As próximas vacinas poderão vir a ser cultivadas em plantas de tabaco

A tão esperada tecnologia de vacinas à base de plantas pode ajudar os países em desenvolvimento a receberem as suas vacinas contra a COVID-19.

Por Jess Craig
Publicado 12/07/2021, 11:31 WEST
Medicago

Um funcionário inspeciona plantas de tabaco que contêm vacinas, na estufa da empresa Medicago, no Québec.

Fotografia de Mathieu Belanger, Reuters

A pandemia de COVID-19 expôs lacunas gritantes nas atuais capacidades de produção de vacinas a nível mundial. O fabrico convencional de vacinas é dispendioso e complexo. Como resultado, só cerca de meia dúzia de países é que possuem a tecnologia e os recursos humanos e financeiros para produzir vacinas – e os países que o conseguem fazer têm enfrentado desafios recorrentes devido a contaminação e falhas no controlo de qualidade, enquanto tentam apressadamente fabricar e distribuir milhares de milhões de vacinas COVID-19. As vacinas convencionais também devem ser mantidas arrefecidas, algumas até 60 graus negativos, durante o transporte e armazenamento. A cadeia de refrigeração de vacinas, para além de ser dispendiosa, também é um enorme obstáculo para a distribuição em comunidades rurais de difícil acesso e em países com infraestruturas limitadas. A solução, acreditam alguns cientistas, é usar plantas para fabricar vacinas.

Apesar de ainda não haver vacinas à base de plantas disponíveis para uso humano, há várias vacinas em desenvolvimento. A Medicago, uma empresa canadiana de biotecnologia, desenvolveu uma vacina COVID-19 à base de plantas que está atualmente na fase três dos ensaios clínicos. A vacina contra a gripe à base de plantas desta empresa já concluiu os ensaios clínicos e está a aguardar a aprovação final do governo canadiano, de acordo com Brian Ward, diretor médico da empresa. Em dezembro, a Kentucky BioProcessing, a subsidiaria americana de biotecnologia da British American Tobacco Company, anunciou que a sua vacina à base de plantas contra a COVID-19 estava a entrar na fase um dos ensaios clínicos. Em outubro, a Icon Genetics GmbH, uma empresa japonesa, lançou os ensaios clínicos de fase um para a sua vacina de norovírus à base de plantas. Universidades, companhias de biotecnologia e governos formaram parcerias bem financiadas para expandir este campo. O governo sul-coreano investiu 13.5 mil milhões de dólares em investigações sobre vacinas à base de plantas, e a primeira instalação de produção de vacinas à base de plantas da Coreia do Sul, na cidade de Pohang, deve ser inaugurada em outubro deste ano. Segundo uma estimativa, o valor de mercado das vacinas à base de plantas deve aumentar dos 40 para os 600 milhões de dólares nos próximos sete anos.

“A indústria de vacinas à base de plantas tem avançado de forma lenta, mas consistente. Estamos num ponto em que fazer algo como uma vacina para a COVID é realmente muito viável e rápido, pelo que podemos produzir dezenas de milhões de vacinas, diria eu, nos próximos seis meses ou mais”, diz Kathleen Hefferon, professora de microbiologia da Universidade Cornell, especializada em investigação de plantas e biotecnologia agrícola. “O que realmente espero é que isto abra as portas para novos avanços no desenvolvimento de vacinas à base de plantas, porque agora veremos alguns sucessos.”

Os problemas com as vacinas tradicionais

A tecnologia de vacinas à base de plantas não é nova; a sua prova de conceito remonta até há cerca de 30 anos. Os cientistas já usaram batata, arroz, espinafre, milho e outras plantas para fazer vacinas contra a dengue, poliomielite, malária e  peste, mas nenhuma chegou aos ensaios clínicos de estágio final, talvez devido à falta de um regulamento estrutural para os medicamentos à base de plantas, ou talvez por hesitação em investir em biotecnologias emergentes, de acordo com Kathleen.

Em 2006, o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos aprovou uma vacina à base de plantas para a doença de Newcastle, que infeta aves domésticas. Mas nunca houve uma vacina à base de plantas aprovada para uso em humanos ou, até recentemente, uma vacina que chegasse aos ensaios clínicos mais avançados.

Para fazer vacinas, os cientistas precisam de produzir antigénios em massa, moléculas que desencadeiam uma resposta imunitária para uma bactéria ou vírus específico. Os antigénios comuns incluem vírus e bactérias inativados ou mortos e toxinas ou proteínas virais e bacterianas, como a proteína “espigão” da COVID-19. Nas vacinas da Pfizer-BioNTech e da Moderna, as moléculas de mRNA – os pequenos pedaços de material genético que têm as instruções para as células humanas fabricarem a proteína espigão da COVID-19 – também devem ser produzidas em massa em instalações muito dispendiosas e depois purificadas.

Os antigénios para as vacinas convencionais são produzidos através da infeção de células controladas em laboratório (células de insetos, rins de macaco, ovários de hamsters ou outros) com um vírus ou fragmento de código genético viral que influencia as células para fazerem cópias do vírus ou antigénio. As células são depois incubadas em enormes biorreatores de metal durante dias ou semanas e passam por um processo de purificação longo e complexo antes de serem embaladas.

Porém, os biorreatores são caros, exigem pessoal com formação especializada para operar e o risco de contaminação é elevado, ou seja, os biorreatores que cultivam diferentes tipos de antigénios devem ser mantidos em edifícios separados e em condições esterilizadas com um controlo bastante rígido.

