Vacina revolucionária contra o HIV que ‘treina’ o sistema imunológico supera seu primeiro obstáculo, destaca Aidsmap

A vacina, atualmente chamada de eOD-GT8, está sendo desenvolvida pelo professor William Schief e colegas do Scripps Research Institute, na Califórnia, em colaboração com o Fred Hutchinson Cancer Center, a International AIDS Vaccine Initiative, o US Institute of Allergies and Infectious Diseases, e vários outros institutos de pesquisa. A empresa farmacêutica Moderna está envolvida na próxima fase de testes, pois será usada a mesma tecnologia de vacina de mRNA que a empresa usou em sua vacina SARS-CoV-2.

A vacina visa criar células imunológicas (linfócitos B) que inundarão o corpo com anticorpos amplamente neutralizantes (bnAbs) do tipo chamado VRC01 no caso de uma exposição ao HIV. Este bnAb em particular tem a capacidade de neutralizar (bloquear) uma parte muito específica da proteína do envelope do HIV que é necessária para o vírus entrar nas células CD4.

O problema é que os bnAbs, até agora, nunca foram induzidos por uma vacina em humanos, apenas por infecção crônica por HIV em uma minoria de pessoas. Isso ocorre porque muito poucos linfócitos B têm a capacidade inerente de produzir esses bNAbs incomuns e “hipermutados” a partir do zero.

A vacina Scripps usa uma técnica chamada ‘direcionamento da linhagem germinativa’ para expandir enormemente o pool de linfócitos B que possuem os genes necessários para produzir bNAbs, e o teste atual, G001, conseguiu fazer isso – um feito notável que essencialmente redesenha parte do sistema imunológico dos receptores.

A vacina eOD-GT8 foi projetada para provocar essa resposta genética, não para induzir realmente os bNAbs, e não continha todos os componentes da proteína do envelope do HIV que geralmente dão origem a uma resposta de anticorpos. Em testes futuros, espera-se transformar a capacidade potencial de produzir bNAbs VRC01 em realidade, usando vacinas cada vez mais alinhadas com as subseções da proteína do envelope do HIV que dão origem às respostas bNAb mais fortes. Estes são chamados de epítopos.

As descobertas do estudo G001, o primeiro desse tipo, foram publicadas na Science. No estudo, a maior das duas doses da vacina induziu a produção de 550 vezes mais células capazes de produzir o VRC01 bnAb do que ocorre naturalmente e, nos respondedores, a porcentagem de células B nos gânglios linfáticos que apresentavam as mutações genéticas ( chamados VRC01-2*02 ou VRC01-2*04) que eram capazes de produzir bNAbs aumentou para 6,7%, em comparação com uma média de 0,00023% (apenas uma célula em 429.000) em pessoas não vacinadas.

A afinidade das moléculas receptoras produzidas na superfície dessas células – sua sensibilidade aos epítopos do HIV ou aos anticorpos desses epítopos – aumentou 840 vezes em comparação com as células que não apresentavam as mutações VRC01-2.

Mais sobre o plano de fundo

Para obter mais detalhes sobre por que o HIV é um vírus tão difícil de desenvolver uma vacina contra o HIV, consulte isto , mas talvez o principal motivo seja a capacidade do HIV de sofrer mutações rapidamente para longe do controle imunológico. Na grande maioria dos casos de infecção, o vírus já venceu a corrida contra o sistema imunológico antes que este mal tenha começado.

Algumas pessoas eventualmente desenvolvem anticorpos amplamente neutralizantes, mas o fazem tarde demais, quando o vírus já desenvolveu a capacidade de enganá-los. Mas se pudéssemos infundir a capacidade em linfócitos B suficientes para produzir bnAbs contra o HIV no momento em que o vissem – então o sistema imunológico venceria a corrida.

A abordagem da equipe de Schief não é a única que tenta fazer isso. Na abordagem chamada de design focado em epítopos, os pesquisadores tentam desenvolver uma vacina multivalente que reconheça o maior número possível de epítopos de HIV e produza bNAbs contra eles.

O design focado na linhagem faz a engenharia reversa disso. Os cientistas analisam os bNAbs em pessoas que os desenvolvem em infecção crônica, descobrem a quais epítopos do HIV eles desenvolveram em reação e, em seguida, projetam vacinas para estimular vacinas para esses epítopos.

O problema com ambas as abordagens é que existem tão poucos linfócitos B que possuem os genes para produzir bNAbs que quantidades efetivas não são geradas.

