Butantan pesquisa vacina em aerossol contra pneumonia

Pesquisadores do Laboratório de Bacteriologia do Instituto Butantan estudam o desenvolvimento de uma vacina em aerossol contra infecções pela bactéria pneumococo (Streptococcus pneumoniae), causadora de pneumonia bacteriana, otite, meningite e sepse, entre outros quadros. O imunizante é considerado de baixo custo por ser o único contra o pneumococo testado na forma inalatória, sem a necessidade de uso de refrigeração e agulhas. Sua formulação mais simples também reforça o princípio de ser uma vacina barata de produzir, comparada às já disponíveis.

“As formulações atuais são bem caras e complexas e têm proteção específica para alguns sorotipos. A ideia dessa vacina é que isso não ocorra, porque é uma vacina independente de sorotipo e com custo menor por não ter necessidade de purificar cada polissacarídeo dos diferentes sorotipos separadamente”, afirma a pesquisadora do Laboratório de Bacteriologia do Instituto Butantan Eliane Miyaji.

A candidata vacinal é composta por nanopartículas contendo proteínas do pneumococo, composição diferente das vacinas pneumocócicas conjugadas (VPCs), compostas por polissacarídeos de diferentes sorotipos do pneumococo conjugados com proteínas; e das vacinas polissacarídicas (VPPs), que contêm polissacarídeos livres do pneumococo em sua composição.

No Brasil, estão disponíveis a VPC10, VPC13, VPC15 e a VPP23, que previnem contra dez, 13, 15 e 23 sorotipos de pneumococo, dentre os mais de 100 existentes. A VPC10 é indicada para crianças de dois meses até cinco anos e está disponível no Sistema Único de Saúde (SUS). A VCP13 é indicada para crianças e adultos com mais de 50 anos, enquanto que a VPP23 é indicada para a população acima de 60, podendo ser utilizada em esquema vacinal em combinação com a VCP13.

A pneumonia é a maior causa de morte por doenças infecciosas entre crianças menores de cinco anos, sendo responsável por 14% das mortes nesta faixa etária segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS). Diferentes microrganismos podem causar pneumonia e o pneumococo é responsável por mais da metade dos casos mais graves.

A pesquisa da vacina em aerossol do Laboratório de Bacteriologia foi a base do trabalho “Formulação de vacina pulmonar nanoparticulada baseada em lipossomos contendo antígenos proteicos de Streptococcus pneumoniae”, apresentada pelo farmacêutico Tasson Rodrigues no doutorado do Programa de Pós-Graduação Interunidades em Biotecnologia da Universidade de São Paulo (USP), Instituto Butantan e Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). O estudo, orientado por Eliane Miyaji, venceu o “Prêmio Tese Destaque da USP – 13ª Edição” na categoria Interdisciplinar em novembro de 2024. Tasson também recebeu o prêmio Robert Austrian Research Award in Pneumococcal Vaccinology em 2022.

Por que uma vacina em aerossol?

Embora as vacinas atualmente disponíveis sejam bastante eficazes contra a doença pneumocócica invasiva, o uso delas tem levado a uma substituição dos sorotipos prevalentes na população, causando um aumento da incidência de doenças pneumocócicas por sorotipos não incluídos nas formulações vacinais.

A escolha por testar uma vacina com antígenos proteicos e não com base em polissacarídeos do pneumococo leva em conta uma possível maior cobertura comparada às VPCs e VPPs. Isto é, se a hipótese da pesquisa se comprovar, será possível ter uma maior cobertura contra pneumococos sem depender da necessidade da inclusão de mais sorotipos a cada nova composição.

“Enquanto as VPCs e VPPs são focadas em polissacarídeos, que são açúcares, e bastante variáveis, nós focamos em proteínas de superfície do pneumococo que, em tese, são mais conservadas. Essa é uma outra forma de desenvolver uma proteção contra o pneumococo sem depender da inclusão de polissacarídeos de diferentes sorotipos”, explica Tasson Rodrigues.

