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Novas Atualizações na Pesquisa da Vacina de Dengue

Pesquisadores estão criando uma nova vacina pra combater a dengue de forma eficaz.

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A dengue é um problema de saúde sério no mundo todo. Quase metade da população mundial vive em lugares onde a dengue é comum. Todo ano, cerca de 400 milhões de pessoas se infectam com dengue, e umas 100 milhões têm casos severos. Infelizmente, cerca de 40.000 pessoas morrem de dengue severa todo ano. Em 2023, mais de 5 milhões de casos de dengue foram registrados em todo o mundo, resultando em mais de 5.000 mortes. A dengue se espalha por mais de 100 países em várias regiões, incluindo as Américas, Ásia, Pacífico Ocidental e África. Fatores como mudanças climáticas, crescimento urbano e aumento das viagens internacionais estão agravando a situação. Embora organizações como a OMS estejam trabalhando para controlar a doença com melhores métodos de controle de mosquitos e diagnósticos precoces, a dengue ainda é um desafio para os sistemas de saúde em todo lugar, e não existe uma cura perfeita disponível.

O que é o Vírus da Dengue?

O vírus da dengue (DENV) é um vírus RNA que faz parte da família Flaviviridae. Ele se espalha principalmente através de certos tipos de mosquitos, especialmente o Aedes aegypti. Existem quatro tipos principais do vírus: DENV-1, DENV-2, DENV-3 e DENV-4. Cada tipo pode causar doenças diferentes e pode interagir entre si no sistema imunológico. É possível que uma pessoa se infecte com os quatro tipos de dengue ao longo da vida. O vírus tem proteínas que são essenciais para sua estrutura e função, incluindo proteína de cápside, proteína de membrana, proteína de envelope e várias proteínas não estruturais. Essas proteínas desempenham papéis cruciais em como o vírus infecta as células e como o sistema imunológico responde.

Desafios no Desenvolvimento de Vacinas

Os cientistas tentam desenvolver vacinas contra a dengue desde a década de 1920. No entanto, as diferenças entre os quatro tipos de vírus da dengue complicaram esse esforço. Em março de 2024, apenas duas vacinas, Dengvaxia® e Qdenga®, estão disponíveis no mercado, enquanto várias outras ainda estão sendo testadas. A Dengvaxia® funciona bem apenas para pessoas de 9 a 16 anos que já tiveram dengue antes. Ela pode aumentar o risco de dengue severa em quem nunca foi infectado. Por outro lado, a Qdenga® pode ser dada a qualquer pessoa, independente de infecções anteriores. Outra vacina, conhecida como TAK-003 (depois chamada Qdenga®), mostrou eficácia a longo prazo contra todos os quatro tipos de dengue em testes, mas ainda está aguardando aprovação da FDA.

Criando uma Nova Vacina

Para lidar com os problemas das vacinas existentes, os pesquisadores recorreram a um método chamado vacinologia reversa. Essa estratégia usa programas de computador para identificar partes do vírus que podem ser usadas para criar um novo tipo de vacina. Essa nova vacina tem como objetivo incluir várias peças dos quatro tipos de vírus da dengue, o que pode ajudar o sistema imunológico a reconhecer e combater o vírus melhor. Um benefício significativo dessa abordagem é que não utiliza vírus vivos, reduzindo o risco de causar a doença. A vacina pode ser produzida de forma segura em laboratórios e espera-se que tenha menos reações alérgicas e seja econômica. Tentativas anteriores de fazer vacinas semelhantes para outros vírus mostraram resultados promissores, mas nenhuma chegou ao mercado.

Entendendo os Componentes da Vacina

Ao criar essa nova vacina, os pesquisadores focaram em partes específicas do vírus da dengue, conhecidas como Epítopos. Esses epítopos são cruciais para estimular a resposta imunológica. A vacina combina diferentes tipos de epítopos, incluindo aqueles que ativam células B e células T. Um Adjuvante, uma substância que aumenta a resposta imunológica, também está incluído. A sequência da vacina foi projetada com atenção cuidadosa às suas propriedades, garantindo que seja estável, solúvel e eficaz.

Avaliando as Propriedades da Vacina

Depois que a vacina foi projetada, suas propriedades físicas e químicas foram examinadas para garantir que fosse adequada para testes posteriores. A vacina apresentou um peso molecular favorável e foi considerada estável, indicando que deve funcionar bem no corpo. Os testes de solubilidade mostraram que ela poderia se dissolver adequadamente, o que é crucial para como a vacina seria administrada em situações do mundo real.

Avaliando a Resposta Imune

Após desenvolver a vacina, os pesquisadores queriam entender como ela funcionaria no corpo humano. Simulações de computador foram realizadas para prever a resposta imunológica após a vacinação. Essas simulações mostraram que a vacina poderia gerar uma forte reação imune, incluindo a produção de anticorpos e ativação de células imunológicas.