O que o direcionamento da linhagem germinativa faz é levar a engenharia reversa um estágio mais para trás e perguntar: podemos projetar um processo imunológico evolutivo que começa com linfócitos B ingênuos que não reconhecem especificamente nenhum bug e termina com células B de memória que pode produzir inundações de bnAbs variados em resposta ao HIV?

O VRC01 foi um dos primeiros anticorpos amplamente neutralizantes a serem descobertos no sangue de uma pessoa com infecção por HIV de longa duração. Sua estrutura e potência foram determinadas em 2010 . Em estudos usando infusões do anticorpo para tratar o HIV ou para prevenir a infecção pelo HIV , ele teve alguma eficácia, mas não foi suficiente para suprimir a replicação do HIV e sua eficácia na prevenção do HIV foi apenas modesta. No entanto, ter um sistema imunológico preparado para produzir grandes quantidades de VRC01 assim que detecta o HIV pode funcionar melhor.

A razão pela qual os pesquisadores do Scripps escolheram o VRC01 como o bNAb que desejavam gerar não é porque já foi usado, mas porque as células com capacidade de produzi-lo têm uma assinatura genética única. Todos os anticorpos são moléculas em forma de Y. Os genes necessários para produzir a série específica de aminoácidos (componentes proteicos) que se torna o anticorpo VRC01 são um ou ambos os genes VRC01-2*02 ou *04, que produzem a “cadeia pesada” do anticorpo ( um braço e a haste do Y) e quaisquer cinco, mas não qualquer outro número, de aminoácidos que produzem a ‘cadeia leve’, o outro braço do Y.

Apenas uma célula B em mais de 400.000 tem naturalmente essa conformação genética, e as proteínas do envelope do HIV encontradas após a infecção não parecem estimular essas células B ‘precursoras’ a proliferar especificamente, nem a gerar bNAbs.

O que a equipe de Schief fez foi projetar, com base nas evidências de ensaios clínicos anteriores em camundongos, uma vacina que preferencialmente faria com que as células com essa conformação genética se dividissem e proliferassem. Ele não foi projetado para produzir o VRC01 bNAb em si, mas para produzir mais células que o produzem.

Isso tornou o estudo muito mais complicado de fazer: é um processo relativamente simples medir as quantidades de um anticorpo no sangue, mas é muito mais difícil olhar para os genes nas células que os produzem, e os pesquisadores tiveram que usar vários maneiras de fazer isso, incluindo a triagem de células com citometria de fluxo e usando ensaios de PCR de RNA e DNA.

A vacina e os participantes do estudo

A vacina e OD-GT8 é uma partícula semelhante a um vírus – uma casca oca de uma proteína não humana. As vacinas de partículas semelhantes a vírus não são novas – a vacina contra o HPV que previne verrugas genitais e câncer cervical e anal é uma delas. Nesse caso, a proteína não humana é a lumazina sintase, uma enzima encontrada em organismos que podem produzir sua própria riboflavina (vitamina B2). Sessenta moléculas de enzimas se montam espontaneamente em uma casca oca como parte de sua função de síntese. A isso, os pesquisadores anexaram 60 moléculas de proteína do envelope do HIV, uma por unidade de enzima, sintonizadas para provocar a proliferação em células com o perfil genético VRC01.

Esta vacina, ou um placebo, foi dada a 48 voluntários em duas doses com oito semanas de intervalo; 12 receberam placebo, 18 receberam uma dose de vacina de 20 microgramas e 18 uma dose de 100 microgramas. A ambas as doses de vacina foram adicionados 50 microgramas de um adjuvante, um composto que amplifica uma resposta imune a uma vacina. Neste caso, o adjuvante foi o ASO1 B , uma mistura de dois compostos naturais que auxiliam a vacina a se ligar aos receptores de linfócitos B (proteínas de superfície que detectam substâncias estranhas).

Os voluntários eram bastante equilibrados em termos de gênero (18 mulheres, 24 homens) e sexo no nascimento (quatro dos homens eram trans; nenhuma das mulheres era, mas duas voluntárias se descreveram como genderqueer ou inconformistas).

Este estudo americano não foi tão equilibrado em termos de raça; 33 (69%) foram classificados como brancos, dos quais seis eram latinos; quatro eram negros, cinco asiáticos, três mestiços e um desconhecido. A idade média deles era de 30 anos.

