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Vacinas vs. COVID-19: Uma Corrida pela Segurança

Como as vacinas combatem a COVID-19 e se adaptam a novas variantes.

Sandhya Bangaru, Abigail M. Jackson, Jeffrey Copps, Monica L. Fernández-Quintero, Jonathan L. Torres, Sara T. Richey, Bartek Nogal, Leigh M. Sewall, Alba Torrents de la Peña, Asma Rehman, Mimi Guebre-Xabier, Bethany Girard, Rituparna Das, Kizzmekia S. Corbett-Helaire, Robert A. Seder, Barney S. Graham, Darin K. Edwards, Nita Patel, Gale Smith, Andrew B. Ward

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Índice

A pandemia de COVID-19 trouxe uma necessidade rápida e urgente de vacinas para combater a propagação do vírus conhecido como SARS-CoV-2. Em tempo recorde, vacinas eficazes foram criadas e distribuídas globalmente. Esse esforço foi como uma corrida contra o tempo, já que os pesquisadores trabalharam sem descanso para manter o vírus sob controle.

Como as Vacinas Funcionam

As vacinas treinam nosso sistema imunológico para reconhecer e combater infecções. Quando vacinados, o corpo aprende a identificar partes do vírus, facilitando o combate a infecções reais depois. A maioria das vacinas contra COVID-19 foca na Proteína Spike do vírus, que tem um papel chave na ajuda da entrada do vírus nas células humanas.

Quando o corpo detecta a proteína spike, ele produz Anticorpos. Esses anticorpos são como pequenos guerreiros prontos para lutar contra o vírus se ele tentar invadir de novo. As vacinas podem gerar esses anticorpos tanto em pessoas que nunca tiveram o vírus quanto em aquelas que já foram infectadas.

Tipos de Vacinas contra COVID-19

Várias tipos de vacinas contra COVID-19 foram criadas, cada uma usando métodos diferentes para estimular o sistema imunológico. Aqui estão alguns exemplos notáveis:

Vacinas de MRNA

As vacinas de mRNA, como as desenvolvidas pela Moderna e Pfizer-BioNTech, usam um pedaço de material genético chamado RNA mensageiro (mRNA) que instrui as células a produzir um pedaço inofensivo da proteína spike. Isso treina o sistema imunológico sem usar o vírus vivo.

Vacinas de Vetores Virais

Outro tipo é a vacina de vetor viral, como a da Janssen. Esse método usa um vírus diferente (não o que causa COVID-19) como sistema de entrega para introduzir instruções para construir a proteína spike.

Vacinas de Subunidade de Proteína

Tem também vacinas de subunidade de proteína como a Novavax, que contêm pedaços inofensivos do vírus (proteínas) em vez do vírus inteiro ou seu material genético.

Todas essas vacinas têm o objetivo de preparar o corpo para lutar contra o vírus real se ele aparecer.

O Desafio das Variantes

Enquanto as vacinas iniciais foram eficientes em reduzir infecções, o surgimento de novas variantes do vírus trouxe desafios. Algumas variantes podem escapar parcialmente da resposta imunológica desencadeada pelas vacinas. A variante Omicron, por exemplo, mostrou a capacidade de evitar defesas imunológicas em alguns casos, tornando necessário que os cientistas adaptem e melhorem continuamente as vacinas.

Doses de Reforço

As doses de reforço foram introduzidas para ajudar a fortalecer a resposta imunológica e melhorar a proteção contra essas variantes. Tanto as doses monovalentes (voltadas para uma proteína spike) quanto as bivalentes (voltadas para várias variantes) mostraram aumentar as respostas de anticorpos. No entanto, manter uma imunidade duradoura ainda é um trabalho em progresso.

Entendendo a Proteína Spike e os Anticorpos

A proteína spike é vital no esforço para projetar vacinas. Ao mirar nessa proteína, as vacinas podem gerar anticorpos que neutralizam o vírus. Anticorpos neutralizantes, muitas vezes chamados de nAbs, se ligam diretamente à proteína spike e impedem que o vírus entre nas células.

Diferentes Partes da Proteína Spike

A proteína spike tem várias regiões de interesse:

  • Domínio de Ligação ao Receptor (RBD): Aqui é onde a proteína spike se liga às células humanas, e a maioria dos anticorpos neutralizantes mira essa área.
  • Domínio N-Terminal (NTD): Outra região que pode desencadear uma resposta imunológica, embora não fique tão claro como os anticorpos contra essa área funcionam.
  • Região S2: Essa parte está envolvida na fusão real do vírus com a célula hospedeira.

Pesquisas têm indicado que uma variedade de anticorpos pode mirar tanto o RBD quanto o NTD, desempenhando papéis diferentes na resposta imunológica protetora.

Caracterizando Respostas de Anticorpos

Cientistas estudam os anticorpos para entender quão bem as vacinas funcionam e como podem ser melhoradas. Isolando e analisando esses anticorpos de indivíduos vacinados, os pesquisadores podem criar uma imagem mais clara da resposta imunológica.

Anticorpos Monoclonais vs. Policlonais

Os anticorpos podem ser monoclonais (de um único tipo de célula imunológica) ou policlonais (de múltiplos tipos de células). Anticorpos monoclonais são frequentemente usados em tratamentos e podem ser caracterizados com precisão, enquanto os anticorpos policlonais são a resposta natural do corpo a infecções ou vacinações.

