Produzindo vacinas

Assim que os cientistas escolhem um tipo de vacina para produzir, eles precisam decidir como isso será feito. Como qualquer produto, a vacina precisa ser preparada de maneira específica e fabricada em quantidades suficientes para que possa ser entregue a milhões de pessoas que precisam delas. A produção de vacinas geralmente é feita em um organismo vivo ou um grupo de células. Como as células contêm as partes celulares necessárias para ler as instruções do DNA e montar proteínas, elas são “fábricas” perfeitas para fazer vacinas.

As vacinas são produzidas em outros organismos, como na bactéria E. coli.

Certos tipos de bactérias, como E. coli, são comumente usados para fazer vacinas porque crescem muito rápido e são usados comercialmente há muito tempo. As empresas cultivam E. coli em grandes recipientes chamados biorreatores, onde fornecem às bactérias todos os nutrientes de que precisam para crescer.

A levedura é outro organismo usado para produzir proteínas e vacinas. Assim como a bactéria E. coli, leveduras são cultivadas em grandes biorreatores. No entanto, leveduras e E. coli têm problemas para produzir proteínas mais complicadas que são necessárias para certas vacinas. Portanto, assim como você precisa escolher as ferramentas certas para executar um projeto, os pesquisadores usam outras células e organismos para produzir moléculas mais complicadas. Células de mamíferos (geralmente de camundongos ou de ratos) e ovos de galinha são algumas das alternativas.

Alguns pesquisadores usam plantas, como esta planta do tabaco, para criar vacinas. Saiba mais sobre como as plantas do tabaco estão sendo usadas por um pesquisador em particular para criar uma vacina contra o Ebola no Tobacco's Wild Ride.

Na verdade, muitas vacinas contra a gripe são produzidas em ovos de galinha. No entanto, usar ovos como “fábricas” para fazer vacinas tem algumas desvantagens (por exemplo, algumas pessoas são alérgicas a ovos), então os pesquisadores podem optar por usar outros métodos. Um método fascinante de fazer vacinas é produzir vacinas em plantas. As plantas têm toda a maquinaria molecular para fazer proteínas complicadas, portanto podem ser usadas como uma alternativa às células de mamíferos.

Depois de escolhido o tipo de célula, a produção da vacina passa por cinco etapas principais. Você pode pensar nisso de forma semelhante a outros processos de produção. Vamos usar o azeite de oliva como exemplo:

Para fazer azeite, primeiro você precisa cultivar azeitonas (crescimento ou geração), depois retirar as azeitonas da árvore com cuidado (separação). Em seguida, você remove todas as folhas ou galhos que coletou junto com as azeitonas e lava qualquer sujeira, limpando-as (purificação). Uma vez que você tem azeitonas maduras e limpas, você deseja obter azeite delas. Você também pode adicionar um ou outro ingrediente para clarear o azeite, remover certas moléculas ou tornar seu aroma menos intenso (o que pode ser considerado como a suplementação). Finalmente, você pode armazenar o azeite em uma área fria até que esteja pronto para embalá-lo em garrafas. Finalmente, ele estará pronto para ser entregue a pessoas com fome.

Pense em cada uma dessas etapas no caso da produção de vacinas, dividida nas seguintes partes:

1. Geração de antígeno

O primeiro passo para fazer uma vacina é cultivar o antígeno. Isso é semelhante à primeira etapa da fabricação do azeite - o cultivo das azeitonas. Imagem de leszek kruk via Pixabay.

O primeiro passo é gerar ou cultivar o antígeno (assim como as azeitonas). Os antígenos são substâncias estranhas ou patógenos que irão desencadear uma resposta imunológica quando introduzidos no corpo. Os pesquisadores podem cultivar e colher o DNA ou proteína do patógeno para atuar como o antígeno. As vacinas podem se basear em tipos muito diferentes de antígenos, mas vamos nos concentrar em um dos mais simples: as vacinas virais.

Para vacinas virais, o primeiro passo é fazer os virus se multiplicarem. Células de embriões de galinha ou células de outros tecidos vivos são usadas para cultivar vírus.

 2. Separando o antígeno

A segunda etapa é a “liberação” do antígeno das células ou do meio de crescimento (como a colheita de azeitonas da árvore). A separação do antígeno permite que os pesquisadores se dediquem à parte mais importante do vírus que causará uma resposta imunológica. Eles o separam usando centrifugação, método em que as células são giradas para separar seus diferentes componentes. Os pesquisadores podem então romper (ou lisar) as células com produtos químicos, o que libera os antígenos. Este processo tem como objetivo obter o máximo de antígeno possível de uma amostra..

