Ciência em Ação: Medicamentos e Vacinas para o Novo Coronavírus Covid-19

05-11-2020

A forma como a ciência lidou com a pandemia é um exemplo de sua eficácia e versatilidade. Dentro de dias após o reconhecimento de um surto de pneumonia atípica na China causada por um vírus, o vírus poderia ser isolado e a seqüência de seu material genético desvendada, informação que foi imediatamente depositada em bancos de dados internacionais para que qualquer pessoa pudesse ter acesso a ela. 

Com estes dados, foi possível estabelecer com certeza que o responsável pela doença é um novo coronavírus e em apenas algumas semanas foi determinado quais são seus componentes e o papel que eles desempenham em seu ciclo de vida.

De alguns deles, os mais relevantes, foi possível estabelecer sua estrutura tridimensional por meio de cristalografia e técnicas de modelagem computadorizada de proteínas. Isto é essencial para o desenvolvimento de medicamentos e vacinas contra o novo coronavírus. Também, em tempo recorde, não só foi possível estabelecer como o vírus se espalha, mas também o mecanismo pelo qual ele se replica dentro de nossas células e o curso evolutivo que está tomando.

Os parentes do novo coronavírus

O material genético do novo coronavírus (SARS-CoV-2) é um enorme filamento de RNA de quase 30.000 nucleotídeos, um dos maiores genomas conhecidos do vírus RNA. A seqüência do genoma é em si mesma inestimável, pois nos permite reconhecer primeiro os parentes mais próximos do vírus. Em segundo lugar, ele destrói todas aquelas idéias conspiratórias de que este vírus havia escapado de um laboratório e, finalmente, determina de onde ele veio e quais são seus componentes estruturais.

Quando a seqüência genômica deste novo vírus foi comparada com as seqüências de outros vírus depositados em bancos de dados, foi determinado que a causa da COVID-19 (a doença que produz o SARS-CoV-2) era um novo beta-coronavírus, relacionado a dois outros da mesma família que causaram epidemias graves no passado recente: o vírus que causou a SARS (Síndrome Respiratória Aguda Grave) e o vírus MERS (Síndrome Respiratória do Oriente Médio).

Também foi encontrado muito semelhante, em mais de 96%, ao genoma de outros beta-coronavírus que foram isolados de morcegos, seu reservatório natural, e a alguns beta-coronavírus isolados de pangolins; mamíferos que são comercializados ilegalmente na China. Estas observações nos permitem estabelecer que a origem do SARS-CoV-2 ocorreu primeiro quando um coronavírus encontrado originalmente nos morcegos adquiriu a capacidade de infectar outros tipos de animais, possivelmente pangolins, e depois algumas mutações adicionais permitiram que ele infectasse humanos.

Retrato da SARS-CoV-2

A análise do genoma indica que o genoma do novo coronavírus tem as instruções para produzir 20 proteínas, mas apenas quatro delas estão presentes no vírus maduro (virião) e são, portanto, chamadas de proteínas estruturais. Os outros 16 são importantes na replicação do genoma viral e na formação de novas partículas virais.

A primeira das proteínas estruturais, o S (para espiga, espícula), é o que dá ao vírus sua peculiar forma de coroa quando observado sob o microscópio eletrônico e através dele o vírus reconhece quais células ele pode infectar e iniciar o processo de invasão. Este reconhecimento inicial ocorre quando a proteína S interage com a proteína ACE2 (enzima conversora da angiotensina 2), um receptor encontrado na superfície das células em alguns de nossos tecidos. ACE2 é particularmente abundante nas células epiteliais que revestem o nariz, bronquíolos e alvéolos pulmonares.

A localização da ACE2 explica os sintomas respiratórios que caracterizam a COVID-19 e porque podemos facilmente ser infectados se entrarmos em contato com as gotículas e aerossóis (gotículas menores) que uma pessoa doente produz ao espirrar, tossir, falar ou cantar. Isto deixa claro que usar um bocal é muito importante para proteger a nós mesmos e aos outros. Quero enfatizar que a ACE2 é uma proteína cuja função original não é capturar o coronavírus, mas está relacionada à regulação da pressão arterial.

Para que a proteína S do vírus interaja com ACE2 tem que ser processada por uma enzima que se encontra na superfície de muitas de nossas células e que a corta em dois segmentos: só então o processo de infecção pode começar. A proteína M é a mais abundante no vírus e é inserida na membrana que o cobre. Pensa-se que a proteína M contribui para a forma esférica do vírus. A proteína E (envelope) é encontrada em baixas quantidades, mas é muito importante que o vírus se reúna corretamente e depois seja liberado das células infectadas.

