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Introdução às Vacinas

Universidade Federal de PelotasCentro de Desenvolvimento Tecnológico

Núcleo de BiotecnologiaGraduação em Biotecnologia

Disciplina de Vacinologia e Engenharia de Vacinas

Quais são os principais conceitos envolvendo vacinologia?

O que é vacina?

Onde surgiram as vacinas e por que preciso saber disso?

O que é vacina?

• Vacina é uma preparação biológica que estimulaimunidade contra uma doença.

• As vacinas funcionam mimetizando o agentecausador de uma doença estimulando o sistemaimune a montar uma defesa contra eles.

Resposta imune ao antígeno vacinal

Resposta imune ao patógeno em um indivíduo vacinado

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Vacinação

• Método mais barato e eficaz para prevenção de doenças provocadas por microrganismos.

• Responsável pelo controle de diversas doenças infecciosas com histórico devastador.

• Maior responsável pela redução da mortalidade e crescimento populacional no mundo.

Edward Jenner inoculando o vírus cowpox (vaccinia) em

James Phipps.

Varíola

• Evidências clínicas de varíola na tumba deRamses V morto em 1145 AC. Há registrosmédicos sobre varíola na Índia e China, damesma época.

• Permaneceu como doença endêmica da Ásiapor pelo menos mil anos.

• A partir da idade média a varíola se estabeleceu a Europa, com epidemias periódicas. No séc. XVIII matava 400 mil europeus por ano.

• Foi introduzida às Américas no século XVI e ajudou a dizimar as populações locais.

Deusa Sitala

Variolação

Chineses secavam ao sol cascas das feridas de varíola e sopravam na narina com auxilio de um bambu.

Difundida entre diversas populações asiáticas.

Variolação na Europa

• Lady Mary Wortley Montagu era aesposa do embaixador britânico naTurquia, teve uma forma leve de varíolae havia perdido um irmão com adoença. Na Turquia inoculou seu filho ena volta à Inglaterra a filha.

• Após uma resistência inicial a prática seespalhou pelo continente, popularizadapela adesão da aristocracia e darealeza.

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Variolação

As técnicas diferiam: algodão com pó decrostas ou pus inserido no nariz, vestirroupas íntimas de doentes, incrustar crostasem arranhões, picar a pele com agulhascontaminadas, fazer um corte na pele ecolocar um fio de linha infectado ou umagota de pus.

• A variolação reduzia o risco de desenvolvimento de formasgraves de variola, mas nunca foi uma técnica segura.

• Se a preparação do inoculo não fosse bem executada ela provocava doença.

• A mortalidade por varíola em populações inoculadas com Variola minor era em torno de 2%. Quando usada feridas de doentes por Variola major era de 30%.

Variolação

Benjamin JestyDorset, Inglaterra

Durante uma epidemia devaríola em 1774, Jesty inoculoupústulas de vaccinia na mulher edois filhos. Todos sobreviveram.

Jesty e duas empregadas contraíram cowpox (variola

bovina/vaccinia).

Jenner investigou a crença, comum entreos camponeses, de que os trabalhadoresque lidavam com vacas doentes devido àvaríola das vacas, e que desenvolviampústulas semelhantes às dos animais, nãoeram contagiados com a varíola.

Em 14 de maio de 1796 Jennerretirou pus de uma bolhacausada por cowpox da mão deuma mulher e inoculou emambos os braços de JamesPhipps, que desenvolveu umainfecção local leve. Após umtempo, Jenner inoculou varíolano menino (variolação). Nenhumsinal de infecção ocorreu.

Jenner testou a hipótese em 23indivíduos e publicou o trabalho“Um Inquérito sobre as Causase os efeitos da Vacina daVaríola.” em 1798.

A vacinação enfrentou resistência...

• Grupos religiosos alertavam para o risco da degeneraçãoda raça humana pela contaminação com materialbovino: a vacalização ou minotaurização.

• Mas, em pouco tempo, a vacina conquistou a Inglaterra.Em 1799, era criado o primeiro instituto para vacinasem Londres e, em 1802, fundava-se a Sociedade RealJenneriana para a Extinção da Varíola.

“Deus não pode querer que sua obra seja maculada, permitindo que se inocule no homem a linfa de um ser inferior, como é a vaca.”

Papa Pio VII

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• Varíola humana foi erradicadapor vacinação em 9 dedezembro de 1979. É a primeirae única doença humanaerradicada.

• Há apenas duas reservas devaríola no mundo: Centers forDisease Control andPrevention (CDC) – USA e StateResearch Center of Virology andBiotechnology (VECTOR)em Koltsovo, Rússia.

