Vírus Zika: Atualização sobre a epidemia, andamento das pesquisas e esclarecimentos sobre boatos

Autor: Dinler Amaral Antunes, Bacharel em Biomedicina pela UFRGS, Mestrado e Doutorado pelo PPGBM/UFRGS e pós-doutorado pela Rice University (Texas/EUA).

Na última sexta-feira (5/02/2016) a Organização Mundial da Saúde liberou um relatório sobre a situação da epidemia do virus Zika. O documento apresenta dados atualizados e recomendações reunidas por um comitê de especialistas, que em 1º de Fevereiro recomendou que o atual agrupamento de casos de microcefalia e de outras disfunções neurológicas reportados no Brasil, seguido de um agrupamento similar na Polinésia Francesa em 2014, constituem uma Emergência de Saúde Pública de Interesse Internacional (Fontes: OMS, BBC Brasil).

Os pontos principais do relatório incluem:

• Existe uma forte suspeita de relação causal entre a infecção pelo vírus Zika durante a gestação e os casos de microcefalia, embora tal relação ainda não tenha sido comprovada (comentários abaixo). Existe um acordo entre os especialistas acerca da necessidade urgente de se coordenar esforços internacionais para investigar e entender esta relação.
• Entre Janeiro de 2014 e 5 de Fevereiro de 2016, 33 países reportaram circulação autóctone do vírus Zika. Existe também evidencia indireta de transmissão local em outros 6 países.
  
• A distribuição geográfica do vírus Zika tem expandido de forma constante desde sua primeira detecção nas Américas em 2015. É bastante provável que esta distribuição aumente, incluindo outras regiões onde existe circulação do vetor (o mosquito Aedes aegypti).
• Sete países relataram um aumento na incidência de casos de microcefalia e/ou Síndrome de Guillain-Barré concomitantemente com o surto do vírus Zika.
  
  Veja o relatório completo da OMS: Zika situation report (Feb 2016)
  

Mapa  da distribuição geográfica do vírus Zika, divulgado pela OMS (Zika situation report). Existe forte preocupação de que o vírus se espalhe para outras áreas onde existe circulação do mosquito vetor (Aedes), como a Flórida (EUA). Reportagens recentes também salientam a identificação do vírus em amostras de saliva e urina, bem como transmissão sexual, mas mais estudos precisam ser realizados para esclarecer os riscos de transmissão por diferentes vias (mais referências no editorial "Zika virus: Emergence and Emergency").

 

Estabelecer de forma definitiva a relação causal entre a infecção por um patógeno e uma dada manifestação clínica não é uma tarefa fácil, sobretudo quando a manifestação afeta apenas uma parcela pequena dos indivíduos infectados e apresenta um intervalo grande de tempo entre o momento da infecção e a manifestação do referido desfecho. No caso em debate, a situação é ainda mais complicada pois envolve a infecção da mãe e uma manifestação no bebê, sendo portanto impactada tanto pela resposta imunológica da mãe quanto pelo sistema imunológico (em desenvolvimento) do próprio bebê. Cabe lembrar que existe uma série de peculiaridades com relação  a imunorregulação durante a gestação. Além disso, não podemos testar diretamente esta associação em laboratório (infectar grávidas e acompanhar o desfecho), o que também dificulta a formulação de hipóteses e o esclarecimento de um possível mecanismo que permita explicar as observações. É preciso coletar dados à medida que novos casos são investigados.   

Por outro lado, é preciso deixar claro que a suspeita mencionada acima não é apenas fruto da forte correlação temporal e geográfica (que poderia ser coincidência). Conforme recentemente divulgado em reportagem da Frontline (associada à rede pública PBS), existem claras evidências de relação direta entre a infecção pelo Zika e os casos de microcefalia (veja CDC-MMWR). Análises preliminares realizadas por pesquisadores da Fundação Oswaldo Cruz indicaram a presença do vírus no líquido amniótico de duas mulheres cujos fetos apresentavam microcefalia (identificada por exame de ultrassom pré-natal) e o CDC americano detectou o vírus Zika no cérebro de dois bebês natimortos, bem como na placenta de duas mulheres que apresentaram aborto espontâneo. Outro estudo realizado no Brasil avaliou 35 bebês nascidos com microcefalia durante o período de Agosto a Outubro de 2015. Todas as mães visitaram (ou residiram em) áreas afetadas velo vírus Zika durante a gravidez, sendo que 26 delas (74%) apresentaram sintomas da infecção no primeiro ou segundo trimestre de gestação. Pelo menos 25 (71%) dos bebês estudados apresentavam microcefalia severa, sendo que todos os 35 bebês apresentaram resultados negativos para sífilis, toxoplasmose, rubéola, citomegalovírus e herpes. Amostras de líquor dos 35 bebês foram encaminhadas para um laboratório de referência para a detecção do vírus Zika, mas os resultados ainda não estão disponíveis (Fonte: CDC-MMWR).

Finalmente, em trabalho realizado em parceria pelo Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães e o CDC, um teste para detecção de anticorpos (IgM) específicos para o vírus Zika foi utilizado para testar amostras de líquor de 12 bebês com microcefalia (coletado logo após o nascimento). Todas as amostras foram positivas. Como a IgM é muito grande para passar a barreira placentária (molécula pentamérica), sua identificação no líquor dos bebês permite duas conclusões importantes. Em primeiro lugar, este anticorpo foi produzido pelo bebê (não pela mãe), o que implica que o bebê foi infectado pelo vírus antes do nascimento. Em segundo lugar, também indica que o vírus foi capaz de infectar o sistema nervoso do feto, conforme informa a autora do estudo Dra. Marli Tenório. Este teste já está sendo aplicado em pelo menos outros 28 casos de microcefalia (suspeitos ou confirmados) e os resultados deverão ser publicados em breve (Fonte: Frontline).