Finalmente, a proteína N (nucleocapsid) tem uma seção que está embutida na membrana do vírus e outra que "espreita" de dentro para fora. A proteína N entra em contato com o genoma viral e a organiza de modo que ela seja disposta de forma ordenada dentro da partícula viral. Quando é encontrado na superfície do vírus, as quatro proteínas estruturais são os elementos que nosso sistema imunológico primeiro detecta e diz a ele para produzir anticorpos contra elas.

Uma ferramenta essencial para o gerenciamento adequado desta e de outras pandemias é um diagnóstico ágil e preciso para identificar as pessoas infectadas, oferecer-lhes os cuidados adequados e isolá-las pelo tempo necessário para evitar que infectem outras pessoas. Isto é especialmente relevante na fase 1 de uma contingência epidemiológica, ou seja, quando os primeiros surtos epidêmicos ocorrem em um determinado país devido a pessoas que ficaram infectadas no exterior e retornam doentes (casos importados).

O rastreamento adequado dessas primeiras cadeias de contágio é muito útil para conter uma epidemia. Esta estratégia foi especialmente útil no controle eficiente da SARS e MERS, doenças que eram muito mais letais (porcentagem de pessoas infectadas que morreram) do que é agora o COVID-19. As pessoas infectadas adoeceram rapidamente e ficaram retidas em suas casas.

Além disso, somente aqueles que apresentavam sintomas da doença eram contagiosos. O problema mais sério que temos agora no controle da pandemia é que há muitas pessoas infectadas que não apresentam sintomas, mas são portadoras do vírus. Tudo isso torna muito difícil o rastreamento de todas as cadeias de infecção. E para tornar as coisas ainda mais difíceis, os sintomas que caracterizam a COVID-19, tais como febre, dor de cabeça, tosse seca, cansaço, etc., também são típicos de outras doenças virais. Portanto, um diagnóstico preciso é essencial não apenas para combater a pandemia, mas para canalizar recursos humanos e econômicos de maneira apropriada.

Testes para o vírus

Os sistemas de diagnóstico que temos para detectar o SARS-CoV-2 são todos baseados na amplificação de um pequeno pedaço de seu material genético, exclusivo deste vírus, que não está presente em outros coronavírus que circulam na população humana (alfa-coronavírus) e são responsáveis por uma porcentagem considerável das constipações que sofremos a cada ano.

Para o diagnóstico, apenas uma amostra de secreção nasofaríngea do paciente suspeito de estar infectado é necessária, retirada com um cotonete, do qual o material genético é isolado do vírus, se ele estiver presente. Os resultados geralmente estão disponíveis em poucas horas, mas se os laboratórios de testes estiverem sobrecarregados, os resultados levarão vários dias.

Também podemos identificar quem estava doente, mesmo que não tivesse sintomas, porque pessoas curadas, convalescentes ou infectadas por pelo menos sete dias têm altos níveis de anticorpos contra o vírus em seu sangue. Os testes rápidos são baseados na detecção desses anticorpos com um dispositivo semelhante a um teste de gravidez. Este processo é tão eficiente que os resultados podem ser obtidos em poucos minutos.

Pessoas com altos níveis de anticorpos contra o vírus não podem mais ficar doentes, pelo menos enquanto esses níveis permanecerem altos. No caso da SARS e MERS, os anticorpos poderiam ser detectados por até um ano após a infecção. Ainda não sabemos o que acontece com a COVID-19, mas poderia ser menos tempo.

As pessoas que deram positivo no teste rápido e deixaram de ter sintomas por alguns dias não são mais contagiosas; elas não precisam mais ser colocadas em quarentena. Se testes rápidos forem aplicados em massa (o que não é o caso no México), as autoridades sanitárias podem identificar pessoas infectadas que não apresentam sintomas e assim cortar as cadeias de transmissão. Além disso, eles podem determinar com maior certeza quem entrou em contato com o vírus e avaliar se estamos ou não saindo da pandemia.

O monitoramento do curso da epidemia, contando apenas os casos suspeitos, provavelmente a subestimará, especialmente em locais onde há superlotação hospitalar. Os testes rápidos também poderiam desempenhar um papel na determinação em um local de trabalho, por exemplo, se os funcionários podem entrar e retomar suas funções com segurança.

