A tuberculose (TB) é uma doença infecciosa emagrecedora crónica causada pela infecção por Mycobacterium tuberculosis que representa uma séria ameaça para a saúde e vida humanas. A Organização Mundial de Saúde (OMS) estima que se a TB não for controlada eficazmente, 1 bilião de pessoas serão infectadas com Mycobacterium tuberculosis entre 2000 e 2020, 200 milhões de pessoas desenvolverão a doença da tuberculose, e 35 milhões de pessoas morrerão da doença. Níveis elevados de infecção latente com Mycobacterium tuberculosis e co-infecção com o VIH tornam a prevenção, diagnóstico e tratamento da tuberculose muito difíceis.
BCG é uma vacina viva atenuada desenvolvida pelos cientistas franceses Camille Guerin e Albert Calmette através do cultivo de uma forte estirpe de Mycobacterium tuberculosis in vitro durante um longo período de tempo, e tem sido utilizada em humanos desde 1921, com mais de 3 mil milhões de pessoas vacinadas. Actualmente, a BCG ainda é amplamente utilizada nos países em desenvolvimento como a única vacina contra a tuberculose. Embora a BCG tenha dado importantes contribuições para a prevenção da tuberculose, tais como ajudar efectivamente a prevenir doenças infecciosas como a tuberculose em crianças, existem muitos problemas, tais como a grande controvérsia sobre a protecção imunitária da BCG contra a tuberculose em adultos, com uma taxa de protecção de 0-80% e geralmente de 40% a 60%. Outros estudos demonstraram que a BCG está bloqueada pela resposta imunitária pré-existente do organismo em populações com exposição prévia a micobactérias ambientais ou vacinação com BCG, resultando em falha imunológica; por conseguinte, a BCG só é eficaz em populações que não foram infectadas com micobactérias nem vacinadas com BCG.
Portanto, o impacto da Mycobacterium tuberculosis na saúde humana e os muitos problemas da vacina BCG tornam o desenvolvimento de uma nova vacina contra a tuberculose muito urgente.
I. Estratégias de investigação e progresso das vacinas contra a tuberculose
Actualmente, há duas direcções principais de investigação de vacinas contra a tuberculose, uma é modificar a vacina BCG existente, como o desenvolvimento da vacina BCG recombinante; a outra é desenvolver novas vacinas eficazes, como a construção de vacinas subunitárias (incluindo vacinas de peptídeo proteico e vacinas de ADN) e vacinas à base de vírus.
Uma imunização única com uma única vacina contra a tuberculose não é geralmente suficiente para produzir uma boa protecção imunitária. Portanto, com base na imunização inicial, é utilizada uma imunização de reforço com a mesma vacina ou uma vacina diferente com o objectivo de melhorar a imunidade, ou seja, uma estratégia inicial de imunização de reforço. Esta estratégia é importante para melhorar a eficácia imunológica das vacinas contra a tuberculose, especialmente para melhorar a protecção imunitária em adultos com tuberculose. Esta estratégia pode ser dividida numa estratégia homóloga de imunização de reforço inicial (imunização inicial e reforço com a mesma vacina) e numa estratégia heteróloga de imunização de reforço inicial (imunização inicial e reforço com vacinas diferentes). A estratégia heteróloga de imunização com reforço inicial foi relatada para obter uma resposta imunitária celular mais eficiente do que a estratégia homóloga de imunização com reforço inicial e é provavelmente a abordagem mais desejável para uma futura imunização com vacina contra a tuberculose. Existem duas opções principais de vacina contra a tuberculose aplicadas na estratégia heteróloga de imunização de reforço inicial: imunização inicial com vacina de ADN e imunização de reforço com vacina vectorial viral; e imunização inicial com vacina BCG e imunização de reforço com vacina de subunidade. As principais vacinas contra a tuberculose estudadas até à data são a vacina BCG recombinante, a vacina contra o peptídeo proteico, a vacina contra o ADN e a vacina viva vectorial.
1. Vacina BCG recombinante: Embora a BCG seja segura e eficaz em crianças, a protecção imunitária em adultos é mais controversa. Com o objectivo de melhorar a protecção imunológica da BCG em adultos, os investigadores têm feito muito trabalho, tal como introduzir genes que codificam os antigénios imunodominantes da tuberculose ou citocinas imunoestimulantes na BCG para construir vacinas recombinantes da BCG, que melhoram efectivamente a protecção imunológica da BCG. Além disso, como a vacina BCG inoculada persiste facilmente nos fagosomas após a fagocitose e está inactiva, enfraquece o seu efeito estimulante nas células imunitárias, afectando assim a intensidade da resposta imunitária. Portanto, a construção da vacina BCG recombinante que induz a libertação de BCG dos fagosomas é também uma medida para melhorar a imunidade. Foi construída uma vacina BCG recombinante que expressa PfoA, e o PfoA pode induzir a desintegração dos fagosomas e libertar BCG recombinante no citoplasma para melhorar o efeito estimulante nos linfócitos CD8+ T, melhorando assim o nível de resposta imunitária celular.