Rahima Banu, Bangladesh, 1975

Séculos XVI-XIX

• Surtos de doenças transmissíveis matavam milhões de pessoas.

– Pertussis: 1578 França.

– Febre amarela: séc. XVI e XVII Américas, 1793 Philadelphia (10%).

– Rubeola: 1740 Alemanha.

– Sarampo:

– Cólera: 1817 Pandemia por várias décadas. No final do séc. XIX matou >1 milhão de russos (Tchaikovski).

Louis Pasteur

• Estabeleceu por comprovação experimental ateoria dos germes, baseada em observaçõesprévias de Girolamo Fracastoro, AgostinoBassi (1835), e Lazzaro Spallanzani.

• Contribuiu para química, desenvolveu apasteurização, desenvolveu vacinas contraantrax, cólera aviária e raiva. Propôs o uso dapalavra VACINA em homenagem a Jenner.

As vacinas de Pasteur

• Charles Chamberland: Pasteurella multocida inativada apósum feriado em cultivo, que após inoculada em galinhas asprotegeu contra inoculação de uma cultura virulenta.

• O mesmo fenômeno foi observado com o antrax.

• Diferencial: produção do microrganismo atenuado‘artificialmente’, sem a necessidade de um organismo com adoença atenuada.

• Vacina contra raiva de Pasteur (Emile Roux): tecido nervoso decoelhos infectados (secado por 5-10 dias) utilizado parainocular um garoto mordido por cão raivoso em 1885.

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Oswaldo CruzMédico (1892), estagiou no Instituto Pasteur e resolveu aepidemia de peste bulbônica em Santos empregando soro.Para a produção do soro, o governo fundou em 1900 o InstitutoSoroterápico Brasileiro. “Limpou” o Rio de Janeiro.

Em 1904, Oswaldo Cruz convenceu o governoa instaurar a lei que torna obrigatória avacinação contra a varíola. Com o auxílio dapolícia a brigada de vacinação tem permissãopara entrar na casa das pessoas e vaciná-las áforça.

Dirigiu a campanha de erradicação da febre amarela em Belém do Pará e estudou as condições sanitárias do vale do rio Amazonas

Depois que Robert Koch diferenciouMycobacterium bovis de M.tuberculosis, o caminho para proteçãocontra tuberculose parecia óbvia:smallpox/cowpox. Mas o M. bovis é tãovirulento quanto o M. tuberculosis.

Calmette e Guérin observaram que subculturas de M. bovis em meioglicerina-bile-batata atenuava sua virulência.

Após 230 passagens durante 13 anos obtiveram uma cepa atenuadaque foi testada em humanos, protegendo contra tuberculose.

Bacilo Calmette-Guérin – BCG

BCG

• Nos primeiros anos o BCG não foi facilmente aceita,principalmente por um problema na segurança da vacina.

• A partir da II Guerra Mundial foi adotada pela Liga das Naçõese utilizada globalmente.

• BCG é eficaz contra meningite por TB, mas a proteção contra aTB pulmonar varia bastante (14-80%).

• USA e Holanda nunca adotaram a vacinação de rotina.Preferem um diagnóstico eficiente (PPD).

• OMS estima que 1,7 milhão de mortes por TB a cada ano.

Febre amarela e tríplice bacteriana

• 1936: criação da cepa 17D da febre amarela (flavivírus),originada por passagens de cérebro de ratos e embriõesde galinha. No ano seguinte a vacina é testada no Brasil.

• 1942: Vacina DPT ou tríplice bacteriana contra difteria(Corynebacterium diphteriae), coqueluche (Bordetellapertussis) e tétano (Clostridium tettani) – a primeira aimunizar contra mais de um microorganismo.

Poliomielite

• Pólio era um grande problema de saúde pública na primeira metade do século XX.

• Após tentativas frustradas (segurança e demora na comercialização) de desenvolvimento de vacina por diversos pesquisadores, Jonas Salk anunciou a obtenção de uma vacina contra Pólio.

• A vacina de Salk era 3 variantes de víruscultivados em células Vero e inativada porformalina.

• Via intramuscular.

Francis Field Trial

• Liderado por Thomas Francis em 1954.

• Começou com 4000 crianças numa escola elementar.

• 3 grupos:– 440 mil crianças receberam uma ou mais doses da vacina;

– 210 mil receberam placebo (meio);

– 1,2 milhão de crianças não receberam inoculação, servindo como controle para infecção por polio.

60–70% de proteção contra o PV1 >90% contra PV2 e PV3

94% contra o desenvolvimento de polio bulbar

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USA: 35 mil casos em 1954 para 5600 em 1957

Vacina de Sabin – A primeira via oral

• Albert (Saperstein) Sabin desenvolveu e testouentre 1955 e 1961 uma vacina com os 3 tipos depoliovírus vivos atenuados por alta passagempara uso oral.