Interações Moleculares

Para explorar melhor como a vacina interage com o sistema imunológico, os pesquisadores estudaram o acoplamento da vacina com receptores imunológicos. Esses receptores são essenciais para reconhecer patógenos. Os resultados mostraram que a vacina poderia se ligar bem a receptores específicos, indicando seu potencial de eficácia em desencadear uma resposta imune.

Simulações de Dinâmica Molecular

Simulações de dinâmica molecular foram realizadas para ver como os complexos da vacina e dos receptores imunológicos se comportavam ao longo do tempo. Essa análise forneceu insights sobre sua estabilidade e flexibilidade, ambos importantes para o reconhecimento imunológico eficaz. As simulações revelaram que a vacina mantém uma estrutura estável enquanto interage com os receptores imunológicos, o que é um sinal positivo para sua eficácia.

Etapas Finais no Desenvolvimento da Vacina

A vacina projetada foi clonada em um vetor, que é uma ferramenta que permite que a vacina seja expressa em bactérias para testes adicionais. Essa etapa é crucial para produzir a vacina em grande escala e prepará-la para ensaios clínicos.

Conclusão

A dengue representa uma ameaça séria à saúde global, e a necessidade de vacinas eficazes é urgente. As vacinas atuais têm limitações, mas novas abordagens usando técnicas computacionais mostram promessa. A nova vacina projetada, que incorpora elementos dos quatro sorotipos da dengue, demonstrou forte potencial através de simulações e avaliações. À medida que a pesquisa avança, a esperança é validar essas descobertas por meio de testes laboratoriais e clínicos, levando, em última instância, a uma estratégia de prevenção mais eficaz contra a dengue. O trabalho realizado representa um passo significativo na luta contra uma doença que impacta milhões a cada ano.

Fonte original

Título: Design of a novel epitope-based tetravalent subunit vaccine against dengue virus: an immunoinformatics approach

Resumo: Dengue imposes a profound global impact, with millions affected annually. Its transmission by Aedes mosquitoes poses significant challenges to combat, aggravated by urbanization and climate change. Despite efforts, no impeccable antiviral treatment exists to date, highlighting the urgency for a vaccine. Developing one encounters hurdles like the four distinctive serotypes of the virus and complex immune responses. In this study, we employed an immunoinformatics approach to design an epitope-based tetravalent subunit vaccine aimed at confronting all DENV serotypes. The study contemplates epitopes prediction, toxicity assessment, molecular docking, molecular dynamics (MD) simulations, immune simulations. On sequence retrieval, the epitopes were predicted and prioritized. The sequence of the finally designed vaccine was reached after a broad analysis of the antigenicity scores, serotype coverage, and population coverage. Human {beta}-defensin 3 has been added as an adjuvant to the core vaccine sequence that comprises 23 epitopes and linkers. Notably, the vaccine has the highest antigenicity (0.9319) and 97.35% population coverage worldwide. The molecular docking operations of the vaccine with toll-like receptor 2 (TLR2) and TLR4 showed promising interactions with lowest energies of -1240.5 kJ/mol (76 members) and -1393.3 kJ/mol (40 members), respectively. Molecular dynamics (MD) simulations were run up to 200 nanoseconds, and the complexes of the vaccine with TLR2 and TLR4 were found to be very stable and flexible. Moreover, in immune simulations, the vaccine evoked robust immune responses. These findings suggest that our vaccine outperforms any other Dengue vaccine developed to date. However, since this study was conducted through in silico methods, in vitro and in vivo validations are required to confirm the vaccine as a potential candidate for clinical trials. Author summaryWe developed a novel epitope-based tetravalent subunit vaccine against all dengue virus (DENV) serotypes using immunoinformatics. Our vaccine demonstrated high antigenicity (0.9319) and wide population coverage (97.35%). Molecular docking and dynamics simulations indicated strong interactions with immune receptors which is crucial for the vaccines activity inside human body. Moreover, immune simulations showed robust responses indicating proper immunity against DENV. Therefore, our vaccine offers a promising solution to dengue fever, pending further in vitro and in vivo validations for clinical trials. Notably, this is the first ever dengue vaccine with such high efficacy in terms of immunoinformatics and vaccinomic approaches.

Autores: Sukalyan Kumar Kundu, T. J. Ferdousy, M. M. H. Miraz, T. A. Arian, M. Afif Ullah, M. T. H. Risat, M. A. Akter, B. K. Sarkar, A. P. Sarkar, A. B. R. Khalipha

Última atualização: 2024-06-02 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.28.596168

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.28.596168.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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