Terapias e remédios

Um dos problemas com a COVID-19 é a variedade de seus sintomas e sua intensidade. Algumas pessoas não apresentam sintomas ou apresentam apenas sintomas leves, enquanto outras morrem em unidades de terapia intensiva. Há fatores que ajudam a COVID-19 a tornar-se grave, como idade, sexo (os homens morrem significativamente mais que as mulheres) e as chamadas comorbidades, ou seja, aqueles que já sofrem de outras doenças, como diabetes, obesidade, hipertensão, câncer ou problemas cardíacos ficam mais gravemente doentes.

Há outro elemento a ser levado em conta: muitos dos pacientes que ficam gravemente doentes não o fazem porque o vírus está ganhando a batalha, mas porque seu sistema imunológico reage de forma tão violenta que ataca seus próprios tecidos. Este fenômeno é conhecido como tempestade de citocinas, pois estas são as moléculas que produzimos precisamente para modular a resposta imunológica; se forem produzidas em excesso, podem nos levar à sepultura.

Antes de começarmos a falar de drogas, deve ficar claro que o desenvolvimento de uma nova molécula com valor terapêutico leva cerca de 10 anos de pesquisa e desenvolvimento; é o tempo necessário para garantir que ela realmente funcione, que não tenha efeitos colaterais nocivos e que tenha sido aprovada pelas autoridades sanitárias competentes, como a Comissão Federal de Proteção contra Riscos Sanitários no país.

O custo do desenvolvimento de moléculas com valor médico foi estimado em cerca de 800 milhões de dólares. Portanto, começar do zero não é a melhor estratégia. O que está sendo feito é testar medicamentos já conhecidos e comprovados para outras doenças ou infecções virais, que poderiam potencialmente ter um efeito contra o novo coronavírus. Se for encontrada uma molécula que tenha até mesmo uma ação parcial, ela pode ser modificada quimicamente para realçar essa ação.

As estratégias atuais para combater medicamente a COVID-19 podem ser classificadas, grosso modo, em dois grupos. A primeira é encontrar medicamentos que impeçam que o vírus nos infecte ou bloqueie seu ciclo de vida. Muitos desses medicamentos procuram evitar que o vírus se apegue e invada nossas células, seja bloqueando o receptor ACE2 ou interrompendo a função da proteína S estrutural do vírus. Uma das formas experimentadas é enganar o vírus com a proteína ACE2 solúvel ou incorporada em nanopartículas. Se houver um excesso de ACE2, o vírus encontrará essas iscas moleculares e assim será impedido de entrar em contato com o ACE2 em nossas células. As experiências feitas com ratos e alguns pacientes são promissoras.

Também estão sendo testados medicamentos contra o vírus da AIDS que inibem a enzima que corta a proteína S em dois segmentos, impedindo que ela seja ativada e que o vírus entre em nossas células. Outra abordagem é testar drogas que inibem as enzimas envolvidas na replicação de vírus que funcionaram com sucesso em infecções causadas por outros vírus RNA.

Na mesma linha, também existem drogas conhecidas como análogos de nucleotídeos, projetadas para fazer com que o sistema de replicação de vírus se desalinhe e gere genomas anormais e não-funcionais. Entretanto, a terapia que promete ser bem sucedida a curto prazo é a utilização do soro sanguíneo de pacientes convalescentes com altos níveis de anticorpos contra o vírus. Este soro, dado por via intravenosa, permitiria que o corpo do paciente usasse estes anticorpos para combater o vírus sem esperar por sua própria resposta imunológica.

O segundo grupo de estratégias utiliza drogas que evitam inflamações exacerbadas e tempestades de citocinas. Um dos medicamentos testados é o interferon-beta, uma citocina que é útil no tratamento da esclerose múltipla e também ajuda a combater os efeitos colaterais de algumas infecções. Os testes piloto mostram que pode ajudar a lidar com a COVID-19. Existem também anticorpos produzidos em laboratório, como o Tocilizumab, que bloqueiam a ação de uma das citocinas que é crítica para que a tempestade de citocinas ocorra.

A dexametasona, uma droga comumente usada no tratamento de artrite e certas alergias, recebeu recentemente muita atenção na imprensa e há evidências de que ela é significativamente útil para pessoas com COVID-19 grave, mas não para aquelas com sintomas menores. Quanto à hidroxicloroquina, um medicamento barato e eficaz contra a malária que se pensava ser útil contra o novo coronavírus, descobriu-se que não funciona e também causa maior mortalidade em pacientes com COVID-19.

Vacinas

Muitos governos e algumas empresas farmacêuticas estão desenvolvendo vários tipos de vacinas SARS-CoV-2. Um relato das estratégias que estão sendo seguidas para conseguir isso foi publicado na revista Nature em 28 de abril deste ano. O que uma vacina faz é enganar o corpo para montar uma resposta de defesa eficiente sem ficar doente. É fácil de dizer, mas complicado de fazer, pois deve ser determinado experimentalmente que a vacina é capaz de induzir anticorpos que neutralizam o vírus e que não causa efeitos colaterais significativos.