Em conjunto, estes trabalhos evidenciam a forte suspeita da comunidade científica sobre a relação entre os casos de microcefalia e a infecção pelo vírus Zika. No entanto, os dados ainda são limitados a amostras pequenas e não permitem extrapolação para os mais de 400 casos confirmados de microcefalia, até porque isso envolve testar e eliminar todas as outras possíveis causas. Além disso, foram reportados quase 5 mil casos suspeitos de microcefalia nos últimos 6 ou 7 meses no Brasil, muitos dos quais não serão confirmados. Isso representa uma barreira adicional, uma vez que diagnósticos imprecisos podem atrasar os estudos e dificultar as conclusões sobre a relação causal que se deseja investigar (Fonte: Lancet). 

Estes são os motivos pelos quais ainda não se divulgou uma resposta definitiva sobre a relação entre a infecção pelo vírus Zika e os casos de microcefalia. É preciso aguardar que mais casos sejam investigados e novos dados sejam publicados. Infelizmente esta demora e o posicionamento aparentemente "vago" dos pesquisadores envolvidos, apesar de correto, transmite uma certa incerteza para o público leigo e estimula sentimentos de frustração e de revolta, sobretudo entre aqueles que não estão familiarizados com a pesquisa biomédica. Esta situação abre caminho para boatos, os quais ganham ainda mais força quando refletem a opinião de pesquisadores. Este é o caso da denúncia junto ao MPF realizada por um Físico Pernambucano e amplamente divulgada nas redes sociais. Segundo o pesquisador, os casos de microcefalia no Brasil (particularmente em Pernambuco) seriam secundários à vacinação durante a gravidez. Visando esclarecer os fatos, a Dra. Lavinia Schuler-Faccini, professora da UFRGS e presidente da Sociedade Brasileira de Genética Médica, publicou recentemente uma carta aberta, a qual transcrevo abaixo (com autorização da autora).

Prezado Dr. Plínio Bezerra
Vejo que está cometendo um equívoco sobre o risco de vacinas. Se quiser discutir a situação estamos disponíveis. Penso que não revisou adequadamente a literatura. O vírus da rubéola atenuado não causa síndrome da rubéola fetal. Vejo também que o senhor não tem experiência com desenvolvimento embrio-fetal.
Temos seguido os casos de microcefalia no Brasil e o padrão de imagem cerebral é muito diferente do da rubéola e esta acontecendo em mulheres que com certeza NÃO se vacinaram no inicio da gravidez.
Veja bem: se fosse o vírus da rubéola o STORCH (teste de anticorpos) teria que ser positivo para IgM (infecção recente) para rubéola e /ou sarampo. Nos nossos casos estudados, o STORCH foi NEGATIVO.
Veja nossas publicações sobre estes casos e sobre a vacina da rubéola, publicadas em revistas com peer-review. Também pode acessar meu CV Lattes.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26820244, doi:10.15585/mmwr.mm6503e2

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17977696, doi:10.1016/j.reprotox.2007.09.002

Cordialmente,
Profa. Dra. Lavinia Schuler-Faccini
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Presidente - Sociedade Brasileira de Genética Medica

Resumindo, apesar de ainda não podermos afirmar de forma definitiva a relação causal entre o Zika e os casos de microcefalia, esta continua sendo a hipótese mais provável e vem sendo gradualmente reforçada pelos dados. Assim, continuam valendo as recomendaçoes para controle do mosquito e os cuidados com as possiveis fontes de transmissao do vírus Zika, sobretudo para mulheres grávidas (Fonte: CDC, Ministério da Saúde). Agradeço a Dra. Lavínia Schuler-Faccini pelo compartilhamento da carta-aberta e pela revisão do post.

Reprodutibilidade em pesquisa, retratação de artigos e uma iniciativa educacional do NIH

Autor: Dinler Antunes, pós-doutorando no Departamento de Ciências da Computação da Rice University, no Texas/EUA.

A reprodutibilidade e os artigos retratados

A reprodutibilidade de experimentos/resultados é um dos pilares das ciências e a preocupação com o aumento de trabalhos retratados é um debate recorrente na comunidade (este tema foi previamente abordado aqui no SBlogI em post de Janeiro de 2012: "A reprodutibilidade em discussão"). Em um editorial da revista Infection and Immunity, publicado em 2011, os autores descrevem que a frequência de retratações varia entre os periódicos científicos e que existe uma forte correlação entre o "índice de retratação" (métrica desenvolvida pelos autores) e o fator de impacto da revista: quanto maior o impacto, maior o número de retratações.  

Figura 1. Correlação entre o fator de impacto do periódico e frequência de artigos retratados, indicada pelo "índice de retratação. Vide publicação original.

