Pesquisadores da Stanford Engineering desenvolveram uma plataforma de nanopartículas que pode tornar as vacinas existentes mais eficazes, incluindo aquelas para influenza, COVID-19 e HIV. Além de ajudar os candidatos a vacinas a produzir respostas imunológicas mais fortes e duradouras, a plataforma permitirá que os pesquisadores elicitem e testem diferentes tipos de respostas imunológicas para determinar o que é mais eficaz para proteger contra patógenos específicos.

“Essas nanopartículas provocam respostas imunológicas mais fortes e robustas, e a amplitude da nossa plataforma nos permite ajustar prontamente o tipo de resposta imunológica de uma forma que simplesmente não era viável com tecnologias anteriores”, disse Eric Appel , professor associado de ciência e engenharia de materiais e autor sênior do artigo publicado em 7 de agosto na Science Advances . “Esta pode ser uma ferramenta para entender como diferentes tipos de respostas imunológicas dão origem a uma proteção melhor ou pior – era impossível até mesmo fazer essa pergunta antes.”

A maioria das vacinas modernas ensina nossos sistemas imunológicos a reconhecer e combater infecções introduzindo apenas um pedaço de um patógeno – como a agora infame proteína spike do coronavírus – em vez do vírus inteiro. Por si só, esses fragmentos podem não causar muita reação, então as vacinas também contêm adjuvantes – aditivos que ajudam a estimular e moldar a resposta imunológica do corpo. Mas atualmente há apenas um punhado de adjuvantes disponíveis para uso clínico e sua eficácia pode variar amplamente.

“Queríamos criar um adjuvante o mais potente possível”, disse Ben Ou, um estudante de doutorado no laboratório de Appel e primeiro autor do artigo. “Combinamos duas tecnologias adjuvantes diferentes para criar uma plataforma de nanopartículas que ativará diferentes vias imunológicas e melhorará as respostas à vacina.”

Os pesquisadores determinaram que poderiam anexar moléculas chamadas agonistas do receptor toll-like, ou agonistas TLR, que interagem com receptores em nossas células imunes inatas, a uma nanopartícula base feita de moléculas de saponina, que têm sido usadas como adjuvantes eficazes por décadas, incluindo na vacina Novavax COVID-19. O resultado foi um adjuvante que agiu por meio de múltiplas vias imunes, produzindo uma resposta ampla, forte e duradoura.

Ou, Appel e seus colegas testaram seus adjuvantes, chamados coletivamente de adjuvantes TLRa-SNP, com candidatos à vacina contra a COVID-19 e o HIV. Em ambos os casos, os adjuvantes melhoraram muito a eficácia das vacinas. Em comparação com as versões pareadas com um adjuvante existente, as vacinas eram mais potentes e duravam mais. Eles também criaram respostas imunes que podiam detectar e neutralizar múltiplas versões dos patógenos – com os adjuvantes TLRa-SNP, o candidato à vacina contra a COVID-19 foi eficaz contra o vírus original, bem como Delta, Omicron e outras variantes.

Existem vários tipos de agonistas de TLR, cada um dos quais se liga a um receptor imunológico diferente. Os pesquisadores criaram cinco versões diferentes de seus adjuvantes usando a nanopartícula de saponina como plataforma base e trocando os agonistas de TLR anexados. Embora todos os adjuvantes tenham sido eficazes, cada versão criou um tipo ligeiramente diferente de resposta imunológica, ativando diferentes proteínas de sinalização e estimulando diferentes ações das células imunológicas.

“Todos os nossos adjuvantes melhoram as respostas gerais da vacina, mas os tipos específicos de melhorias são diferentes”, disse Ou. “Se sabemos que um tipo específico de ativação imunológica conferirá melhor proteção, agora temos uma plataforma que permitirá que você escolha a formulação específica que impulsionará essa resposta distinta.”

Com os adjuvantes existentes, os pesquisadores podem testar qual deles cria a resposta imune mais forte quando pareado com uma vacina específica, mas os adjuvantes são muito diferentes para permitir investigações sobre qual tipo de resposta imune seria mais eficaz na proteção contra infecção para um determinado patógeno. A intercambialidade dos agonistas TLR nos adjuvantes TLRa-SNP permitiria aos pesquisadores ajustar a natureza da resposta imune enquanto mantêm a forte ativação imune criada pela base de nanopartículas de saponina.

Há outros agonistas de TLR que poderiam ser pareados com esta plataforma, além dos cinco que eles testaram neste artigo, disse Ou. Ele está interessado em investigar outros, bem como investigar os efeitos do uso de mais de um tipo de agonista de TLR ao mesmo tempo – os pesquisadores já mostraram que isso é possível e esperam fazer adjuvantes de nanopartículas personalizados adicionais no futuro, com o objetivo de desenvolver os adjuvantes mais eficazes possíveis.

“Essa abordagem de plataforma abrirá oportunidades para que as pessoas no campo façam perguntas mais investigativas sobre qual imunologia funciona melhor em diferentes contextos”, disse Appel. “E também está produzindo adjuvantes significativamente melhores.”