A vacina teve alguns efeitos colaterais: mais pessoas que receberam a vacina do que as que receberam placebo reclamaram de dor no local da injeção, leve dor de cabeça, calafrios, dor nas articulações, febre baixa e mal-estar ou fadiga. No entanto, a taxa de sintomas graves (grau 3) não foi maior do que nos receptores de placebo.

Efeitos da vacina

A vacina produziu uma reação geral em células B e células T virgens não produtoras de bNAb, mostrando que tinha imunogenicidade geral (como também mostrado pelos efeitos colaterais). As células B circulantes no sangue aumentaram cerca de mil vezes. Células B nos gânglios linfáticos, onde são levadas para serem repetidamente expostas a antígenos estranhos e se transformarem em células de memória que reconhecem antígenos específicos, antes de serem devolvidas à corrente sanguínea, aumentadas em um fator de 100.000 ou mais.

Mas eles não desenvolveram nenhuma resposta específica para o HIV. Isso era esperado, pois essa vacina de iniciação não foi projetada para produzir uma reação direta ao HIV e não continha proteínas de superfície do HIV conhecidas por serem diretamente imunogênicas dessa maneira.

Uma forte reação imunológica generalizada às proteínas env do HIV teria sido de fato contraproducente, pois desviaria as células B para a produção de anticorpos não neutralizantes contra o HIV que não funcionam. O objetivo era ampliar a população de células precursoras cuja assinatura genética mostrava que, se uma vacina posterior contendo um epítopo imunogênico específico do HIV fosse usada, uma proporção útil dos anticorpos produzidos seria bnAbs.

O principal objetivo da vacina, aumentar a população de células B capazes de produzir bnAbs, foi alcançado. Sem entrar exatamente como aqui, os pesquisadores analisaram três populações de linfócitos B e contaram a proporção que tinha o perfil genético VRC01. Dois, os que circulam no sangue e os que amadurecem nos gânglios linfáticos, produzem o tipo mais comum de anticorpo, a imunoglobulina G (IgG), que representa 75% dos anticorpos circulantes. Eles também mediram a quantidade de células no sangue produzindo um tipo raro de anticorpo, a imunoglobulina D , que forma apenas 1% dos anticorpos, mas parece ter um papel na direção da produção de anticorpos de outras células B.

Em amostras pré-vacinação, os pesquisadores encontraram seis participantes onde as células precursoras com o perfil VCR01 puderam ser identificadas, mas literalmente em apenas uma ou duas células individuais, indicando que mesmo nesses participantes, apenas uma em 429.000 células B tinha essa assinatura. Após a vacinação, eles também encontraram essa assinatura em dois receptores de placebo.

Entre os participantes vacinados, as células VRC01 proliferaram em todos, exceto um participante. Este participante acabou por ter uma assinatura VRC01 genética incomum, VCR01-2*05/*06, mostrando que talvez 2% (dos participantes predominantemente brancos dos EUA) podem não responder a esta vacina. Se pessoas de outras partes do mundo teriam perfis genéticos diferentes é uma questão a ser respondida.

Quatro semanas após a primeira vacinação, uma em 10.000 células sanguíneas circulantes nos receptores de dose mais baixa e uma em 4.500 nos receptores de dose mais alta apresentaram potencial de produção de VRC01, representando respectivamente 43 e 94 vezes a frequência pré-vacinação.

Na semana 10, duas semanas após a segunda vacinação, uma em 1139 células de memória B em receptores de baixa dose e uma em 777 em altas doses eram do tipo precursor VRC01, representando 377 e 552 vezes a frequência pré-vacinação. Oito semanas após a segunda dose, isso caiu para uma em 3.764 e uma em 2.019 células, respectivamente.

É importante enfatizar que, mesmo no pico, embora todos os participantes, exceto um, agora tivessem células B com receptores que indicavam que poderiam produzir bnAbs ao encontrar epítopos de HIV, isso ainda representava apenas 0,088% de todas as células B de memória. A esperança dos pesquisadores é que, agora que essas células precursoras foram induzidas, outras imunizações com vacinas que contenham epítopos de HIV reais (ao contrário desta) agora produzirão quantidades efetivas do VRC01 bNAb.

Nas células B que amadurecem nos gânglios linfáticos, apenas cerca de 60% dos participantes tiveram uma expansão no número de células B do tipo VRC01 que amadurecem em seus gânglios linfáticos. Entre aqueles que o fizeram, no entanto, o número de células com a assinatura do gene VRC01 foi cerca de 100.000 vezes maior do que antes, com até 6,7% de todas as células B produtoras de IgG com a assinatura do gene VRC01.