Obviamente esta correlação deve ser fruto de uma série de fatores. Por exemplo, o status e os possíveis benefícios advindos da publicação em revistas de alto impacto poderiam incentivar alguns pesquisadores a falsificar/omitir dados ou "maquiar" resultados, sobretudo considerando a maior exigência destas revistas quanto a clareza e coerência dos resultados. Alternativamente, as mesmas condições podem favorecer a publicação de dados incorretos ou conclusões equivocadas simplesmente por incentivar nos autores um comportamento mais ousado, quanto ao desenho experimental e a defesa das implicações e abrangência dos resultados. Consequentemente assumindo mais riscos e estando mais propensos a erros. Por fim, o maior número de retratações pode ser apenas o reflexo da maior exposição dos artigos publicados em revistas de alto impacto, fazendo com que os experimentos e resultados sejam discutidos e reproduzidos por uma parcela maior da comunidade. Conforme discutido por Liliane Lins no blog da SciELO, os pesquisadores são falíveis e o processo de revisão pelos pares também tem suas limitações, de modo que a publicação do artigo representa apenas a primeira etapa no processo de auto-correção das ciências. A exposição deste trabalho para a comunidade e sua confrontação com outros estudos permitirão que seja posteriormente confirmado ou refutado. Sua refutação, neste caso, pode ser tanto a constatação de que as conclusões estavam incorretas/incompletas, apesar de o trabalho ter sido desenvolvido de modo cientificamente adequado, ou que houve um sério erro na execução do estudo, a ponto de ele precisar ser retratado. 

Figura 2. (A) Número de artigos retratados por causas específicas, ao longo dos anos. (B) Porcentagem de artigos retratados por fraude ou suspeita de fraude por ano de publicação. Reproduzido de Fang e colaboradores, 2012.

Um estudo publicado em 2012 na revista PNAS, descrevendo a revisão de 2.047 artigos da área da saúde que constam como retratados no Pubmed, revelou que apenas 21,3% das retrações foram atribuídas a erros. Infelizmente, 67,4% das retratações foram atribuídas a conduta inadequada (misconduct), incluindo fraude ou suspeita de fraude (43,4%), publicações duplicadas (14,2%) e plágio (9,8%). Conforme também abordado por Liliane Lins, o crescente uso de ferramentas para detecção de plágio e de publicação duplicada deve reduzir ainda mais a ocorrência destes nos próximos anos, mas erros e fraudes são mais difíceis de serem detectados. O aumento no número de artigos retratados por fraude, observado na figura acima, pode refletir uma real "popularização" de condutas inadequadas, ou apenas maior eficiência nos mecanismos de verificação. 

Os custos pessoais, econômicos e sociais dos artigos retratados

Além das questões éticas e das implicações para o desenvolvimento da ciência, estas retratações tem um impacto econômico real e consequências legais para os envolvidos. Conforme apresentado por Stern e colaboradores (2014), o financiamento do NIH direcionado para trabalhos retratados soma aproximadamente 58 milhões de dólares no período de 1992 a 2012. Apesar de representar apenas 1% do orçamento total do NIH para o mesmo período, os custos indiretos para a sociedade são certamente muito maiores. Os autores citam o exemplo do trabalho que apresentou uma falsa associação entre vacinação e autismo (Wakefield et al., 1998). Apesar de posteriormente retratado, o artigo gerou uma onda de desconfiança na população e o aumento de campanhas contra vacinação, as quais propiciaram os surtos de sarampo nos EUA e difteria na Espanha. Um surto de sarampo no Reino Unido, com 1200 casos reportados, teve um custo estimado de 800 mil dólares. (Esta polêmica em torno das vacinas também foi abordada em publicações anteriores do SBlogI, aqui e aqui). Mesmo após o controle de um surto, a baixa adesão a campanhas de vacinação mantém a limitada cobertura da população e propicia o surgimento de novos casos. Os EUA havia eliminado o sarampo em 2000, mas a partir de 2011 houve uma escalada no número de casos (CDC-2011, CDC-2015).
O longo tempo entre a publicação e a retratação amplia os impactos negativos do erro/fraude, tanto científicos quanto sociais. Pior do que isso, existe pouca divulgação acerca de trabalhos retratados e muitos deles continuam sendo citados mesmo após a retratação (Campanário, 2000, Ferguson, 2015). Algumas iniciativas independentes, como o blog Retraction Watch, tentam reunir e divulgar informações sobre trabalhos retratados. No que se refere ao aspecto pessoal, Stern e colaboradores (2014) reportaram uma redução de 91,8% (mediana) no número de publicações dos autores após terem seus artigos retratados, bem como uma importante redução no acesso a financiamento para pesquisa.

NIH oferece módulos de treinamento para rigor e reprodutibilidade em pesquisa

Preocupados com o crescente número de trabalhos retratados, em Janeiro de 2014 o NIH lançou uma série de iniciativas para fortalecer o rigor e a reprodutibilidade na pesquisa. Como parte deste projeto, o órgão esta financiando o desenvolvimento de uma série de módulos de treinamento no tema, visando atingir sobretudo alunos de pós-graduação e jovens pesquisadores. Além disso, já estão disponíveis quatro módulos iniciais desenvolvidos pelo NIH, com o objetivo de propiciar o debate. Estes módulos incluem vídeos e material acessório para guiar a discussão, abordando os seguintes temas: (i) falta de transparência, (ii) randomização e mascaramento, (iii) replicatas biológicas e técnicas e (iv) tamanho amostral e critério de exclusão. Confira abaixo o vídeo do primeiro módulo e veja aqui as perguntas propostas para orientar esta discussão.

Infecções prévias com vírus heterólogos alteram a resposta individual à vacinação

Autor: Dinler Antunes, pós-doutorando no Departamento de Ciências da Computação da Rice University, no Texas/EUA.

