzir a formação de anticorpos”. Empregando essa técnica, os cientistas podem criar uma coleção de proteínas ou peptídeos sintéticos, baseados nos originais, unidos a proteínas que apresentem antígenos do vírus e imunizar os animais em testes pré-clínicos para escolher as combinações mais eficientes.
“Além disso, é possível preparar bibliotecas de antígenos de outros vírus e de patógenos bacterianos e fúngicos, visando à imunização contra outras doenças. Bibliotecas, nesse contexto, significam uma coleção de genes para diferentes antígenos. Essa coleção pode ser utilizada para escolher o melhor antígeno de acordo com a necessidade”, comenta o presidente da comissão.
Etapas
Atualmente o projeto está na fase pré-clínica. Os pesquisadores esperam que dentro de um mês tenham o primeiro lote de nanopartículas prontas para inocular camundongos. Caso os testes comprovem ser possível induzir anticorpos nos animais e que não há risco para seres humanos, a vacina passará para a fase clínica.
A fase clínica é composta por três estágios de testagens. A primeira é realizada em dezenas de voluntários. Na segunda, os testes são estendidos para centenas de voluntários e, além da indução de anticorpos, é verificada a segurança. O último estágio testa a eficácia da vacina para proteger toda uma população contra a doença e inclui milhares de voluntários. “Os resultados de todas as fases são submetidos às autoridades de saúde para liberar o produto. Só aí passamos para a etapa de produção. Isso tudo deve demorar pelo menos dois anos”, conta Santos.
Segundo o professor, o objetivo é transferir a tecnologia de forma rápida para que algum órgão federal especializado ou instituições do setor privado possam iniciar os testes clínicos o quanto antes.
Outras vacinas
Os especialistas afirmam que a técnica utilizada nesta vacina é diferente das demais que estão na fase dois, de testes clínicos. As substâncias produzidas tanto pela Universidade de Oxford, quanto por uma empresa chinesa usam um adenovírus como vetor para expressar proteínas de SARS-CoV-2 e imunizar os pacientes. “Apesar de essa ser uma técnica já conhecida e com bons resultados experimentais, existe apenas uma vacina comercial que a utiliza: a vacina veterinária contra o vírus da raiva. Por mais que a vacina contra a covid-19 seja alcançada com vetores adenovirais, ainda não sabemos quanto custará sua fabricação em larga escala”, avalia Souza. Ele também alerta sobre um problema evidenciado por esse tipo de vacina: caso o paciente já tenha entrado em contato com o adenovírus, o sistema imune dele pode atacar a vacina, reduzindo sua eficácia.
Outro tipo de vacina que tem apresentado resultados aceitáveis e também já está na fase clínica é baseada em RNA. O presidente da comissão menciona que a tecnologia aplicada é bem diversa da anterior, pois é utilizado um RNA sintético codificando parte da proteína S para imunizar as pessoas. “Até agora nenhuma outra vacina utilizando essa tecnologia foi produzida e o custo de produção pode ser alto”.
Santos considera muito importante haver várias técnicas de produção da vacina em andamento. “A que propomos utiliza métodos de fermentação e purificação de proteínas já desenvolvidos na indústria e que podem ser adaptados facilmente para a produção da vacina. Certamente terá um custo mais baixo do que vacinas que utilizam vetores virais e possivelmente também terá um custo competitivo frente àquelas com vírus atenuados. E mais, teremos uma plataforma tecnológica que poderá ser usada para desenvolver vacinas para outras doenças”.
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