3. Purificação

Antígenos separados, assim como azeitonas colhidas, precisam ser purificados antes que possam ser usados novamente. Os galhos e gravetos nesta pilha serão separados das azeitonas antes de elas serem limpas e prensadas para fazer azeite. Imagem de Hagar Lotte Geyer.

O próximo passo no processo de produção é purificar ainda mais o antígeno obtido (ou, no caso das azeitonas, remover quaisquer galhos, folhas ou sujeira, antes de prensá-las). A purificação dos antígenos remove quaisquer impurezas ou contaminantes, como proteínas de DNA ou outras moléculas das células em que eles foram cultivados. É usada uma técnica especial que separa e purifica diferentes partes da mistura com base em fatores como tamanho ou tendência a se ligar a outras moléculas.

Para vacinas baseadas em vírus, o enfraquecimento ou morte (inativação) do vírus vivo também ocorre neste estágio da produção.

4. Suplementação

Esta etapa envolve a adição de componentes extras que irão melhorar o funcionamento da vacina (ou, com o azeite, componentes extras que podem alterar sua cor ou cheiro). Isso pode incluir um adjuvante, material que causa uma resposta imune mais forte ao antígeno. Mas os adjuvantes geralmente são incluídos apenas em vacinas que não contêm vírus vivos. As vacinas com vírus vivos causam fortes respostas imunológicas por conta própria. Vacinas como as que tem vírus inativados, ou subunidades deles, podem produzir uma resposta imune mais forte se um adjuvante for adicionado.

Produtos químicos também são adicionados à mistura da vacina para torná-la mais estável, o que aumenta seu prazo de validade. Frascos multidoses de vacinas, como é o caso da gripe, podem usar conservantes, embora atualmente os conservantes sejam evitados (em vez disso, as vacinas são embaladas individualmente). Os conservantes ajudam a manter essas vacinas em frascos multidoses funcionando com segurança por mais tempo, garantindo que fungos e bactérias não cresçam neles. No caso do azeite, a preservação pode incluir garantir que seja armazenado em um local limpo e na temperatura certa.

5. Embalagem e distribuição

A etapa final na maior parte dos processos de produção é a embalagem. O azeite de oliva é embalado em garrafas, e as vacinas são embaladas em frascos ou em sistemas de distribuição individuais, como seringas. O armazenamento após essa etapa também é importante; as vacinas devem ser armazenadas em determinadas condições para mantê-las utilizáveis, assim como os alimentos. Imagem de Ulrike Leone via Pixabay.

A etapa final da produção é a embalagem (em garrafas de azeite, ou em sistemas de entrega de vacinas). Os componentes da vacina são combinados e embalados em seringas ou frascos e selados para que permaneçam estéreis (ou, em outras palavras, muito limpos). A maioria das vacinas é embalada de modo individual atualmente, pois isso as ajuda a permanecerem utilizáveis por mais tempo. Após a embalagem, as vacinas são rotuladas e distribuídas.

Nos Estados Unidos, as Boas Práticas de Fabricação são seguidas cuidadosamente por aqueles que fazem vacinas, para garantir que atendam aos padrões de qualidade e segurança estabelecidos pela Food and Drug Administration (sigla FDA, agência equivalente à Agência Nacional de Vigilância Sanitária, ou ANVISA, no Brasil). Em diversas etapas, as vacinas são testadas para verificar se funcionam bem e se são seguras. Se uma vacina for aprovada para o público, você pode confiar que ela é segura; são apenas aqueles com alergia aos ingredientes das vacinas que devem se preocupar com sua segurança.

Cunningham, Anthony L., et al. “Vaccine Development: From Concept to Early Clinical Testing.” Vaccine, vol. 34, no. 52, Elsevier Ltd, Dec. 2016, pp. 6655–64, doi:10.1016/j.vaccine.2016.10.016.

Tripathi, Nagesh K., and Ambuj Shrivastava. “Recent Developments in Bioprocessing of Recombinant Proteins: Expression Hosts and Process Development.” Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, vol. 7, Frontiers Media S.A., 20 Dec. 2019, p. 420, doi:10.3389/fbioe.2019.00420.

Chick embryo image by the CDC/ Dr. Kirsh.