A versão em aerossol teria outra vantagem sobre as demais vacinas: ela atingiria diretamente os pulmões, formando uma barreira contra a bactéria já no local de entrada do organismo. “É a única vacina contra pneumococo que chega aos pulmões, fazendo uma imunização pulmonar. Essa forma de proteção é importante porque a maioria dos casos de pneumonia grave, sobretudo nas crianças e nos adultos 60+, é de origem bacteriana”, diz Eliane.

O estudo, feito em parceria com a Liverpool John Moores University (LJMU), do Reino Unido, foi desenvolvido em etapas. Na primeira, Tasson e a equipe do Laboratório de Desenvolvimento de Vacinas do Butantan produziram os antígenos proteicos. Na segunda, as proteínas foram levadas para o Reino Unido pelo então estudante de pós-graduação, que trabalhou na produção de lipossomos – tipos de nanopartículas formadas por lipídeos arranjados em camadas duplas que formam uma espécie de esfera envolvendo os antígenos – no laboratório do professor de Nanomedicina da Escola de Farmácia e Ciências Biomoleculares da LJMU, Imran Saleem.

Eliane Miyaji: “formulação da candidata vacinal é de baixo custo e por ser em aerossol chega direto aos pulmões”. Foto: Butantan/Governo de SP

O projeto foi financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e pela Medical Research Council (MRC) do Reino Unido.

Tecnologia

A candidata vacinal do Butantan utiliza fragmentos da proteína de superfície pneumocócica PspA (Pneumococcal Surface Protein A), considerada um dos antígenos proteicos mais promissores para o desenvolvimento de uma vacina contra infecções por pneumococo.

A PspA é classificada em seis clados, divididos em três famílias: família 1 (clados 1 e 2), família 2 (clados 3, 4 e 5) e família 3 (clado 6), sendo as famílias 1 e 2 as mais prevalentes nas doenças pneumocócicas. Inicialmente, os pesquisadores testaram em modelos animais a imunogenicidade contra o pneumococo com a PspA do clado 4, mas a resposta imune gerada não foi muito abrangente.

Tasson, então, fez a clonagem, expressão e purificação da PspA de clado 1, a combinou-a a uma PspA de clado 4. O resultado desta formulação foi uma proteção mais abrangente contra o pneumococo. “Na formulação anterior, a vacina desenvolveu uma proteção apenas contra bactérias com proteínas pertencentes à família 2. Então, decidimos incluir mais uma PspA para que protegesse contra as famílias 1 e 2”, explica.

Tasson recebeu o prêmio Robert Austrian Research Award in Pneumococcal Vaccinology em 2022 e, em 2024, o “Prêmio Tese Destaque da USP – 13ª Edição” na categoria Interdisciplinar. Foto: Butantan/Governo de SP

Durante os nove meses que ficou em Liverpool, o então doutorando trabalhou a inclusão das proteínas dentro de lipossomos, tornando o produto uma vacina de proteínas recombinantes, que depois foram transformadas em uma formulação em pó.

“Nas duas linhagens de bactéria usadas, uma que expressava PspA de família 1 e outra que expressava PspA de família 2, vimos em camundongos proteção de 100%, uma ótima proteção que nunca tínhamos visto. Fizemos outro ensaio, utilizando o soro dos animais imunizados incubados com diferentes linhagens da bactéria, que expressam diferentes PspAs das duas famílias. Vimos que os anticorpos do soro destes animais conseguem se ligar a todas as linhagens testadas, indicando uma proteção abrangente”, afirma Tasson.

Os resultados do projeto de doutorado foram publicados em dois artigos, um no periódico Journal of Controlled Release e outro no periódico Applied Microbiology and Biotechnology. A patente da candidata à vacina foi depositada recentemente e na nova fase de pesquisa os cientistas esperam avançar nos testes pré-clínicos. “A próxima etapa do estudo é submeter um projeto para escalonar a produção dentro das Boas Práticas de Laboratório, além de fazer os testes pré-clínicos de toxicidade, imunogenicidade e também testar sua forma de aplicação”, conclui Eliane.