Biologia de sistemas em vacinas: identificando preditivos de proteção

O desenvolvimento de novas vacinas tem sido dificultado pelo pouco conhecimento de como as vacinas funcionam, levando à proteção do indivíduo vacinado. A identificação de correlatos de proteção torna-se essencial para estabelecer estratégias de desenvolvimento de novas vacinas que sejam eficazes. É pouco provável que ensaios que quantificam um ou poucos parâmetros da resposta imune permitam identificar, de forma isolada, caminhos e interações moleculares que possam ser preditivos da resposta imune protetora. 

O desenvolvimento de vacinas para doenças como HIV, HCV, tuberculose, malária, dengue, entre outras, tem sido significativamente prejudicado pela falta de compreensão das respostas imunes protetoras. Alguns ensaios clínicos recentes de vacinas falharam em estágios avançados, como se observou em HIV, possivelmente devido à falta de conhecimento sobre os correlatos de proteção. Isso reforça a importância do uso de novas estratégias para abordar a respota imune como um todo. 

Para abordar a complexidade de interações moleculares dos diferentes componentes da resposta imune que podem estar envolvidos na proteção induzida por uma vacina, a Biologia de Sistemas tem se mostrado como uma forte aliada. Biologia de Sistemas é um campo de estudo que visa compreender os sistemas biológicos em uma rede integrada. Visa integrar a biologia com o uso de plataformas “omics” combinadas ao uso de ferramentas computacionais para bancos de dados e modelagem. Vários pesquisadores têm utilizado ferramentas de Biologia de Sistemas para tentar identificar assinaturas genicas de vacinas que funcionam, ou seja, daquelas que apresentam um alto índice de proteção. 

Neste contexto, já foram realizados estudos com vacinas para febre amarela (1,2) com foco na resposta de linfócitos B e linfócitos T CD8+, e vacina para gripe (3) com foco nas respostas inata e adaptativa. Nos estudos com a vacina para febre amarela foram observados que componentes da resposta inata, como os inflamassomas, são importantes para uma resposta imune adaptativa protetora.  Para identificar assinaturas gênicas para influenza, foi realizado um estudo comparativo de duas vacinas, uma trivalente inativada (TIV) e outra viva atenuada (LAIV). As assinaturas gênicas obtidas em células mononucleares de sangue periférico (PBMC) de indivíduos vacinados foram distintas entre as duas vacinas, mas a expressão de alguns genes da imunidade inata, como inflamassoma e NFKb, foi similar entre as duas.

Um artigo publicado em janeiro de 2014 na Nature Immunology (aqui) pelo grupo de Bali Pulendran mostra os resultados de um estudo que integra resultados de expressão gênica de PBMC humano induzida por 5 vacinas, focando na indução de anticorpos. Nesse estudo de Li et al, 2014 foi realizada uma análise comparativa, combinando dados novos de expressão gênica gerados pela vacinação com duas vacinas anti-meningococos, MPSV4 e MCV4, com dados de expressão gênica da vacina para febre amarela (YF-17D)  (1) e de duas vacinas contra influenza (3), publicados anteriormente pelo mesmo grupo. A partir disso, os autores desenvolveram uma rede de grande escala de integração de dados de transcriptomas de sangue humano obtidos em outros trabalhos da literatura, que estão disponíveis publicamente, utilizando interatoma. 

Dessa maneira, foram identificados grupos de genes (módulos) que se correlacionam uns com os outros formando uma rede. Esta abordagem identificou assinaturas gênicas distintas que se correlacionaram com as respostas de anticorpos específicos induzidos pelas vacinas estudadas.  Os resultados demonstram o poder dessa “plataforma” de rede integrada, e que mecanismos imunológicos podem ser inferidos a partir de transcriptomas de sangue humano logo após a vacinação. Uma boa noticia é que os autores disponibilizaram a plataforma com essa rede integrada de dados, que tem interface com outros softwares de análise e que pode ser utilizada por qualquer pessoa para analisar seus próprios dados de transcriptomas gerados após vacinação em humano. Como ressaltado por Li e cols, 2014, a utilização dessa plataforma pode ser um primeiro passo na tentativa de saber se existem correlações universais de respostas de anticorpos à vacinação.

Endereço dessa plataforma - TranscriptomicPrograms in Vaccine Response: (http://www.immuneprofiling.org/papers/meni/).

Vale a pena conferir o artigo e entrar no site acima para ver as possibilidades que esta plataforma oferece.

1. Querec, T.D. et al. Nat. Immunol. 10, 116–125 (2009).

2. Gaucher, D. et al. J. Exp. Med. 205, 3119–3131 (2008).

3. Nakaya, H.I. et al. Nat. Immunol. 12, 786–795 (2011).

   4. Li, S. et al. Nat. Immunol. 15, 195–204 (2014).

Simone Fonseca (UFG-Goiania)

Post de Milton Oliveira

Comentário de João Carmo: Bali Pulendran, Rahfi Ahmed e Helder Nakaya (este, brasileiro) estiveram no Keystone Symposia on Vaccines, realizado no Rio de Janeiro, em outubro/novembro últimos.