As vacinas há muito são aclamadas como uma de nossas maiores conquistas de saúde pública. Eles podem ser feitos para nos proteger de infecções por micróbios virais ou bacterianos. Vacinas: veja como funciona a produção:
O sarampo e a varíola, por exemplo, são vírus; Streptococcus pneumoniae é uma bactéria que causa uma série de doenças, incluindo pneumonia, infecções nos ouvidos e nos seios da face e meningite.
Centenas de milhões de doenças e mortes foram evitadas devido às vacinas que erradicaram a varíola e reduziram significativamente as infecções de pólio e sarampo. No entanto, alguns mal-entendidos permanecem a respeito de como as vacinas são feitas e por que alguns ingredientes assustadores são incluídos no processo de fabricação.
A produção de nossas vacinas evoluiu muito desde os primórdios, quando a vacinação era potencialmente perigosa. A inoculação de um indivíduo com crostas de varíola trituradas geralmente levava a uma infecção leve (chamada “variolação”) e os protegia de adquirir a doença da maneira “normal” (via aérea).
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Mas sempre havia uma chance de que a infecção ainda pudesse ser grave. Quando Edward Jenner introduziu a primeira vacinação verdadeira com a varíola bovina, a proteção contra a varíola tornou-se mais segura, mas ainda havia problemas: o material da varíola bovina podia estar contaminado com outros germes e, às vezes, era transmitido de uma pessoa vacinada para outra, levando à disseminação inadvertida de patógenos transmitidos pelo sangue. Avançamos muito nos últimos 200 anos.
Existem diferentes tipos de vacinas e cada uma requer processos diferentes para ir do laboratório ao consultório médico. A chave para todos eles são a produção de um ou mais antígenos – a porção do micróbio que desencadeia uma resposta imune do hospedeiro.
Vacinas vivas atenuadas e vacinas inativas
Existem vários métodos para produzir antígenos. Uma técnica comum é cultivar um vírus em uma cultura de células.
Normalmente cultivadas em grandes tonéis chamados biorreatores, as células vivas são inoculadas com um vírus e colocadas em um meio de crescimento líquido que contém nutrientes – proteínas, aminoácidos, carboidratos, minerais essenciais – que ajudam o vírus a crescer nas células, produzindo milhares de cópias de em cada célula infectada.
Nessa fase, o vírus também está recebendo sua própria dose de medicamento protetor: antibióticos como a neomicina ou a polimixina B, que previnem a contaminação bacteriana e fúngica que pode matar as células que servem de hospedeiros para o vírus.
Assim que um vírus completa seu ciclo de vida na célula hospedeira, os vírus são purificados separando-os das células hospedeiras e do meio de crescimento, que são descartados. Isso geralmente é feito usando vários tipos de filtros; os vírus são pequenos e podem passar por orifícios no filtro que prendem células hospedeiras maiores e resíduos celulares.
É assim que as “vacinas vivas atenuadas” são criadas. Essas vacinas contêm vírus que foram modificados para não serem mais prejudiciais aos seres humanos. Alguns deles são cultivados por muitas gerações em células que não são humanas, como células de galinha, de modo que sofreram mutação para não causar mais danos aos humanos. Outros, como a névoa nasal da influenza, cresceram em baixas temperaturas até perderem a capacidade de se replicar nas temperaturas mais quentes dos pulmões. Muitas dessas vacinas provavelmente você recebeu quando criança: sarampo, caxumba, rubéola e varicela.
Vacinas vivas atenuadas se replicam brevemente no corpo, desencadeando uma resposta forte – e duradoura – de seu sistema imunológico. Como seu sistema imunológico entra em alta velocidade com o que considera ser uma grande ameaça, você precisa de menos doses da vacina para proteção contra essas doenças.
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E, ao contrário da forma prejudicial do vírus, é extremamente improvável (porque eles só se replicam em níveis baixos) que essas vacinas façam com que o hospedeiro desenvolva a doença real ou a espalhe para outros contatos. Uma exceção é a vacina viva contra a poliomielite, que pode se espalhar para outras pessoas e, extremamente raramente, causa a doença (aproximadamente um caso de poliomielite com 3 milhões de doses do vírus). Por esse motivo, o vírus vivo da poliomielite foi descontinuado nos Estados Unidos em 2000.
Os cientistas usam a mesma técnica de crescimento para vacinas “mortas” ou “inativadas”, mas acrescentam uma etapa extra: a morte viral. Os vírus inativados são mortos, normalmente por meio de tratamento térmico ou uso de uma substância química como o formaldeído, que modifica as proteínas e os ácidos nucléicos do vírus e torna o vírus incapaz de se replicar. As vacinas inativadas incluem a hepatite A, o vírus da poliomielite injetado e a vacina contra a gripe.
Um vírus morto não pode se replicar em seu corpo, obviamente. Isso significa que a resposta imune às vacinas inativadas não é tão robusta quanto às vacinas vivas atenuadas; a replicação pelos vírus vivos alerta muitos tipos de suas células imunológicas sobre um invasor potencial, enquanto as vacinas mortas alertam principalmente apenas uma parte de seu sistema imunológico (suas células B, que produzem anticorpos). É por isso que você precisa de mais doses para atingir e manter a imunidade.