“Vemos pela COVID que não há capacidade suficiente de fabrico a nível global para produzir vacinas para todos”, diz John Tregoning, investigador de doenças infeciosas da Universidade Imperial do Reino Unido. Este problema deve-se ao custo proibitivo, à necessidade de espaço e aos requisitos de pessoal. O Departamento de Defesa dos EUA estima que são necessários cerca de 1.5 mil milhões de dólares para manter uma instalação que só fabrica três vacinas diferentes durante 25 anos.

Plantas enquanto fábricas de vacinas

As vacinas à base de plantas eliminam a necessidade de biorreatores, porque as próprias plantas são os biorreatores. As plantas podem ser cultivadas em estufas de grau farmacêutico e climatizadas, impedindo a entrada de insetos e pragas, mas não requerem condições esterilizadas.

Na estufa da Medicago em Raleigh, na Carolina do Norte, dois braços mecânicos pegam numa bandeja de aço com 126 plantas juvenis da espécie Nicotiana benthamiana, uma parente australiana da planta do tabaco que é usada para produzir cigarros. A bandeja de plantas é rapidamente invertida e mergulhada numa bacia de metal com um líquido que contém milhões de agro-bactérias, um grupo de bactérias que infetam naturalmente plantas. As agro-bactérias nesta estufa são alteradas para conter um pequeno pedaço de ADN do vírus da gripe ou da COVID-19. Enquanto as plantas estão submersas, um pequeno aspirador suga as raízes da planta, fazendo com que as folhas entrem em colapso e murchem. Alguns segundos depois, o ar é libertado, fazendo com que as folhas voltem a expandir e, como uma esponja, absorvam o líquido que contém as agro-bactérias, que se espalha através de toda a estrutura vascular da planta.

Em poucos minutos, as plantas Nicotiana benthamiana transformam-se em mini-biorreatores. As agro-bactérias transferem o ADN viral para as células vegetais, que depois produzem milhões de cópias de partículas semelhantes ao vírus que servem como antigénios, mas que não são infeciosas.

“É muito interessante. É uma das melhores coisas de sempre. É o que se chama de agro-infiltração ou infiltração por vácuo”, diz Brian Ward, da Medicago. As plantas são novamente colocadas na estufa e passados cinco ou seis dias as folhas são colhidas, colocadas num tapete rolante, cortadas em pequenos pedaços e mergulhadas num banho de enzima que quebra a parede celular da planta e liberta milhões de partículas semelhantes ao vírus, que são depois purificadas e embaladas, explica Brian. O produto final é uma vacina de origem vegetal. Em 2018, a vacina contra a gripe da Medicago foi a primeira no mundo a concluir os ensaios clínicos de fase três.

As vacinas convencionais, assim que as partículas virais ou vírus são extraídos das células que as desenvolveram e purificados, devem ser mantidas no frio. Isto inclui a vacina da gripe à base de plantas da Medicago e as vacinas contra a COVID-19.

Mas outras vacinas à base de plantas evitam esse problema, saltando a etapa de purificação. A alface geneticamente modificada também é geralmente usada para fazer vacinas. De acordo com Henry Daniell, investigador da Universidade da Pensilvânia, que está envolvido no desenvolvimento de vacinas à base de alface, os cientistas usam um dispositivo para inserir uma fatia de ADN viral no genoma do cloroplasto de uma semente de alface, a parte da planta onde acontece a fotossíntese – o processo pelo qual uma planta converte luz solar em energia utilizável. Os cloroplastos têm cerca de 100 cópias do seu genoma – o material genético que fornece à célula as instruções para funcionar e fazer cópias de si própria – ao contrário da maioria das outras células, que possuem apenas uma cópia. Isto significa que os cloroplastos podem produzir até 100 vezes a quantidade de um antigénio alvo.

Assim que um gene viral é inserido no genoma, a semente é cultivada sob condições controladas numa quinta ou estufa e depois colhida. Mas como a alface é uma planta comestível, em vez de se purificar as partículas semelhantes a vírus removendo todas as células da planta e detritos, os cloroplastos que contém o antigénio são moídos num pó que é formulado em comprimido ou cápsula, sendo depois administrado por via oral. Há várias vacinas à base de alface em desenvolvimento para uso em humanos e animais, mas nenhuma chegou à fase dos ensaios clínicos. A vantagem de uma vacina em forma de comprimido é a de poder ser armazenada à temperatura ambiente durante longos períodos de tempo, eliminando assim o problema da cadeia de refrigeração.

Os custos estimados da produção de vacinas à base de plantas ainda não estão publicamente disponíveis, mas de acordo com Henry, “Não há dúvidas de que produzir com plantas em vez de biorreatores será mais barato. As instalações de fermentação de um biorreator custam centenas de milhões de dólares e depois ainda é necessário purificar, manter uma cadeia de refrigeração e assim por diante.”

A tecnologia emergente de vacinas à base de plantas não só irá ajudar o mundo a responder às pandemias atuais e futuras, como também oferece uma oportunidade para se expandir a produção de vacinas nos países em desenvolvimento, de acordo com Kathleen Hefferon. As vacinas continuam a ser uma pedra basilar na saúde pública, evitando anualmente cerca de 4 a 5 milhões de mortes. Ainda assim, muitos lugares do planeta ainda não têm acesso a vacinas contra o sarampo, meningite e tosse convulsa. Isto significa que cerca de 1.5 milhões de pessoas continuam a morrer todos os anos de doenças infeciosas evitáveis.

“Há uma desigualdade enorme entre a vacinação nos países ricos e nos países pobres. Quiçá, se conseguirmos aumentar a quantidade de diferentes plataformas de fabrico, conseguimos fazer mais vacinas mais depressa e para mais pessoas”, diz John Tregoning.

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

 

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