Anticorpos policlonais oferecem uma defesa mais ampla contra o vírus, já que podem mirar em várias regiões da proteína spike. Sua diversidade desempenha um papel vital na proteção contra diferentes cepas.

O Papel da Microscopia Eletrônica

Técnicas avançadas como a microscopia eletrônica ajudam os pesquisadores a visualizar os anticorpos ligados ao vírus. Essa tecnologia permite que os cientistas vejam quão efetivamente os anticorpos miram a proteína spike e podem levar a insights para melhores designs de vacinas.

Observando Respostas em Diferentes Grupos

Estudos têm analisado como diferentes vacinas se saem em ensaios clínicos e em várias populações. Por exemplo, pesquisadores testaram as respostas tanto às vacinas de mRNA quanto às de subunidade de proteína em primatas não-humanos (NHPs) e participantes humanos de ensaios.

Respostas de Primatas Não-Humanos

Em estudos com NHPs, os pesquisadores observaram padrões de resposta de anticorpos semelhantes entre os dois tipos de vacinas. Ambos os tipos geraram respostas fortes, especialmente contra a proteína spike.

NHPs ajudam os cientistas a entender quão duradoura e eficaz pode ser a resposta imunológica, já que são mais semelhantes aos humanos do que outros modelos de teste.

Respostas de Participantes de Ensaios Clínicos

Participantes de ensaios clínicos também mostraram respostas promissoras. Os receptores de vacinas desenvolveram uma variedade de anticorpos mirando diferentes regiões da proteína spike. A análise revelou que alguns participantes tinham níveis mais altos de certos tipos de anticorpos, sugerindo diferenças na eficácia de diferentes vacinas.

A Importância da Diversidade de Anticorpos

A diversidade na resposta de anticorpos é importante porque aumenta a chance de neutralizar o vírus de forma eficaz, especialmente contra variantes emergentes. Quanto mais tipos de anticorpos o corpo puder produzir, melhor a defesa contra um vírus que está sempre mudando.

Analisando Especificidades de Anticorpos

Pesquisadores analisam os tipos específicos de anticorpos gerados por diferentes vacinas. Eles buscam padrões que indicam quão bem uma vacina pode proteger contra variantes. Por exemplo, anticorpos que miram o NTD mostraram dificuldades contra variantes, o que é uma consideração importante para o futuro do desenvolvimento de vacinas.

Limitações e Pesquisa em Andamento

Embora as vacinas tenham sido uma ferramenta crítica no combate à COVID-19, elas não são uma solução universal. O surgimento de variantes significa que as vacinas precisam ser ajustadas e melhoradas continuamente. A pesquisa continua buscando novos alvos e estratégias para aumentar a eficácia das vacinas.

Direções Futuras

Os cientistas também estão olhando para como criar vacinas que possam induzir uma resposta mais forte a regiões altamente variáveis do vírus. Entender quais tipos de anticorpos funcionam melhor pode ajudar no design de futuras vacinas.

Além disso, há trabalho em andamento para monitorar as respostas de anticorpos ao longo do tempo para avaliar quanto tempo a imunidade dura e como ela muda com diferentes variantes.

Conclusões

A corrida contra a COVID-19 mostrou um progresso enorme no desenvolvimento de vacinas e na nossa compreensão das respostas de anticorpos. À medida que os pesquisadores continuam aprendendo mais sobre como adaptar as vacinas para lidar com novas variantes, o objetivo continua claro: proteger as pessoas da COVID-19 de forma eficaz enquanto acompanhamos um vírus que muda rapidamente.

No final, é como jogar whack-a-mole com um oponente muito escorregadio e astuto, mas com a ciência como nosso fiel martelo, estamos avançando rumo à vitória nesse jogo.

Fonte original

Título: Structural serology of polyclonal antibody responses to mRNA-1273 and NVX-CoV2373 COVID-19 vaccines

Resumo: Current COVID-19 vaccines are largely limited in their ability to induce broad, durable immunity against emerging viral variants. Design and development of improved vaccines utilizing existing platforms requires an in-depth understanding of the antigenic and immunogenic properties of available vaccines. Here we examined the antigenicity of two of the original COVID-19 vaccines, mRNA-1273 and NVX-CoV2373, by electron microscopy-based polyclonal epitope mapping (EMPEM) of serum from immunized non-human primates (NHPs) and clinical trial donors. Both vaccines induce diverse polyclonal antibody (pAb) responses to the N-terminal domain (NTD) in addition to the receptor-binding domain (RBD) of the Spike protein, with the NTD supersite being an immunodominant epitope. High-resolution cryo-EMPEM studies revealed extensive pAb responses to and around the supersite with unique angles of approach and engagement. NTD supersite pAbs were also the most susceptible to variant mutations compared to other specificities, indicating that ongoing Spike ectodomain-based vaccine design strategies should consider immuno-masking this site to prevent induction of these strain-specific responses.

Autores: Sandhya Bangaru, Abigail M. Jackson, Jeffrey Copps, Monica L. Fernández-Quintero, Jonathan L. Torres, Sara T. Richey, Bartek Nogal, Leigh M. Sewall, Alba Torrents de la Peña, Asma Rehman, Mimi Guebre-Xabier, Bethany Girard, Rituparna Das, Kizzmekia S. Corbett-Helaire, Robert A. Seder, Barney S. Graham, Darin K. Edwards, Nita Patel, Gale Smith, Andrew B. Ward

Última atualização: 2024-12-12 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.11.628030

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.11.628030.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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