Figura 1.: Rede de reatividade cruzada envolvendo o alvo vacinal HCV-NS31073. Similaridade estrutural no contexto do MHC foi indicada como possível mecanismo para o desencadeamento de imunidade heteróloga, enquanto variabilidade individual e direcionalidade nas respostas observadas foram atribuídas ao histórico de infecções e o repertório privado de linfócitos T (Zhang e cols., 2015).

  A influência de infecções prévias sobre a resposta a novos desafios imunológicos não é nenhuma novidade para os imunologistas. O processo de imunização altera a composição do conjunto de linfócitos de memória de modo que algumas populações são expandidas, em detrimento de outras (Welsh & Selin, 2002). A imunidade heteróloga entre vírus parece ter um papel central neste contexto, sendo por sua vez moldada pelo repertório privado (individual) de linfócitos T CD8+ e por eventos de reatividade cruzada no reconhecimento de complexos peptideo:MHC (Welsh e cols., 2010). 

 Apesar de estes mecanismos serem reconhecidos, ainda nos surpreende quando respostas específicas para determinado alvo viral são encontradas em indivíduos que não tiveram exposição prévia a este patógeno. Pode uma simples gripe ou uma virose transmitida pelo beijo gerar algum nível de imunidade contra o Vírus da Hepatite C (HCV), por exemplo? Por mais incrível que pareça, eventos desta natureza já foram relatados em trabalhos prévios (Wedemeyer e cols., 2001), sendo provavelmente mais frequentes do que imaginávamos (Selin e cols., 2011). Em um trabalho recentemente publicado no Journal of Virology, Zhang e colaboradores (2015) descrevem a presença de linfócitos específicos para um alvo imunogênico de HCV (NS31073) em um terço dos indivíduos soronegativos para para este vírus, independente de fatores de risco para exposição a HCV. Análises ex vivo indicaram a presença tanto de células virgens quanto de células de memória, sugerindo que pelo menos uma parcela da resposta deve ser mediada por linfócitos originalmente expandidos na presença de vírus heterólogos (Figura 1).

  Uma análise de bioinformática estrutural (utilizando metodologia previamente descrita no SBlogI) sugeriu diferentes epitopos virais (derivados de EBV, CMV e Influenza) como possíveis alvos de reatividade cruzada, predições estas confirmadas em pelo menos uma parcela dos indivíduos. Cabe salientar que um destes alvos, EBV-LMP2329 (LLWTLVVLL), não apresenta qualquer similaridade de sequência com o epitopo HCV-NS31073 (CINGVCWTV), mas apresenta grande similaridade estrutural no contexto do MHC (Figura 2).

Figura 2.: Recorte da superfície dos complexos peptídeo:MHC, apresentando diferentes peptídeos virais no contexto da mesma molécula de MHC (HLA-A*02:01). Os domínios alfa-1 e alfa-2 da molécula de MHC, que flanqueiam o epitopo, são indicados. As cores indicam a distribuição do potencial eletrostático na superfície (vermelho = negativo, azul = positivo, branco = neutro). Neste conjunto, os alvos EBV-K1217 e EBV-BARF0356 apresentaram maior diferença em termos de potencial eletrostático (comparação utilizando agrupamento hierárquico). Alvos apresentando maior similaridade estrutural com o peptídeo vacinal de HCV (NS31073), considerando a superfície de interação com o TCR, foram selecionados para testes in vitro e respostas cruzada foram observadas em uma parcela dos indivíduos testados.

  O epitopo HCV-NS31073  foi previamente incluído na composição de uma vacina experimental anti-HCV, a qual foi utilizada por Zhang e colaboradores (2015) para imunizar indivíduos saudáveis. Acompanhando este grupo vacinado, os autores observaram resposta mais intensa e mais rápida nos indivíduos que apresentavam linfócitos específicos para HCV-NS31073 previamente a vacinação. Em conjunto, estes dados reforçam a hipótese de que a existência de células T "cross-reativas" previamente a imunização seja uma das variáveis responsáveis pela variabilidade individual à vacinação. A reatividade cruzada de células T parece ser mais comum do que previamente estimado, sendo possível até mesmo entre epitopos com baixa similaridade de sequência e podendo envolver diferentes alvos virais. Em conjunto com a variabilidade individual para a produção de linfócitos T (repertório privado), o histórico de infecções aumenta a variabilidade individual da resposta a vacinas e aponta para a necessidade de estratégias personalizadas. Outra questão importante se refere a "qualidade" desta resposta cruzada e a capacidade de estabelecer uma imunidade protetora, visto que respostas cruzadas fracas podem mediar infecção crônica e imunopatologia (Selin e cols., 2011, Wlodarczyk e cols., 2013).

  Embora vacinas personalizadas e avaliações em larga-escala do histórico pessoal de infecções virais ainda não sejam uma realidade, novas tecnologias estão sendo desenvolvidas neste sentido. Uma publicação recente da revista Science descreve uma nova abordagem - rápida e barata - para detectar o histórico de infecções virais de um indivíduo (veja artigo do The Guardian). Metodologias como esta podem ter grande impacto no diagnóstico de doenças, na descoberta de novas associações entre infecções virais e a progressão de diferentes patologias humanas, bem como no desenvolvimento de vacinas mais seguras e mais eficientes. 

