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# Biologia# Imunologia

Avanços em Vacinas Nasais Contra a COVID-19

A pesquisa foca em proteínas de fusão para vacinas nasais visando a COVID-19.

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Vacinas Nasais: Uma NovaVacinas Nasais: Uma NovaEsperançapotencial contra a COVID-19.Proteínas de fusão inovadoras mostram
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O sistema respiratório tá exposto a várias ameaças externas, como germes que podem causar doenças sérias como COVID-19, gripe e tuberculose. É bom pro nosso corpo combater esses germes logo de cara, especialmente no nariz, antes de eles chegarem aos pulmões ou à corrente sanguínea. Uma forma promissora de fortalecer nossa defesa imunológica é através das vacinas nasais. Esse método aproveita um sistema imunológico especial que fica na região nasal.

As vacinas nasais têm algumas vantagens em relação às injeções normais. Elas conseguem ativar respostas imunológicas tanto no corpo quanto no nariz, o que é importante pra germes que entram pelo nariz. Além disso, as vacinas nasais não precisam de agulhas, tornando tudo mais fácil e seguro pros pacientes.

Vacinas Intranasais para Gripe e COVID-19

O desenvolvimento de vacinas nasais foi muito bem-sucedido, especialmente pra gripe. Várias vacinas nasais, como FluMist e Nasovac, já estão aprovadas pra uso. Essas vacinas mostraram que funcionam melhor que as vacinas tradicionais, criando respostas imunológicas fortes sem precisar de ingredientes extras pra aumentar a eficácia.

Inspirados pelos sucessos das vacinas nasais contra a gripe, agora há um grande interesse em projetar vacinas nasais pra COVID-19. Os pesquisadores estão trabalhando em vários tipos de vacinas nasais, incluindo aquelas que usam um vírus inofensivo pra levar partes do vírus da COVID-19 pro sistema imunológico. Algumas dessas vacinas têm apresentado bons resultados em estudos iniciais, mostrando segurança e capacidade de proteger contra diferentes cepas do vírus.

Muitas vacinas nasais atuais são feitas com formas enfraquecidas de vírus ou vetores virais modificados. Embora esses tipos possam criar respostas imunológicas sólidas, eles geralmente precisam ser mantidos em temperaturas baixas e podem causar efeitos colaterais indesejados. Outros tipos de vacinas, como as vacinas subunitárias, podem ser mais seguras, mas costumam ter dificuldades em estimular uma resposta imunológica forte sem ingredientes específicos adicionais. Um ingrediente muito eficaz pra encorajar respostas imunológicas é a toxina do cólera, mas é muito prejudicial pra ser usado em vacinas.

Os pesquisadores têm trabalhado em um método pra tornar a toxina do cólera segura pra ser usada como um reforço de vacina. Eles criaram uma Proteína de Fusão que mantém as partes boas da toxina enquanto remove suas propriedades nocivas. Essa nova proteína funciona bem pra promover respostas imunológicas fortes e ajudar a prevenir reações imunológicas indesejadas.

Além de simplesmente misturar essa nova proteína com antígenos, os cientistas também podem combiná-los em uma única proteína de fusão. Isso já foi feito com proteínas de vários vírus, mostrando resultados fortes em testes.

O Estudo Atual

Neste estudo, os cientistas pretendem desenvolver duas novas proteínas de fusão pra serem usadas como vacinas nasais contra COVID-19. Essas proteínas vão incluir partes da proteína espinha do vírus COVID-19, conhecida por desencadear respostas imunológicas fortes. Eles esperam que essas novas proteínas sejam estáveis e eficazes em criar as reações imunológicas desejadas.

Pra isso, eles planejaram avaliar os desafios que podem enfrentar na produção dessas proteínas. A pesquisa se concentra em melhorar a forma como criam e purificam as proteínas de fusão pra garantir que possam ser usadas no futuro em desenvolvimentos de vacinas. A abordagem deles também pode ser aplicada a vacinas pra outras doenças.

Criando as Proteínas de Fusão

As duas proteínas que estão sendo desenvolvidas incluem partes da toxina do cólera combinadas com seções da proteína espinha do COVID-19. Essas proteínas foram feitas usando bactérias, que é uma prática comum na produção de proteínas. Os pesquisadores examinaram o design e previram como essas proteínas se comportariam no laboratório.

Eles usaram várias ferramentas online pra entender o comportamento, as interações e a estabilidade das proteínas. As estruturas de proteína esperadas estavam de acordo com características conhecidas de proteínas similares, sugerindo que elas devem funcionar corretamente.