Embora as vacinas vivas atenuadas tenham sido a principal forma de produzir vacinas até a década de 1960, as preocupações com os problemas de segurança em potencial e a dificuldade de fazê-las significam que poucos estão tentando desenvolver novas vacinas vivas atenuadas hoje.
Vacinas combinadas, bacterianas e geneticamente modificadas
Outras vacinas não são feitas de organismos inteiros, mas sim de pedaços e pedaços de um micróbio. A vacina combinada que protege contra difteria, coqueluche e tétano – tudo de uma vez – é um exemplo. Esta vacina é denominada DTP. Ele contém toxinas (as proteínas que causam doenças) da difteria, coqueluche e bactérias do tétano que foram inativadas por produtos químicos. (As toxinas são chamadas de “toxóides”, uma vez inativadas.) Isso protege o hospedeiro – você, potencialmente – de desenvolver difteria clínica e doença do tétano, mesmo se estiver exposto aos microrganismos. (Alguns vírus têm toxinas – o Ebola parece ter, por exemplo – mas não são os antígenos principais, portanto não são usados para nossas vacinas atuais.)
Como fazem ao desenvolver vacinas vivas atenuadas ou inativadas, os cientistas que criam essas vacinas bacterianas precisam de algumas bactérias-alvo para cultivar. Mas, como as bactérias não precisam de uma célula hospedeira para crescer, elas podem ser produzidas em caldos de nutrientes simples pelos fabricantes de vacinas. As toxinas são então separadas do resto das bactérias e meios de crescimento e inativadas para uso como vacinas.
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Da mesma forma, algumas vacinas contêm apenas alguns antígenos de uma espécie bacteriana. As vacinas para Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae tipo B e Neisseria meningitidis usam açúcares que são encontrados na parte externa da bactéria como antígenos. Esses açúcares são purificados das bactérias e, em seguida, ligados a outra proteína para aumentar a resposta imunológica. A proteína ajuda a recrutar células T além das células B e criar uma reação mais robusta.
Finalmente, também podemos usar a engenharia genética para produzir vacinas. Fazemos isso para a hepatite B, um vírus que pode causar doenças graves e câncer de fígado. A vacina para ele consiste em um único antígeno: o antígeno de superfície da hepatite B, que é uma proteína externa ao vírus. O gene que faz esse antígeno é inserido nas células de levedura; essas células podem ser cultivadas em um meio semelhante ao de bactérias e sem a necessidade de cultura de células. O antígeno de superfície da hepatite B é então separado da levedura e serve como o principal componente da vacina.
Outros ingredientes em vacinas (e por que eles estão lá)
Depois de ter os vírus vivos ou mortos, ou antígenos purificados, às vezes é necessário adicionar produtos químicos para proteger a vacina ou para fazê-la funcionar melhor. Adjuvantes, como sais de alumínio, são um aditivo comum; eles ajudam a aumentar a resposta imunológica a alguns antígenos, mantendo o antígeno em contato com as células do sistema imunológico por um período mais longo de tempo. As vacinas para DTP, meningite, pneumococo e hepatite B usam sais de alumínio como adjuvante.
Outros produtos químicos podem ser adicionados como estabilizadores, para ajudar a manter a vacina funcionando com eficácia, mesmo em condições extremas (como temperaturas altas). Os estabilizadores podem incluir açúcares ou glutamato monossódico (MSG). Os conservantes podem ser adicionados para prevenir o crescimento microbiano no produto acabado.
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Por muitos anos, o conservante mais comum foi um composto chamado timerosal, que tem 50% de etilmercúrio em peso. O etilmercúrio não permanece; seu corpo o elimina rapidamente por meio do intestino e das fezes. (Isso é diferente do metilmercúrio, que se acumula nos peixes e pode, em altas doses, causar danos duradouros em humanos.) Em 2001, o timerosal foi removido das vacinas administradas na infância devido às preocupações do consumidor, mas muitos estudos demonstraram sua segurança.
Por fim, a vacina é dividida em frascos para remessa a médicos, hospitais, departamentos de saúde pública e algumas farmácias. Eles podem ser frascos de dose única ou multidose, que podem ser usados para vários pacientes, desde que sejam preparados e armazenados longe das áreas de tratamento de pacientes. Os conservantes são importantes para frascos multidoses: bactérias e fungos são muito oportunistas e os usos múltiplos aumentam o potencial de contaminação da vacina. É por isso que o timerosal ainda é usado em algumas vacinas multidoses contra influenza.
Embora alguns dos ingredientes da vacina pareçam preocupantes, a maioria desses produtos químicos é removida durante várias etapas de purificação e os que permanecem (como os adjuvantes) são necessários para a eficácia da vacina, estão presentes em níveis muito baixos e têm um excelente histórico de segurança.