Contudo, o estudo do BCG recombinante enfrenta o desafio de que o sistema geral de expressão bacteriana não pode funcionar bem para a expressão genética no BCG, o que coloca uma grande dificuldade para a construção de vectores de expressão para o BCG. Para resolver este problema, foram feitos muitos estudos sobre as assinaturas transcripcionais da Mycobacterium tuberculosis para fornecer uma boa base para compreender a transcrição e expressão dos genes da tuberculose e as diferenças entre os promotores da Mycobacterium tuberculosis e outras bactérias, bem como para resolver o problema de expressão. As vacinas recombinantes BCG construídas com vectores de expressão contendo o promotor de Mycobacterium tuberculosis podem exprimir eficazmente alguns antigénios imunodominantes, tais como Ag85A, Ag85B, Ag85C, e 6×103 proteína secretora do antigénio alvo precoce (ESAT6). Além disso, a expressão recombinante de citocinas como IFN e IL-12 na BCG pode aumentar o nível de resposta imunológica, mas também há descobertas de que citocinas locais demasiado elevadas podem, em vez disso, causar danos patológicos ao organismo.
As vacinas recombinantes BCG actualmente em ensaios clínicos são expressão recombinante da vacina Ag85A (r BCG 30) e expressão recombinante do lisado de Listeria monocytogenes, BCG deficiente em urease (VPM 1002)c9]. Embora a vacina r BCG VPM 1002 tenha completado os ensaios clínicos da fase I nos Estados Unidos, e os criadores tenham indicado que a vacina tem boa tolerância imunológica e imunogenicidade, ainda não surgiram resultados encorajadores.
2. Vacina contra o peptídeo proteico: A vacina contra o peptídeo proteico não só tem boa segurança, como também pode induzir especificamente a activação de células CD4+ Th1 e linfócitos T citotóxicos CD8+, que é uma das formas de vacina mais ideais. A escolha do antigénio e a aplicação de adjuvante pode desempenhar um papel decisivo no seu desenvolvimento.
As proteínas ou peptídeos utilizados como candidatos a vacinas são seleccionados a partir de antigénios imunodominantes contendo epitopos de reconhecimento de linfócitos T humanos, principalmente proteínas secretadas e componentes da parede celular de Mycobacterium tuberculosis, tais como ESAT-6, Ag85, MTB39 e MTB32. Os antigénios únicos não são suficientes para obter uma protecção imunitária eficaz devido ao seu estreito espectro antigénico; portanto, a mistura ou fusão da expressão de múltiplos antigénios é uma medida para melhorar a protecção imunitária vacinal. Estudos demonstraram que as proteínas de fusão induzem a protecção imunológica mais eficazmente do que as misturas de múltiplos antigénios, mas o mecanismo não é claro e pode estar relacionado com a estabilidade dos antigénios, bem como com a eficácia da absorção e da entrega. Outros estudos demonstraram que pode haver competição entre múltiplos antigénios, reduzindo assim a imunogenicidade e a imunoprotecção da vacina. Por conseguinte, é necessário examinar os efeitos imunológicos de antigénios únicos e mistos separadamente ao conceber vacinas antigénicas multicomponentes.
As vacinas peptídeo proteico requerem adjuvantes eficazes para induzir a resposta imunológica desejada, e diferentes adjuvantes podem suscitar diferentes tipos de respostas imunológicas; portanto, encontrar adjuvantes adequados é uma questão importante a ser abordada no desenvolvimento de vacinas peptídeo proteico. Foram feitos alguns progressos na investigação relacionada, tais como toxinas bacterianas, citocinas, lipossomas e ADN CpG, que mostraram bons efeitos de reforço imunitário em animais experimentais.
As vacinas do peptídeo actualmente em ensaios clínicos são, Ag85B e ESAT-6 peptídeo misto (Hybrid 1-IC31) com IC31 como adjuvante, Ag85B e ESAT-6 peptídeo misto (Hybrid1-CAF01) com CAF01 como adjuvante, MTB39 e MTB32 proteína de fusão (M72) e Ag85B e TB10. 4 (Hybrid 4/AERAS 404-IC31), todas elas utilizadas como vacinas de reforço, e espera-se que as duas primeiras sejam também as primeiras doses de vacina, com a combinação de adjuvantes que aumentam o efeito imunitário destas vacinas. resultados preliminares de ensaios clínicos da vacina M72 sugerem que é segura e eficaz em adultos, com efeitos adversos suaves e uma resposta imunitária que dura até 6 A resposta imunitária pode durar até 6 meses.
