Construção e avaliação de vacinas e adjuvantes

Atualizada em 14/02/23 15:04

A tuberculose (TB) é uma doença infecciosa que representa um dos principais desafios sociais, econômicos e de saúde pública no mundo no século XXI. A vacina BCG tem sido usada por mais de 100 anos como a única vacina para o controle da TB, e é recomendada pela Organização mundial de saúde (WHO) para todas as crianças com menores de 1 ano de idade. Anualmente, são administrados 100 milhões de doses de BCG para recém-nascidos em todo o mundo, com uma cobertura vacinal estimada em 80%. Apesar de a BCG ser efetiva na redução da incidência de TB em crianças em áreas endêmicas, esta eficácia é insuficiente para prevenir TB pulmonar em adultos. Várias estratégias estão sendo testadas para a obtenção de novas vacinas para a tuberculose, dentre elas: vacinas de subunidades protéicas de M. tuberculosis, vacina de DNA ou vetores recombinantes expressando antígenos; expressão de uma variedade de antígenos heterólogos no M. bovis-BCG; eliminação dos genes do M. tuberculosis responsáveis pela virulência ou pela sua sobrevivência no interior dos macrófagos dentre outras.

A melhora da imunogenicidade da vacina BCG, mesmo apresentando uma baixa eficácia, representa uma abordagem promissora, uma vez que esta vacina apresenta grande segurança farmacológica, já testada em milhares de crianças no mundo todo. Em comparação com M. tuberculosis, a vacina BCG não contém cerca de 130 genes que estão agrupados em 16 regiões de diferença (RD) e são, ao menos em parte, envolvidos na patogenicidade e virulência do M. tuberculosis. Apesar dos vários estudos demonstrando o potencial de várias proteínas para constituir uma nova vacina para tuberculose, nenhum deles conseguiu ultrapassar significativamente os níveis de proteção induzidos pela própria BCG quando desafiados pelo Mtb no modelo murino.

Esse projeto de pesquisa visa definir antígenos proteicos que possam ser construídos em proteínas de fusão recombinante e que possam melhorar a resposta imune induzida pela vacina BCG. Utilizando a vacinologia convencional, desenvolvemos uma vacina que apresenta segurança e resposta imune que gerou proteção em ensaios pré-clínicos. Desta maneira acreditamos que uma vacina que combine as porções imunogênicas (epítopos dominantes) de diversos antígenos que já se mostraram protetores individualmente possa apresentar uma atividade sinergética na indução da proteção. A escolha da vacina BCG como vetor para induzir a expressão desta proteína de fusão, foi baseada nas propriedades imunogênicas do BCG e de segurança desta vacina que induz resposta imune do tipo Th1, sem alto comprometimento inflamatório. Portanto, baseado nestes fatos propomos construir uma vacina BCG recombinante que expresse uma proteína de fusão contendo epítopos dominantes das proteínas Ag85C, Hsp-X e MPT-51.

Também desenvolvemos uma vacina utilizando vacinologia reversa partindo dos conhecimentos do genoma completo do Mycobacterium tuberculosis e identificando enzimas (proteases) essenciais para a sobrevida do bacilo dentro dos macrófagos. Desta forma construímos uma proteína de fusão recombinante que ao ser expressa pelo Mycobacterium bovis-BCG foi capaz de induzir proteção, quando utilizamos uma dose de reforço.

Atualmente estamos tentando preparar essas vacinas para a plataforma de produção para ensaios clínicos em humanos.

Os artigos publicados com esse projeto são:

Silva BD, da Silva EB, do Nascimento IP, Dos Reis MC, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. MPT-51/CpG DNA vaccine protects mice against Mycobacterium tuberculosis. 2009 Jul 16;27(33):4402-7. doi: 10.1016/j.vaccine.2009.05.049. Epub 2009 Jun 2. PMID: 19500525.

Trentini MM, de Oliveira FM, Gaeti MP, Batista AC, Lima EM, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. Microstructured liposome subunit vaccines reduce lung inflammation and bacterial load after Mycobacterium tuberculosis infection. 2014 Jul 23;32(34):4324-32. doi: 10.1016/j.vaccine.2014.06.037. Epub 2014 Jun 19. PMID: 24951861.

Hsieh MJ, Junqueira-Kipnis AP, Hoeffer A, Turner OC, Orme IM. Incorporation of CpG oligodeoxynucleotide fails to enhance the protective efficacy of a subunit vaccine against Mycobacterium tuberculosis. 2004 Jan 26;22(5-6):655-9. doi: 10.1016/j.vaccine.2003.08.035. PMID: 14741157.

Borges KCM, da Costa AC, de Souza Barbosa LC, Ribeiro KM, Dos Anjos LRB, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. Tuberculosis, BCG Vaccination, and COVID-19: Are They Connected? Mini Rev Med Chem. 2022;22(12):1631-1647. doi: 10.2174/1389557522666220104152634. PMID: 34983348.