Promessas da imunoinformática para uma nova geração de vacinas

     No último post eu comentei sobre o surgimento da imunoinformática e sobre o crescente uso de ferramentas computacionais para o desenvolvimento de vacinas, tendo mencionado um trabalho sobre a vacinologia reversa no século 21 [1]. Neste artigo, publicado em 2013, os autores discutem como as novas tecnologias ajudaram a aprimorar a proposta original da vacinologia reversa [2], a qual visa determinar o repertório antigênico de um dado patógeno à partir de sua sequência genômica. A proposta original foi planejada para levar rapidamente da sequência genômica de uma amostra patogênica a uma lista de candidatos vacinais, utilizando-se etapas de triagem virtual por bioinformática. O processo envolvia a testagem de um amplo painel de candidatos em modelos animais, de modo que apenas no final eram gerados dados epidemiológicos sobre os antígenos protetores. Nas aplicações mais recentes da vacinologia reversa, as etapas de bioinformática foram complementadas com diversas triagens experimentais, utilizando RNAseq, análises proteômicas, dados de micro-arranjo, citometria de fluxo, etc [1]. Os autores discutem ainda que o conhecimento acerca da epidemiologia dos candidatos vacinais, bem como sua regulação e a interação parasita-hospedeiro devem se tornar parte integral nos novos fluxogramas de triagem virtual.

     Em outra publicação de 2013, a equipe da empresa EpiVax, Inc. descreveu o JanusMatrix, uma ferramenta para a predição de reatividade cruzada em larga escala [3]. Baseada na análise de cristais de complexos TCRpMHC, foram identificados resíduos do epitopo (posições) que normalmente interagem com o TCR e resíduos que normalmente servem de âncora para o MHC. Assim, a ferramenta divide o epitopo de interesse em duas “faces”: a face que contata o MHC e a face que contata o TCR. Na prática isso significa mapear quais resíduos estão em cada face e utilizar este “padrão” como entrada para uma busca por identidade de sequência em larga escala. O algoritmo permite ainda certa variabilidade dos resíduos que compõe a face do MHC (aumentando sua sensibilidade), desde que não prejudiquem a ligação com o mesmo. A ferramenta foi inicialmente utilizada para mapear a ocorrência de potenciais alvos de reatividade cruzada em sequências proteicas obtidas do genoma humano, assim como do microbioma e do genoma de vírus e bactérias patogênicas (Figura 1).

Figura 1. Redes de reatividade cruzada para epitopos de linfócitos T regulatórios (A) e efetores (B). Sequências proteicas derivadas do genoma humano (esquerda) do microbioma humano (centro) ou de genomas virais e bacterianos (direita) foram triadas utilizando-se a ferramenta JanusMatrix. Os losangos verdes indicam os peptídeos utilizados como entrada (fonte), quadrados cinza são epitopos (9mers) derivados do epitopo fonte, triângulos azuis indicam epitopos que são 100% idênticos ao epitopo fonte no que se refere ao padrão da "face do TCR" (e que também são apresentados por HLA), enquanto círculos roxos indicam proteínas contendo possíveis alvos de reatividade cruzada (de acordo com a "face do TCR").

     Os autores salientam as possíveis aplicações da ferramenta JanusMatrix, mas ponderam que esta análise em larga escala esta voltada a aspectos populacionais, não sendo precisa no que se refere a respostas de indivíduos ou o contexto de MHCs específicos. Em um trabalho mais recente [4], o grupo coordenado pela pesquisadora Anne S. De Groot salientam a dificuldade de se desenvolver vacinas para doenças infecciosas emergentes e doenças tropicais negligenciadas, mesmo após a publicação de seus genomas. Alguns destes patógenos possuem ciclos de vida com diversos estágios e uma variedade de vetores, o que aumenta a complexidade do processo de desenvolvimento de vacinas. Neste trabalho os autores apresentam algumas implementações de imunoinformática utilizando o JanusMatrix para realizar uma busca sistemática por alvos imunodominantes em sequencias genômicas recém determinadas, com aplicações no desenvolvimento de vacinas. Seguindo esta tendência, outros algoritmos e fluxogramas combinando imunoinformática e testes in vitro deverão ser publicados nos próximos anos na tentativa de superar alguns dos grandes desafios atuais da vacinologia.

Post de Dinler Amaral Antunes

NBLI - Núcleo de Bioinformática do Laboratório de Imunogenética.

Doutor em Ciências pelo Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (PPGBM/UFRGS).

1. Donati C, Rappuoli R (2013) Reverse vaccinology in the 21st century: improvements over the original design. Ann N Y Acad Sci 1285: 115-132

2. Rappuoli R (2000) Reverse vaccinology. Curr Opin Microbiol 3: 445-450.

3. Moise L, Gutierrez AH, Bailey-Kellogg C, Terry F, Leng Q, Abdel Hady KM, VerBerkmoes NC, Sztein MB, Losikoff PT, Martin WD, Rothman AL, De Groot AS. (2013) The two-faced T cell epitope: examining the host-microbe interface with JanusMatrix. Hum Vaccin Immunother. 9(7):1577-86.

4. Terry FE, Moise L, Martin RF, Torres M, Pilotte N, Williams SA, De Groot AS. Time for T? (2014) Immunoinformatics addresses vaccine design for neglected tropical and emerging infectious diseases. Expert Rev Vaccines. 5:1-15.

Dia da Imunologia: Como anda a Imuno no Brasil?

O tema proposto para o Dia da Imunologia em 2014 é Vacinação. A escolha se deve às recentes campanhas que difundem de forma fantasiosa e distorcida dados sobre insegurança das vacinas. 

