Estudo pré clínico de candidatos vacinais contra o vírus Zika, utilizando a proteína do envelope viral, recombinante, funcionalizada ou não em nanobastões de ouro
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Luiz Felipe Leomil Coelho
Estefânia Mara do Nascimento Martins
Estefânia Mara do Nascimento Martins
Resumo
Entre os vários arbovírus conhecidos de considerável disseminação global, o vírus Zika (ZIKV) originou-se no continente africano, se espalhando em outros continentes ao longo dos anos com as crescentes viagens internacionais. Causando sintomas leves, predominantemente em países tropicais, a doença continua surgindo de modo silencioso com consequências preocupantes. Sua ligação com a Síndrome de Guillain-Barré e a Síndrome Congênita do Zika denotam a gravidade de uma doença negligenciada e sem cobertura vacinal disponível. Com os avanços científicos em desenvolvimento de tecnologia de vacinas em decorrência da recente pandemia do SARS-CoV-2, novas plataformas vacinais vêm sendo criadas e as antigas, melhoradas. Entre tecnologias aprimoradas, as vacinas de subunidades recombinantes acrescidas do uso de nanocarreadores para entrega de antígenos e entre os materiais em destaque, as nanopartículas de ouro, vem sendo estudadas. Com propriedades físico-químicas que permitem a ligação às moléculas orgânicas como proteínas, a escolha se mostra promissora. No trabalho anterior, o grupo de pesquisa observou o potencial de aplicação das nanopartículas nas ciências biomédicas com resultados positivos, demonstrando a capacidade de expressão heteróloga de uma proteína recombinante (produzida em Escherichia coli, BL21) do envelope viral do ZIKV (ZIKV-E), funcionalizada em nanobastões de ouro (GNR) comerciais para aumentar sua imunogenicidade e biodisponibilidade. O trabalho ainda verificou que o adjuvante formado por lipídio monofosforil A (MPLA) combinado com 7DW8-5 (um potente análogo de α-GalCer) possuí uma melhor indução de resposta entre as demais formulações testadas. O presente trabalho possuiu como objetivo principal avaliar a resposta imune desenvolvida pelas vacinas experimentais em modelo C57BL/6, além do estudo pré-clínico das vacinas experimentais descritas frente a um desafio com o ZIKV em camundongos C57BL/6 fêmeas prenhes previamente imunizadas, a fim de observar possíveis alterações no neurodesenvolvimento pré-natal de fetos, verificando a transmissão vertical como relatado pela literatura. Após a imunização dos camundongos, foram detectados altos níveis de anticorpos neutralizantes anti-ZIKV. Além disso, as vacinas experimentais se mostraram capazes de induzir a ativação de células do sistema imune em camundongos C57BL/6, a ativação de células de memória, e uma tendência ao aumento de IFN-γ secretado por linfócitos CD4+ e CD8+. Estes resultados foram observados principalmente no grupo imunizado com a vacina experimental completa. A viabilidade fetal demonstrou ser afetada em um cenário de infecção sem o candidato vacinal, possuindo uma maior quantidade de reabsorções fetais em comparação ao número de fetos que existiria na prole em um cenário sem o desafio. Adicionalmente, os animais imunizados e posteriormente desafiados apresentaram proteção estatisticamente significativa contra a doença em comparação com os animais que receberam a solução salina (PBS) ou somente o GNR puro, sugerindo que a vacina experimental apresenta potencial protetivo.
Abstract
Among the several known arboviruses with considerable global spread, the Zika virus (ZIKV) originated on the African continent, spreading to other continents over the years with increasing international travel. Causing mild symptoms, predominantly in tropical countries, the disease continues to emerge silently with worrying consequences. Its connection with Guillain-Barré Syndrome and Congenital Zika Syndrome denotes the seriousness of a neglected disease with no available vaccination coverage. With scientific advances in the development of vaccine technology as a result of the recent SARS-CoV-2 pandemic, new vaccine platforms have been created and old ones have been improved. Among improved technologies, recombinant subunit vaccines plus the use of nanocarriers for antigen delivery and among the highlighted materials, gold nanoparticles, have been studied. With physical-chemical properties that allow it to bind to organic molecules such as proteins, the choice appears promising. In previous work, the research group observed the potential application of nanoparticles in biomedical sciences with positive results, demonstrating the capacity for heterologous expression of a recombinant protein (produced in Escherichia coli, BL21) of the ZIKV viral envelope (ZIKV-E), functionalized in commercial gold nanorods (GNR) to increase its immunogenicity and bioavailability. The work also found that the adjuvant formed by monophosphoryl lipid A (MPLA) combined with 7DW8-5 (a potent analogue of α-GalCer) has a better response induction among the other formulations tested. The main objective of the present work was to evaluate the immune response developed by experimental vaccines in the C57BL/6 model, in addition to the pre-clinical study of the experimental vaccines described in the face of a challenge with ZIKV with previously immunized pregnant female C57BL/6 mice, in order to observe possible changes in the prenatal neurodevelopment of fetuses, verifying vertical transmission as reported in the literature. After immunization of the mice, high levels of anti-ZIKV neutralizing antibodies were detected. Furthermore, experimental vaccines were able to induce the activation of immune system cells in C57BL/6 mice, the activation of memory cells, and a tendency to increase IFN-γ secreted by CD4+ and CD8+ lymphocytes. These results were observed mainly in the group immunized with the complete experimental vaccine. Fetal viability has been shown to be affected in an infection scenario without the vaccine candidate, with a greater number of reabsorptions compared to the number of fetuses that would exist in the offspring in a scenario without the challenge. Still in this data, the immunized and subsequently challenged animals had a significant statistical value compared to the animal that received the saline solution (PBS) or just pure GNR, data similar to the animals in the unchallenged group, suggesting that the experimental vaccines were satisfactorily protective.
Assunto
Microbiologia, Zika virus, Vacinas de Subunidades Antigênicas, Nanomedicina, Nanopartículas Metálicas
Palavras-chave
Vírus Zika, Vacinas de subunidades, Nanobiomedicina, Nanobastões de ouro
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