• Uma dose da OPV protege 50% e após 3 doses aproteção é >95%.

• A imunidade no trato gastrointestinal é maiorque a induzida por IPV. OPV é mais barata, defácil administração mas não indicada paraimunocomprometidos e gestantes.

• Locais com pólio X sem pólio.

Campanhas nacionais de vacinação

• 1980: Brasil cria as campanhas de vacinação (diasnacionais de vacinação – iniciativa copiada nomundo todo) contra a poliomielite que faz com queos casos caiam de 1290 para 125.

1986: Criado o Zé Gotinha.

Poliomielite

• Campanha para erradicação iniciada em 1988.

• Ultimo caso de pólio no Brasil em 1989.

– Paraibano Deivson Rodrigues Gonçalves (24 anos).

• Afeganistão, Índia, Nigéria e Paquistão são os únicos países com casos de poliomielite atualmente.

BCG, hepatite B

(recombinante),Tetravalente

(difteria, tétano,pertussis,

H. influenza B),VOPolio,

VORotavírushumano,

pneumococo e meningococo,

febre amarela, tríplice viral

(sarampo, caxumba e rubéola),

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Objetivos da Vacinação

• Ambicioso:

– Erradicar as doenças infecciosas.

• Real:

– Proteger indivíduos contra determinada infecção;

– Bloquear a transmissão;

– Prevenção dos sintomas e sinais;

Imunidade de rebanho

• Sinônimos:

– Herd immunity.

– Imunidade de grupo.

– Efeito rebanho.

• Vacinação protege não apenas o indivíduo, mas toda a comunidade

Dinâmica da infecção natural

Imunidade de rebanho Imunidade de rebanho falha

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Tipos de vacinas

• Convencionais

– Vivas, replicantes ou atenuadas;

– Inativadas ou mortas;

– Subunidade;

– Toxóide;

• Recombinantes

– Subunidade recombinante;

– DNA;

– Vetorizada;

Vacinas vivas

• Sofrem atenuação da virulência;– Normalmente por alta passagem em cultura celular, ovos

embrionados ou animais;

Tuberculose (BCG), Varíola (vaccinia), Poliomielite (Sabin), Sarampo, Rubéola, Caxumba, Febre amarela

-Resposta imune potente, semelhanteà infecção.-Resposta duradoura.Fáceis administração.-Baixo custo.

-Mutações secundárias podem revertervirulência.-Perigosa em imunocomprometidos.-Precisam permanecer vivas até ainoculação.

Vacinas mortas

• Microrganismo é crescido e morto (bacterinas);

– Normalmente por formaldeído ou calor.

Poliomielite (salk), raiva, coqueluche, febre tifóide,leptospirose e cólera

-São seguras, pois organismo mortonão reverte virulência.-Estáveis, facilita transporte.-São baratas.

-Resposta imune é limitada:Uso de adjuvantes e multiplas doses.

Vacina de subunidade

• Composta por uma porção isolada do microrganismo;

– Proteína, carboidrato ou estrutura isolada.

Meningite (vacina conjugada Haemophilus influenzae tipo B)Pneumonia por Pneumococco e Meningococo

-São as mais seguras, pois omicrorganismo não está na vacina.-Ideal para gestantes eimunocomprometidos.

-Exigem multiplas doses e adjuvantes.-É de difícil produção e custo elevado.

Toxóides

• Toxina inativada.– Normalmente por formaldeído ou calor. Mesmo princípio

das vacinas de subunidade.

Tétano, Difteria, Botulismo e Cólera

-São seguras e estáveis.-Normalmente são bastante eficazesna proteção contra a toxina nativa.

-Exigem múltiplas doses e adjuvantes.

Vacinas recombinantes disponíveis:

Para humanos: Hepatite B, HPV

Para animais: Raiva, Leucemia felina (canarypox virus), Doença de Marek e Doença de Newcastle (herpesvírus de peru), Cinomose, Leishmaniose...

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Componentes de uma vacina

• Vacinas produzidas em ovos embrionados normalmente carregam proteínas do ovo.

• Formaldeído;

• Adjuvantes diversos (hidróxido de alumínio, células inteiras, preparações lipídicas etc);

• Estabilizadores: glutamato monossódico;

• Resquícios de meio de cultura, principalmente BSA;

• Timerosal;

Imunógeno

• Imunógeno X antígeno X hapteno

• Requerimentos:

– Ser estranho;

– Alto peso molecular;

– Complexidade química;

– Degradabilidade;

Outras moléculasLipídeosCarboidratosProteínas