Junqueira-Kipnis AP, de Castro Souza C, de Oliveira Carvalho AC, de Oliveira FM, Almeida VP, de Paula AR, Celes MR, Kipnis A. Protease-Based Subunit Vaccine in Mice Boosts BCG Protection against Mycobacterium tuberculosis. Vaccines (Basel). 2022 Feb 16;10(2):306. doi: 10.3390/vaccines10020306. PMID: 35214766; PMCID: PMC8877678.

da Costa AC, Nogueira SV, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. Recombinant BCG: Innovations on an Old Vaccine. Scope of BCG Strains and Strategies to Improve Long-Lasting Memory. Front Immunol. 2014 Apr 7;5:152. doi: 10.3389/fimmu.2014.00152. PMID: 24778634; PMCID: PMC3984997.

Junqueira-Kipnis AP, Marques Neto LM, Kipnis A. Role of Fused Mycobacterium tuberculosis Immunogens and Adjuvants in Modern Tuberculosis Vaccines. Front Immunol. 2014 Apr 23;5:188. doi: 10.3389/fimmu.2014.00188. PMID: 24795730; PMCID: PMC4005953.

Marques Neto LM, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. Role of Metallic Nanoparticles in Vaccinology: Implications for Infectious Disease Vaccine Development. Front Immunol. 2017 Mar 8;8:239. doi: 10.3389/fimmu.2017.00239. PMID: 28337198; PMCID: PMC5340775.

Trentini MM, de Oliveira FM, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. The Role of Neutrophils in the Induction of Specific Th1 and Th17 during Vaccination against Tuberculosis. Front Microbiol. 2016 Jun 10;7:898. doi: 10.3389/fmicb.2016.00898. PMID: 27375607; PMCID: PMC4901074.

Neto LMM, Zufelato N, de Sousa-Júnior AA, Trentini MM, da Costa AC, Bakuzis AF, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. Specific T cell induction using iron oxide based nanoparticles as subunit vaccine adjuvant. Hum Vaccin Immunother. 2018;14(11):2786-2801. doi: 10.1080/21645515.2018.1489192. Epub 2018 Jul 12. PMID: 29913109; PMCID: PMC6314432.

da Costa AC, Costa-Júnior Ade O, de Oliveira FM, Nogueira SV, Rosa JD, Resende DP, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. A new recombinant BCG vaccine induces specific Th17 and Th1 effector cells with higher protective efficacy against tuberculosis. PLoS One. 2014 Nov 14;9(11):e112848. doi: 10.1371/journal.pone.0112848. Erratum in: PLoS One. 2014;9(12):e116033. PMID: 25398087; PMCID: PMC4232451.

Oliveira FM, Trentini MM, Junqueira-Kipnis AP, Kipnis A. The mc2-CMX vaccine induces an enhanced immune response against Mycobacterium tuberculosis compared to Bacillus Calmette-Guérin but with similar lung inflammatory effects. Mem Inst Oswaldo Cruz. 2016 Apr;111(4):223-31. doi: 10.1590/0074-02760150411. PMID: 27074251; PMCID: PMC4830111.

de Paula Oliveira Santos B, Trentini MM, Machado RB, Rúbia Nunes Celes M, Kipnis A, Petrovsky N, Junqueira-Kipnis AP. Advax4 delta inulin combination adjuvant together with ECMX, a fusion construct of four protective mTB antigens, induces a potent Th1 immune response and protects mice against Mycobacterium tuberculosis infection. Hum Vaccin Immunother. 2017 Dec 2;13(12):2967-2976. doi: 10.1080/21645515.2017.1368598. PMID: 28937879; PMCID: PMC5718803.

Nascimento IP, Rodriguez D, Santos CC, Amaral EP, Rofatto HK, Junqueira-Kipnis AP, Gonçalves EDC, D'Império-Lima MR, Hirata MH, Silva CL, Winter N, Gicquel B, Mills KHG, Pizza M, Rappuoli R, Leite LCC. Recombinant BCG Expressing LTAK63 Adjuvant induces Superior Protection against Mycobacterium tuberculosis. Sci Rep. 2017 May 18;7(1):2109. doi: 10.1038/s41598-017-02003-9. PMID: 28522873; PMCID: PMC5437048.

da Costa AC, de Resende DP, Santos BPO, Zoccal KF, Faccioli LH, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. Modulation of Macrophage Responses by CMX, a Fusion Protein Composed of Ag85c, MPT51, and HspX from Mycobacterium tuberculosis. Front Microbiol. 2017 Apr 12;8:623. doi: 10.3389/fmicb.2017.00623. PMID: 28446902; PMCID: PMC5389097.

Alves Da Silva D, Cavalcanti MA, Muniz De Oliveira F, Trentini MM, Junqueira-Kipnis AP, Kipnis A. Immunogenicity of a recombinant Mycobacterium smegmatis vaccine expressing the fusion protein CMX in cattle from Goiás State, Brazil. J Vet Med Sci. 2014 Jul;76(7):977-84. doi: 10.1292/jvms.13-0338. Epub 2014 Mar 31. PMID: 24681608; PMCID: PMC4143659.

Junqueira-Kipnis AP, Trentini MM, Marques Neto LM, Kipnis A. Live Vaccines Have Different NK Cells and Neutrophils Requirements for the Development of a Protective Immune Response Against Tuberculosis. Front Immunol. 2020 Apr 22;11:741. doi: 10.3389/fimmu.2020.00741. PMID: 32391021; PMCID: PMC7189015.

Atualizado por: Lília Cristina S. Barbosa

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