Um sinal promissor foi que, dentro da população de células com os genes VRC01, houve uma grande variação no restante dos genes que instruem a célula sobre quais anticorpos produzir. Essa ‘policlonalidade’ indica que eles devem ser capazes de responder a uma ampla variedade de variantes do HIV.

O sequenciamento de genes sensíveis também descobriu que, mesmo enquanto o número absoluto de células VRC01 já estava diminuindo oito semanas após a segunda vacina, o número de mutações em células com a assinatura VRC01 continuou a se acumular, indicando maior potencial para produzir uma variedade de VRC01- tipo bnAbs.

Essas mutações também conferem maior sensibilidade das células produtoras de bnAb VRC01 a epítopos típicos da proteína env do HIV, indicando um aumento não apenas na quantidade de células bnAb que podem ser produzidas em resposta a uma exposição ao HIV, mas também em sua sensibilidade. Três semanas após a primeira vacina, a afinidade dos receptores de células B para os epítopos env do HIV em células do tipo VCR01 foi 840 vezes maior (o que significa que 840 vezes menos proteína env produziria uma reação do que produziria uma reação em células não VRC01) e três semanas após a segunda, 32.400 vezes mais.

Isso é importante porque sugere que, embora inicialmente as células B produtoras de VRC01 possam ser uma população minoritária, sua produção de bNAb não seria superada pela maioria das células que produzem anticorpos não neutralizantes e não eficazes que o HIV poderia facilmente mutar longe de.

Isso pode ser transformado em uma vacina real?

Em um comentário sobre o trabalho de pesquisa, a professora Penny Moore, do Instituto Nacional Sul-Africano para Doenças Transmissíveis, ela própria uma proeminente pesquisadora de vacinas contra o HIV, elogia isso como a primeira prova de um conceito muito complexo.

Ela observa que a pesquisa precisa ser repetida em participantes de outras regiões e etnias, e também que estudos precisam ser feitos com vacinas que ampliem as populações de células capazes de produzir outros bnAbs com potência maior que o VRC01, e que tenham como alvo partes do envelope do HIV. proteína diferente do sítio de ligação de CD4. Isso pode ser mais difícil, pois outros bnAbs derivam de células com assinaturas genéticas menos específicas.

O principal desafio, no entanto, é que este é apenas o primeiro passo neste conceito de vacina. O próximo passo será inocular sequencialmente as pessoas com uma série de vacinas contendo epítopos baseados cada vez mais nas proteínas env reais do vírus HIV.

É problemático como isso pode ser feito. Uma vacina contendo vários epítopos de HIV pode ter que ter um volume alto e também corre o risco de sobrecarregar o sistema imunológico e produzir uma reação massiva, mas não específica, que pode não apenas ser insegura, mas também não funcionar contra o HIV. A alternativa é dar às pessoas uma longa sequência de vacinas, com o objetivo de ‘pastorar’ o sistema imunológico para produzir bnAbs, mas isso seria um desafio logístico e clínico.

Uma resposta possível é que as vacinas direcionadas à linhagem germinativa do próximo estágio, nos ensaios G002 e assim por diante, usarão vacinas baseadas em mRNA , não partículas semelhantes a vírus. Isso dirá às células para produzir suas próprias partículas, não injetar e depois direcionar. Isso implica que várias instruções diferentes podem ser empacotadas em uma dose menor de vacina e também que a fabricação de vacinas variadas deve ser mais fácil. O teste G003 está ocorrendo em Ruanda e na África do Sul, o que pode responder à questão de saber se uma vacina projetada para induzir o VRC01 também funciona em populações africanas.

Essencialmente, o que os pesquisadores do Scripps fizeram foi criar uma população significativa de células, pelo menos potencialmente capaz de produzir um tipo específico de bnAb, que antes era insignificante. A ideia, para usar uma metáfora, na corrida lebre contra tartaruga do HIV contra o sistema imunológico, é equipar a tartaruga com um jet pack para que a lebre a encontre esperando na linha de chegada.

Schief e colegas comentam que alcançaram “um nível sem precedentes de controle sobre a especificidade das respostas imunes” que pode “anunciar uma nova era de design preciso de vacinas para HIV e outros patógenos”. Em outras palavras, embora ainda possa ser um desafio transformar essa vacina primária em um curso completo e eficaz de vacinas primárias e reforçadas, a abordagem científica que ela usa tem enormes implicações para o design de vacinas mais sofisticados em geral.

Fonte: Aidsmap