Recentemente repercutiu bem na mídia o esforço brasileiro para obtenção de uma vacina contra o HIV (o que levou a menção da Presidenta Dilma aqui; veja também a repercussão na mídia brasileira aqui e aqui e internacional aqui, o que levou Edecio a ser incluído na lista dos 100 mais influentes da revista Época aqui). 

Além dos trabalhos que capturam a atenção do grande público, como anda a produção científica brasileira em vacinação? Fiz um levantamento no Web of Sciences dos artigos publicados no quinquênio 2009 a 2013 e não estamos mal. 

Usei os filtros indicados abaixo:

que resultaram em 2.272 artigos no período. 

Temos publicado cerca de 500 artigos/ano sobre vacinação (de forma ampla, devo mencionar) de 2011 a 2013. Os 2.272 artigos foram citados mais de 12.000 vezes (até 21/04/2014), o que não é pouco ao considerar que os artigos de 2013 tiveram pouco tempo para citação.

E como anda a nossa produção em imunologia em todos os campos? O levantamento feito no Scimago mostra que estamos com um número crescente de publicação e temos mantido certa competitividade com os outros países do BRIK (notem que não é o BRIC, pois substitui a China pela Coréia do Sul).

Nota: O ano de 2012 é o último disponível no site do Scimago.

É de se notar, porém, que a liderança do Brasil neste grupo não deve perdurar, considerada a inflexão da curva de produção coreana.

Em relação ao fator de impacto, também estamos bem no grupo:

E se compararmos com alguns Ss europeus?

Nota: Por que Espanha, Suécia e Suiça? Porque a Espanha tem crescido na área de imuno e os dois outros têm tradição no tema.

A situação do número de publicações é otimista, saímos da última posição (e bem abaixo dos demais) em 1996 e estamos em segundo lugar com uma vigorosa curva de crescimento em 2012 . 

A situação fica pior ao analisar o Índice H:

Quer se deprimir?

Veja o quadro abaixo:

Melhor não deprimir nem relaxar e sim trabalhar mais duro ainda.

Por que falham as vacinas

Por Nelson Vaz

No início do século vinte, Paul Bert, então Diretor do Institute Pasteur, Paris, reunia três conceitos poderosos em uma curta afirmação: “Um germe, uma doença, uma vacina”. Este ideal Pasteuriano foi a mola fundadora da Imunologia, uma especialidade nascida na então jovem Bacteriologia Médica, cuja finalidade explícita era inventar novos soros terapêuticos e novas vacinas anti-infecciosas. Ainda hoje, a crença de Paul Bert é compartilhada não apenas pelo público, em geral, como também por muitos especialistas. Mas tem sido muito difícil inventar novas vacinas, como sugere a longa discussão sobre as razões de sucessos e fracassos na vacinação.

Em uma visão ultra-simplificada da imunidade anti-infecciosa, isto não deveria ocorrer, porque é relativamente fácil desencadear a produção de anticorpos e ativar linfócitos T pela exposição a produtos de micróbios, vírus e parasitas. Experimentalmente, é fácil gerar uma “memória” imunológica para produtos de agentes infecciosos, que condiciona respostas imunes progressivas a cada novo contato com estes materiais. Supostamente, a eficácia das vacinas dependeria exatamente desta intensificação  das respostas. Então, se é fácil intensificar as respostas imunes, por que tem sido tão difícil obter novas vacinas?

Atribuir a proteção anti-infecciosa à uma reatividade progressiva - à “memória” imunológica - é uma ideia curta, simples e, lamentavelmente equivocada. Tal  “memória” seria suicida tão logo a resposta imune não conseguisse eliminar um agente infeccioso do organismo, ou, quando o organismo encontrasse repetidamente um estímulo antigênico no ambiente. Mas o equívoco mais grave e historicamente importante é descrever a atividade imunológica em termos de ataques e defesas, como se vivêssemos em um mundo perigoso.

Nas últimas décadas, com a caracterização dos “microbiomas”, constatamos que nosso mundo é um mundo essencialmente “microbiano”, tamanha é a abundância e variedade de bactérias e archeas. Há micróbios nas nuvens, que afetam o clima, e micróbios enfiados por quilômetros dentro das rochas do fundo dos oceanos. Quantidades inimagináveis de micróbios se instalam nas superfícies de nosso corpo, logo após o nascimento. Há quem proponha que somos mais parecidos com um “consórcio”, que com um organismo.

Cerca de 15 % de nosso genoma é constituido de material genético de origem viral; por exemplo, a sincitina, uma proteína importante na geração da placenta humana, foi codificada, originalmente, por um retrovírus. Duas proteínas necessárias na geração da diversidade linfocitária - Rag-1 e Rag-2 - também tiveram uma origem provavelmente viral. E, cerca de 30 % dos seres vivos podem ser classificados como “parasitas”, mesmo se excluirmos a grande massa de insetos que se alimentam de plantas. Então, um grave equívoco da Teoria dos Germes de Pasteur, foi negligenciar os “portadores sãos” de agentes potencialmente patogênicos, pois a convivência harmônica com micróbios é a regra e as doenças infecciosas são apenas acidentes de percurso.