Desafios na Produção de Proteínas

Ao tentar produzir essas proteínas em bactérias, os cientistas enfrentaram desafios. Essas proteínas não se mantiveram solúveis como esperavam, o que é necessário pra um funcionamento adequado. Os pesquisadores acharam que resfriar as bactérias poderia ajudar, já que isso funcionou pra outras proteínas antes. No entanto, diminuir a temperatura não aumentou a solubilidade nesse caso.

Eles também descobriram que começar o processo de produção em um estágio de crescimento específico das bactérias poderia ajudar algumas proteínas, mas não teve o mesmo efeito em todas.

Pra melhorar a solubilidade, eles testaram diferentes soluções, incluindo a adição de Detergentes, que são substâncias que podem ajudar a dissolver proteínas. Eles descobriram que usar certos tipos e concentrações de detergentes aumentou significativamente a quantidade de proteína solúvel que conseguiram extrair durante a Purificação das proteínas.

Processo de Purificação

Os cientistas também precisavam garantir que as proteínas fossem efetivamente separadas de tudo que havia nas bactérias depois que foram produzidas. Eles testaram várias etapas pra melhorar a purificação das proteínas, focando em preservar a estrutura original e a funcionalidade delas.

Apesar de alguns sucessos, os rendimentos gerais-ou seja, a quantidade de proteína utilizável-eram baixos. Muitas perdas ocorreram durante as etapas de purificação. A eficácia da purificação usando as técnicas otimizadas ainda ficou aquém das expectativas.

Direções Futuras

O estudo destaca a importância de desenvolver vacinas nasais eficazes contra COVID-19 usando essas proteínas de fusão. Existem muitas doenças com epítopos conhecidos que também podem ser alvo. Essa abordagem permite uma resposta rápida a novas doenças que possam surgir no futuro, já que as informações genéticas virais necessárias podem ser obtidas rapidamente.

As descobertas deste estudo podem ajudar a guiar pesquisas futuras sobre vacinas intranasais, não apenas pra COVID-19, mas também pra outras doenças infecciosas. Ao refinar como produzir e purificar essas proteínas, os cientistas podem abrir caminho pra desenvolver vacinas seguras e eficazes para uma variedade de ameaças à saúde.

Conclusão

Resumindo, essa pesquisa se concentra no desenvolvimento de duas novas proteínas de fusão como potenciais vacinas nasais contra COVID-19. Essas proteínas foram criadas usando bactérias, mas enfrentaram desafios em se manter solúveis e funcionais. A adição de detergentes ao processo de purificação aumentou significativamente a solubilidade, mas o rendimento geral ainda permanece baixo.

As descobertas deste estudo vão ajudar em esforços futuros pra criar vacinas nasais eficazes, ajudando a combater COVID-19 e outras doenças. Com mais aprimoramentos nos métodos de produção e purificação, essas vacinas podem em breve contribuir para os esforços de saúde pública contra várias doenças infecciosas.

Fonte original

Título: Optimization of Soluble Expression of CTA1-(S14P5)4-DD and CTA1-(S21P2)4-DD Fusion Proteins as Candidates for COVID-19 Intranasal Vaccines

Resumo: Developing intranasal vaccines against pandemics and devastating airborne infectious diseases is imperative. The superiority of intranasal vaccines over injectable systemic vaccines is evident, but the challenge in developing effective intranasal vaccines is more substantial. Fusing a protein antigen with the catalytic domain of cholera toxin (CTA1) and the two-domain D of staphylococcal protein A (DD) has significant potential for intranasal vaccines. In the present study, we constructed two fusion proteins containing CTA1, tandem repeat linear epitopes of the SARS-CoV-2 spike protein (S14P5 or S21P2), and DD. The in silico characteristics and solubility of the fusion proteins CTA1-(S14P5)4-DD and CTA1-(S21P2)4-DD were analyzed when overexpressed in Escherichia coli. Structural predictions indicated that each component of the fusion proteins was compatible with its origin. Both fusion proteins were predicted by computational tools to be soluble when overexpressed in E. coli. Contrary to these predictions, the constructs exhibited limited solubility. The solubility did not improve even after lowering the cultivation temperature from 37{degrees}C to 18{degrees}C. Induction with IPTG at the early log phase, instead of the usual mid-log phase growth, significantly increased soluble CTA1-(S21P2)4-DD but not CTA1-(S14P5)4-DD. The solubility of overexpressed fusion proteins significantly increased when a non-denaturing detergent (Nonidet P40, Triton X100, or Tween 20) was added to the extraction buffer. In a scale-up purification experiment, the yields were low, only 1-2 mg/L of culture, due to substantial losses during the purification stages, indicating the need for further optimization of the purification process.

Autores: Simson Tarigan, S. Sumarningsih, D. R. Setyawati, G. Sekarmila, A. Apas, R. Putri

Última atualização: 2024-06-14 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.13.598952

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.13.598952.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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