Todas as novas vacinas e medicamentos têm que ser clinicamente avaliados em três fases. A primeira é com voluntários saudáveis para avaliar se a vacina de fato provoca uma resposta imunológica. A segunda fase é feita com mais pessoas e a terceira fase geralmente envolve milhares de indivíduos; o objetivo é determinar a eficácia e a segurança da vacina.

Já existem oito vacinas que estão na fase III de avaliação. A mais avançada é da empresa de biotecnologia moderna, que a está testando em 30.000 pessoas. É seguido de perto pelas vacinas da empresa alemã Pfizer-BioN- Tech, da empresa chinesa Sinopharm e da Universidade de Oxford em colaboração com a empresa AstraZeneca.

Em 11 de agosto, a Rússia anunciou que já havia aprovado uma vacina, mas ela só foi testada em 76 pessoas e não completou a fase III. Infelizmente não basta ter uma boa vacina, ela também tem que ser fabricada e distribuída e este é um empreendimento titânico. Na melhor das hipóteses, a vacina estará pronta e acessível em vários meses, portanto, a melhor maneira de se livrar da COVID-19 é evitar a infecção através da aplicação das medidas sanitárias recomendadas. Cuidado!

Testes diagnósticos moleculares

Testes moleculares, como os testes RT-PCR, detectam o material genético do vírus.

Amostragem

Um cotonete é inserido no nariz (ou garganta) para absorver as secreções.

Transferência da amostra

A amostra é mantida a 2-8 °C por até 72 horas durante a transferência para o laboratório.

Extração de RNA

O RNA purificado é extraído do vírus desativado.

Transcrição e amplificação (RT-qPCR)

Um ou mais ciclos controlados de aquecimento e resfriamento são realizados para converter o RNA do vírus purificado em DNA e depois fazer milhões de cópias do DNA.

Resultado

Quando o DNA se liga a sondas específicas, é produzida uma fluorescência (luz) que a máquina pode ver; o resultado do teste será "positivo" para a infecção pelo SARS-CoV-2 se ela cruzar o limiar dentro de 40 ciclos.

Teste rápido de anticorpos serológicos

Preparação da amostra

Uma gota de soro ou sangue é colocada no poço da amostra; um tampão de fosfato salino é adicionado.

Reconhecimento de anti-corpos-antigénios

Os anticorpos específicos para a SRA-CoV-2 na amostra se ligarão aos conjugados de antígenos da SRA-CoV-2 na almofada (que também contém conjugados de ouro coloidal e de ouro de coelho IgG) formando um complexo antígeno-anticorpo.

Detecção de anticorpos SARS-CoV-2

A amostra migra para a faixa de teste e os complexos anti-corpo-antigênio se ligam aos anticorpos anti-humanos IgG/IgM.

Detecção de anticorpos de controle

Os resultados aparecem após 2-10 min. Positivos: 2 tiras; uma na banda de teste e outra na banda de controle. Negativo: 1 listra na faixa de controle.

Interpretação do resultado

O teste contém um controle interno que deve exibir uma faixa colorida independentemente da faixa de teste. O conjugado de anticorpos de coelho dourado (da almofada) se liga aos anticorpos anti-coelho IgG.

O desenvolvimento de uma nova molécula com valor terapêutico requer aproximadamente 10 anos de pesquisa a um custo estimado de 800 milhões de dólares.

Em essência, existem 2 estratégias:

Remédios que impedem que o vírus nos infecte ou bloqueie seu ciclo de vida.

Remédios que evitam inflamações exacerbadas e tempestades de citocinas.

Há mais de 176 vacinas em desenvolvimento, várias das quais já estão sendo testadas em humanos.

Vacinas pré-clínicas Fase 1 - testes de segurança e dosagem em um pequeno número de pessoas.

Vacinas pré-clínicas de Fase 2 - testes de segurança expandidos em centenas de pessoas de diferentes idades.

Vacinas pré-clínicas Fase 3 - testes de eficácia em larga escala Por que precisamos de um bom diagnóstico?

Vacinas aprovadas.

Por Miguel Ángel Cevallos, freqüente colaborador do ¿Cómo ves?, ele é doutor em pesquisa biomédica básica e especialista em genética molecular bacteriana. Ele trabalha no Centro de Ciências Genômicas da UNAM.