Em resumo: a “memória” imunológica, isoladamente, não consegue explicar o êxito das vacinas; as infecções se tornam patogênicas apenas excepcionalmente. Deveríamos, portanto, atentar mais para a “fisiologia” da atividade imunológica, para aquilo que permite a convivência harmônica com micróbios, vírus e outros organismos multicelulares. Como funciona o chamdo “sistema imune” enquanto tudo vai bem? Ou, como perguntava Jerne: “O que precede a seleção clonal? (Jerne, 1971).

Quando voltamos nossa atenção para o viver “normal”, constatamos que produtos do microbioma e os alimentos constituem a maior parte do material imunogênico que invadem o corpo cotidianamente; mas, apesar disto, não desenvolvemos uma “memória” imunológica destes contatos; não “respondemos” a esta invasão cotidiana da mesma forma que reagimos a vacinas injetadas com adjuvantes. Não é que “ignoremos” a imunogenicidade dos alimentos: o que se estabelece aí é uma estabilidade dinâmica, surgem patamares robustamente estáveis de reatividade. O organismo estabiliza sua relação com materiais imunogênicos previamente ingeridos como alimentos (Verdolin et al., 2001).

De forma análoga, o organismo conserva patamares de reatividade a seus próprios componentes. A discriminação self/nonself é um pseudoproblema que tem nos atrapalhado por meio século. Longe de ignorá-los, o sistema imune interage continuamente com auto-componentes - só que o faz de forma robustamente estável. A chamada “tolerância natural” é um mecanismo estabilizador e a estabilidade da relação com alimentos é conhecida como “tolerância oral”. Embora seja vista como uma inibição da reatividade imunológica que representaria um obstáculo ao desenvolvimento de “vacinas orais”, a “tolerância oral” é uma estabilidade dinâmica. O que se estabelece aí não é a  “memória” imunológica,  nem é uma inibição da atividade imunológica: é outra coisa, uma estabilidade dinâmica, parte de outras estabilidades dinâmicas que constituem o viver.

O termo “estabilidade dinâmica” parece confuso pois destaca a conservação de algo em meio à mudança. Fala daquilo que se conserva naquilo que muda. Com colegas brasileiros e chilenos, publicamos em 2011 um pequeno livro sobre este problema: “Onde está o Organismo” - Florianópolis, Editora UFSC (Vaz et al., 2011). Na epígrafe deste livro, Jorge Mopozis diz:

“Há plasticidade nos modos de desenvolver. Os caminhos do desenvolvimento têm plasticidade em todos os momentos, e isso é o que permite essa maravilhosa diversidade de linhagens de seres vivos. Mas o problema não é o que é plástico, e sim o que se conserva. Se a mudança é uma condição constitutiva do viver, então, como se conserva aquilo que se conserva?” (Mpodozis, 2011).

Eis aí uma pergunta formidável e raramente ouvida: como se conserva aquilo que se conserva naquilo que muda? Nosso cotidiano está repleto de “estabilidades dinâmicas”. Um rio, por exemplo, é uma organização de moléculas de água que preserva um certo tipo de mudanças; interrompa estas mudanças e o rio desaparece, se transforma em lago. Os organismos são também estabilidades dinâmicas, entidades que conservam sua identidade através de enormes mudanças.

A Biologia atual é centrada no organismo adulto; o desenvolvimento é visto apenas como o trajeto que conduz ao organismo adulto. Mas, Walace Arthur inicia um livro sobre a biologia do desenvolvimento, com as seguintes palavras: 

“O cavalo é um animal microscópico que é incapaz de se mover. Consiste de um número bem reduzido de células (umas poucas centenas, comparadas aos trilhões achadas em um ser humano). Estas células não estão organizadas em sistemas sofisticados de órgãos. O cavalo é um parasita de outro animal, e adquire desta forma seus recursos de seu hospedeiro. Ele é inteiramente incapaz de obter energia de qualquer outro modo.”

e logo depois, acrescenta,

“Minha descrição está correta. Ela apenas se refere a um momento no ciclo da vida do cavalo que é diferente do momento em que usualmente pensamos à menção da palavra “cavalo”. Pensamos usualmente em um cavalo adulto, ou então em um lindo potro ainda instável em suas pernas. O que descrevi é um cavalo quando ainda é um embrião precoce, invisível aos nossos olhos porque está implantado profundamente nos tecidos maternos.” (Arthur, 2004)

Menciono de passagem um equívoco de grande importância social. Quando era Reitor da UFMG, meu amigo Tomaz da Motta Santos disse em um discurso: “Com as campanhas de vacinação, os governos pretendem que nossos corpos resolvam contradições sociais”. Mas as doenças infecciosas e outras formas de miséria humana dependem de fatores muito complexos.  Em um livro fantástico, René Dubos, comenta a “praga das batatas” que causou a “grande fome irlandesa” em 1845, que forçou a emigração de mais de um milhão de irlandeses. Ele enfatiza que o fungo responsável pela destruição das batatas convivia harmonicamente com as batatas inglesas, desde o Perú, de onde foram importadas. A “praga das batatas” surgiu depois de dois verões chuvosos e frios, em uma época em que a economia irlandesa também não andava muito bem (Dubos, 1959). De forma análoga, a “gripe espanhola” de 1918, surgiu inicialmente nas trincheiras repletas de soldados alemães. Dizem mesmo que a Alemanha não perderia a guerra se a gripe não tivesse surgido (Crosby,1989; Kolata, 2000).