3. Vacinas de ADN: As vacinas de ADN são vectores plasmídicos recombinantes que codificam uma proteína antigénica introduzida no hospedeiro para sintetizar a proteína antigénica através do sistema de expressão das células hospedeiras, permitindo assim que o hospedeiro adquira imunidade a esse antigénio para efeitos de prevenção e tratamento de doenças. As vacinas de ADN podem induzir protecção imunitária contra uma variedade de vírus, bactérias e parasitas, entre outros agentes patogénicos, bem como contra a tuberculose em modelos animais. Respostas imunitárias dos linfócitos CD4+ e CD8+ T.
As vantagens desta vacina são.
(i) o antigénio gerado intracelularmente é facilmente apresentado pelo complexo de histocompatibilidade principal (MHC) moléculas das classes I e II, que activam CTL e Th;
②The a resposta imunológica é mais duradoura;
③Stable, fácil de preparar e armazenar;
④Does não induz uma resposta imunológica contra o vector e pode ser utilizado para imunização de reforço repetido;
⑤ seguro para utilização em hospedeiros imunodeficientes. Além disso, a vacina de ADN proporciona uma excelente protecção em ratos com deficiência de linfócitos CD4+ T, o que proporciona uma referência para estratégias de imunização em populações de altos acenócitos sensíveis à tuberculose seropositiva.
Embora as vacinas de ADN possam ser administradas sem adjuvantes, os adjuvantes podem melhorar significativamente a eficácia imunológica das vacinas de ADN e reduzir a quantidade e frequência da administração da vacina, e quase todos os adjuvantes utilizados nas vacinas de peptídeo proteico foram experimentados para as vacinas de ADN com algum progresso.
Várias vacinas de ADN de TB foram utilizadas para induzir uma protecção imunitária eficaz em ratos, tais como ESAT-6, Ag85A/B, Mtb 8.4, Mtb 41, MPT 39, MPT 63, MPT 64, MPT 83, e hsp65. Contudo, o efeito protector da vacina de ADN é geralmente apenas 50% a 80% do da vacina BCG sob as mesmas condições experimentais, e a sua capacidade protectora pode ser melhorada através da combinação de múltiplas vacinas de ADN ou da construção de vectores de expressão para múltiplos antigénios. Além disso, a imunogenicidade das vacinas de ADN contra grandes mamíferos é geralmente fraca, provavelmente devido à baixa eficiência da transfecção de plasmídeos in vivo. A imunogenicidade pode ser aumentada utilizando métodos como electrochoques in vivo, bactérias não tóxicas ou vírus como vectores.
4, vacina vectorial viva: a vacina vectorial viva utiliza microrganismos que são seguros para o organismo como portadores e exprime continuamente antigénios específicos da tuberculose in vivo, o que tem as vantagens da economia e da alta eficiência, além disso, os vectores vivos têm certos efeitos adjuvantes. Os vectores vivos comummente utilizados são vectores de poxvírus, vectores de adenovírus, etc. Estas vacinas são normalmente utilizadas em imunizações de reforço para melhorar a resposta imunitária dos linfócitos T. A desvantagem das vacinas vectoriais vivas é que a resposta imunitária pré-existente do organismo pode prevenir a resposta imunitária antigénica, enfraquecendo assim a eficácia da vacina.
Actualmente, as vacinas vectoriais vivas de vírus que entram em ensaios clínicos incluem a vacina vectorial de Ankara poxvirus A, recombinantemente modificada, que expressa Ag85 (OxfordMVA85A/AERAS 485), a vacina vectorial de adenovírus 35, deficiente em replicação, que expressa Ag85A, Ag85B e TBlO.4 (AERAS 402/CrucellAd35) e a vacina contra o vector 5 do adenovírus deficiente em replicação que expressa Ag85A (AdAg85A), todas concebidas como vacinas de reforço para BCG e BCG.Oxford MVA85A/AERAS 485 recombinante, demonstrou ter boa segurança e imunogenicidade em diferentes populações.AERAS 402/Crucell Ad35 induz a resposta CD4+ e CD8+ T-lymphocyte sem efeitos adversos graves.
5. Outras vacinas contra a tuberculose: Mycobacterium mare (M-vaccae) activada por calor é uma vacina derivada de micobactérias ambientais e contém muitos antigénios de Mycobacterium tuberculosis. Foram concluídos os ensaios clínicos de Fase III em doentes infectados com o VIH vacinados com BCG na Tanzânia. A vacina contra a M. smegmatis é um extracto celular inteiro de M. smegmatis que partilha antigénios com Mycobacterium tuberculosis e foi desenvolvida pelo Instituto Chinês para o Controlo de Produtos Farmacêuticos e Biológicos.