Enfim, creio que as vacinas falham porque entendemos ainda muito mal a atividade imunológica. A “defesa” imunológica é um resultado do que se passa, e não um mecanismo que possa ser destacado dos mecanismos do viver. Somos nós, os imunologistas, que transformamos imunoglobulinas em anticorpos em nosso testes sorológicos (Vaz, 2011a,b). Nesta imensa massa de dados descritos sobre a atividade imunológica, nós, os imunologistas, não descrevemos ainda a nós mesmos, nem o que fazemos em nossa praxis profissional.

A imunologia poderia ter se afastado da bacteriologia médica quando foram caracterizadas  as isohemagluininas ABO como “anticorpos naturais” (Landsteiner, 1901); a anafilaxia (Portier et Richet, 1902) e os estados alérgicos, como a “doença do soro” (von Pirquet, 1906) - porque estes não são fenômenos ligados à proteção anti-infecciosa. Mas a influência da medicina até hoje pesa sobre nós e tendemos a ver os estados alérgicos como “defeitos” em uma imunidade que existe, basicamente, para nos “defender”. A “tolerância oral”, embora não com este nome, foi caracterizada no início do século XX (Besredka, 1909; Wells, 1911), mas nunca chegou a representar um aspecto importante do pensamento imunológico. Talvez porque, ao contrário dos micróbios, os alimentos nos parecem “inócuos”.

As vacinas falham porque ainda temos muito o que aprender. Há muitos anos defendo uma explicação “sistêmica” para a efetividade de vacinas anti-infecciosas. Mesmo durante infecções graves, apenas uma parcela da população infectada sofre danos severos ou mortais. Proponho que os indivíduos seriamente afetados são exatamente aqueles nos quais o “conjunto” de interações entre os componentes do sistema imune se “desconjunta”. Este desconjuntamento permite a expansão de clones com uma diversidade limitada de receptores: as expansões ditas oligoclonais. Há uma grande variedade de observações na literatura que apontam a concomitância de expansões oligoclonais de linfócitos T e condições patológicas que vão desde imunodeficiências congênitas a formas graves de infecção, a doenças alérgicas e autoimunes. Propusemos que a efetividade das vacinas em proteger os membros suscetíveis de uma população se deva à prevenção destas expansões oligoclonais (Pordeus et al., 2009).

Sob certos ângulos, nossa proposta é o exato oposto das explicações tradicionais com base na “memória” imunológica. A atividade imunológica normal é sempre plural (Jerne, 1955) e a patologia surge quando ela se singulariza. Desde 1890, quando foram notados os primeiros anticorpos, passamos 123 anos estudando as respostas imunes como se elas representassem a fisiologia imunológica, mas as respostas imunes representam a patologia imunológica. A fisiologia do sistema imune é conservadora (Vaz, 2006; Vaz et al., 2006) e não pode ser compreendida em termos de estímulos e respostas. Nem em termos da “regulação” destas respostas, ou seja, de “respostas regulatórias”. Precisamos entender mais claramente como opera o organismo.

Bibliografia

Arthur, W. (2004). Biased embryos and evolution. Cambridge: Cambridge University press. p.1

Besredka, A. (1909). "De l'anaphylaxie. Sixiéme memoire de l'anaphylaxie lactique." Ann.Inst.Pasteur 23: 166-174.    

Crosby, A. W. (1989). America's forgotten pandemic. The influenza of 1918. New York, Cambridge University press.

Dubos, R. (1959). Mirage of Health. Utopias, progress and biological change. New York, Harper & Brothers.

Jerne, N. K. (1955). "The natural selection theory of antibody formation." Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 41: 849-857. 
       

Jerne, N. K. (1971). What precedes clonal selection ? Ciba Foundation Symposium, 1971 : Ontogeny of acquired immunity. Amsterdam, Elsevier: 1-15.

Kolata, G. (2000). Flu. The story of t he great influenza pandemic of 1918 and the search for the virus that caused it. New York, Touchstone.

Landsteiner, K. (1901). "The agglutinative properties of normal human blood." Wien.klin.Wochnschr. 14: 424-448.

Pirquet, C. F.von (1906). "Allergie." Münchener Medizinische Wochenschrift 30: 1457-. 
        

Pordeus, V., G. C. Ramos, A. Barbosa de Castro Jr., A.P. Cunha, & N.M. Vaz (2009). "Immunopathology and oligoclonal T cell expansions. Observations in immunodeficiency, infections, allergy and autoimmune diseases." Current Trends in Immunology 10: 21-29.
          

Portier, P. and C. Richet (1902). "De l’action anaphylactique de certains venins." Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances et Mémoires de la Société de Biologie 54:170–172.

Vaz, N. (2006). "Evolution and conservation of immunological activity." Brazilian Journal of Medical and Biological Research 39: 1521-1524.

Vaz, N. M., G. C. Ramos, V. Pordeus & C.R. Carvalho (2006). "The conservative physiology of the immune system. A non-metaphoric approach to immunological activity." Clin Dev Immunol   13(2-4): 133-142. 
   

Vaz, N. M. (2011a). "The specificity of immunological observations." Constructivist Foundations 6(3): 334-351.

Vaz, N. M. (2011b). "Observing Immunologists." Neurociências 7(3): 140-146.

Vaz , N. M., J. M. Mpodozis, et al. (2011). Onde está o organismo? - Derivas e outras histórias na Biologia e na Imunologia. Florianópolis, editora-UFSC.

Wells, H. G. (1911). "Studies on the chemistry of anaphylaxis. III. Experiments with isolated proteins, specially those of the hen's egg." J. Inf. Dis. 9: 147-171.