Além disso, a estirpe mutante BCG tem um certo efeito na inibição da maturação dos fagosomas e pode efectuar o processamento e apresentação de antigénios de forma mais eficaz para melhorar a protecção imunitária. Callewaert et al. construíram uma estirpe mutante BCG, que tem melhor protecção imunitária do que a BCG em ratos e tem maior segurança.
II. Problemas de desenvolvimento da vacina contra a tuberculose
1. Falta de indicadores de detecção relacionados com a protecção imunitária: A protecção clínica da maioria das vacinas comercializadas pode ser testada por parâmetros alternativos, por exemplo, detectando o nível de anticorpos induzidos pela vacina para determinar a protecção imunitária da vacina, mas não foram encontrados indicadores relevantes para a protecção imunitária das vacinas contra a tuberculose. Embora estudos tenham confirmado que os CD4+ e CD8+ e outros linfócitos T podem produzir diferentes tipos de citocinas após a infecção e imunização da tuberculose, e novas técnicas de imunoensaio tenham sido utilizadas nos últimos anos para identificar e quantificar as respostas de linfócitos T que secretam citocinas específicas, estes estudos não encontraram uma correlação entre uma resposta celular ou citocina específica e uma infecção natural ou protecção imunitária.
Falta de modelos animais adequados: A avaliação do mesmo candidato a vacina contra a TB varia entre modelos animais, e Reed et al. descobriram que um antigénio específico da TB atingiu uma boa imunidade em ratos e cobaias, mas falhou em primatas não humanos. Portanto, os modelos animais existentes confirmam que uma vacina imunoprotectora contra a tuberculose não garante uma boa imunoprotecção nos seres humanos.
3. Falta de métodos de diagnóstico económicos, sensíveis e específicos para a tuberculose: A eficácia das vacinas contra a tuberculose é testada com base em pontos finais clínicos. Actualmente, os métodos de diagnóstico clínico amplamente utilizados para a tuberculose incluem o teste cutâneo da tuberculina e a cultura bacteriana, mas estes métodos têm as desvantagens de pouca especificidade e incapacidade de detectar infecção latente; o método de diagnóstico da PCR quantitativa fluorescente é sensível mas não pode detectar infecção latente; o teste de libertação in vitro IFN-γ pode resolver eficazmente o problema, mas a sua promoção é limitada pelo elevado custo da tuberculose, que é prevalecente principalmente nos países em desenvolvimento. Por conseguinte, a construção de um método de diagnóstico económico, sensível e específico da tuberculose é necessária para avaliar a protecção clínica da vacina.
4. Infecção pelo VIH: Uma questão importante para o desenvolvimento de todas as vacinas é a segurança e eficácia nas populações infectadas pelo VIH, que também se encontram em alto risco de tuberculose. A OMS estima que pelo menos 6 milhões de pessoas em todo o mundo têm TB e SIDA, e em alguns países africanos, a TB é a principal causa de morte em doentes com SIDA. A vacinação com a vacina BCG pode causar a sua infecção e existe uma grande insegurança, pelo que se torna outro grande desafio para o desenvolvimento de novas vacinas contra a tuberculose.
III. Perspectivas
As taxas de incidência e mortalidade da tuberculose recuperaram drasticamente nos últimos anos devido à infecção pelo VIH, ao uso generalizado de medicamentos imunossupressores, à prevalência de tuberculose multirresistente, e ao envelhecimento da população, tornando a prevenção, diagnóstico e tratamento da tuberculose muito difícil. O sucesso da erradicação da varíola sugere que uma vacina é uma forma eficaz de erradicar completamente uma doença infecciosa, e a OMS estabeleceu um objectivo de eliminação completa da tuberculose a nível mundial (menos de 1 caso por milhão de pessoas) até 2050, com base nos progressos na investigação de novas vacinas contra a tuberculose. Pelo menos seis candidatos a vacinas contra a tuberculose completaram ensaios clínicos de fase I em 2009, e três vacinas estão actualmente em ensaios clínicos de fase II, a maioria das quais está a ser desenvolvida como vacinas de reforço para a BCG. A OMS estima que uma nova vacina contra a tuberculose será aprovada para comercialização entre 2014 e 2015, e espera ter recursos financeiros e produtos de reserva suficientes para cumprir o objectivo de alcançar rapidamente uma elevada cobertura assim que a vacina estiver disponível. Com o desenvolvimento da genómica, bem como da proteómica, a compreensão da patogénese da Mycobacterium tuberculosis e da resposta imunitária contra a infecção também está a melhorar, fornecendo uma base teórica para a investigação de uma vacina contra a tuberculose mais rentável para lidar com a tuberculose, que constitui uma séria ameaça para a saúde humana.