Mosquitos portadores do parasita mortal da malária voam ao lado de humanos há milhares de anos, e a doença aparece em relatórios documentados já em 2700 a.C. A malária continua a afligir humanos hoje em dia, causando centenas de milhares de mortes a cada ano.
Malária é causada pelo parasita Plasmodium, um organismo unicelular que tem múltiplos estágios de vida e requer mais de um hospedeiro para sua sobrevivência. Cinco espécies do parasita causam doenças em humanos – Plasmodium falciparum, P. vivax, P. ovale, P. malariae, e P. knowlelsi. Plasmodium falciparum é a estirpe mais perigosa em humanos e o alvo da maior parte da investigação científica actual. Em 2002, os cientistas conseguiram sequenciar o genoma do P. falciparum, o que permitiu aos investigadores dar grandes passos para compreender melhor as formas de o visar.
O nome malária vem de mal’aria, que é italiano para “ar mau”. Antes do desenvolvimento da teoria dos germes no final do século XIX, muitas pessoas pensavam que a doença era transmitida através de miasmas, ou ar contaminado. Em 1897, o médico britânico Ronald Ross fez a descoberta de que os mosquitos eram os vetores que transmitiam a doença. Os cientistas descobriram então que apenas o mosquito Anopheles fêmea transmite o parasita (os machos não se alimentam de sangue). As fêmeas de 60 espécies diferentes de mosquitos Anopheles podem servir como vectores da malária.
Mais de metade da população mundial vive em áreas vulneráveis à malária, com casos documentados em mais de 109 países e a mortalidade mais elevada (cerca de 89% de todas as mortes) a ocorrer em África. O parasita infecta cerca de 220 milhões de pessoas por ano. Além disso, crianças com menos de cinco anos, mulheres grávidas e pessoas com HIV/SIDA são as que correm maior risco de doença grave e morte.
A longa história da Malária inclui muitas tentativas históricas para derrotá-la. A quinina, uma substância derivada da casca da árvore da cinchona, é conhecida por ser eficaz contra a malária desde os anos 1600. Depois de se ter compreendido o papel dos mosquitos na transmissão da malária, os cientistas concentraram-se no controlo do vector. Eles colocaram a hipótese de que, matando o vetor, eles poderiam deter o ciclo da infecção. Consequentemente, o DDT e outros insecticidas entraram em moda em meados do século XIX e têm sido utilizados desde então. Os mosquiteiros para proteger as pessoas que dormem das picadas de mosquitos são outra forma de controle de vetores que não só é eficaz, mas também extremamente rentável. Finalmente, o desenvolvimento de vários medicamentos anti-maláricos diferentes mudou a forma como os viajantes vêem os países endémicos da malária e o risco associado às viagens em geral. De facto, e provavelmente devido a todas as medidas acima mencionadas, as mortes estimadas por paludismo caíram 13%, de 755.000 em 2000 para 655.000 em 2010. Os casos da doença caíram também, embora de forma menos dramática, de 223 milhões em 2000 para cerca de 216 milhões em 2010.
Com todos estes desenvolvimentos, porque é que o paludismo continua a ser um problema? A emergência de resistência aos medicamentos e insecticidas é uma grande preocupação. O parasita da malária sobreviveu por mais de 50.000 anos, e a seleção natural favorece estirpes do organismo com mutações que os ajudam a escapar das ameaças. Hoje vemos cada vez mais parasitas resistentes a drogas e mosquitos resistentes a inseticidas. Esforços globais estão em andamento na próxima era de prevenção da malária: o desenvolvimento de vacinas contra a malária que têm o potencial de salvar inúmeras vidas e que, em última análise, poderiam ajudar a erradicar esta situação histórica.
O Ciclo de Vida Plasmódico
A malária é diferente de qualquer doença infecciosa para a qual já criamos uma vacina bem sucedida. A mais notável dessas diferenças é que a malária é transmitida através de um parasita que passa por múltiplas fases da vida, cada uma das quais apresenta um desafio único para os desenvolvedores de vacinas. As três fases do ciclo de vida do Plasmodium podem ser divididas em duas categorias distintas – nas duas primeiras, o parasita sofre uma reprodução assexuada no corpo do hospedeiro, e na terceira, uma reprodução sexual no intestino do mosquito vetor. Como o parasita pode reproduzir-se tanto assexualmente como sexualmente, tem muitas vantagens sobre os vírus e bactérias contra os quais atualmente vacinamos.
As três fases do ciclo de vida do Plasmodium são (1) a fase pré-eritrocitária, mais conhecida como fase hepática, ou a fase antes do parasita infectar os glóbulos vermelhos humanos, (2) a fase eritrocitária, ou a fase sanguínea quando o parasita infecta os glóbulos vermelhos, e (3) a fase sexual, a fase em que o parasita foi absorvido por um mosquito e está se reproduzindo sexualmente no intestino do mosquito.
É importante lembrar que cada estágio da vida ocorre em uma parte diferente do humano ou vetor infectado. Primeiro, quando um mosquito infectado com Plasmodium morde um hospedeiro humano, o parasita vai directamente para o fígado. Segundo, uma vez que o parasita tenha amadurecido no fígado, ele entrará na corrente sanguínea e invadirá as células sanguíneas. Finalmente, quando estiver pronto para infectar o próximo hospedeiro, ele será sugado por outra fêmea do mosquito Anopheles e se reproduzirá sexualmente no intestino do mosquito.
Antes de entrarmos em detalhes sobre como uma vacina poderia prevenir a malária, é útil rever os estágios do ciclo de vida do parasita. A primeira forma é conhecida como sporozoite (pronuncia-se spore-o-zo-ite). Quando um mosquito que contém o parasita da malária morde uma pessoa, o parasita entra no corpo humano como um sporozoite. Quando o sporozoite chega ao fígado, rapidamente infecta as células hepáticas e passa por múltiplas rondas de reprodução assexuada para produzir merozoitos (pronuncia-se mer-o-zo-ite). Todos estes desenvolvimentos compõem a fase pré-eritrócita do ciclo de vida do parasita. Um esporozoite pode se reproduzir assexualmente para formar até 40.000 merozoítos, um número grande o suficiente para desafiar seriamente a capacidade do sistema imunológico de controlar o parasita.
O estágio eritrocitário é o estágio seguinte, que ocorre quando os merozoítos deixam as células hepáticas e entram na corrente sanguínea. Aqui, um merozoite infecta um glóbulo vermelho e começa a reproduzir-se assexualmente e a libertar centenas de novos merozoítos. Esta é a fase em que um indivíduo começa a sentir sintomas como a febre periódica associada à malária. Os sintomas são o resultado do estouro dos glóbulos vermelhos, razão pela qual os sintomas ocorrem periodicamente – quando o parasita está dentro dos glóbulos vermelhos a reproduzir-se, a febre diminui e o paciente parece estar a melhorar, mas recomeçará quando os merozoítos forem libertados.
Na terceira fase, ou na fase sexual, algumas células sanguíneas infectadas com merozoite deixarão de se reproduzir assexuadamente e, em vez disso, amadurecerão nas formas sexuais dos parasitas – conhecidos como gametocitos masculinos e femininos (pronunciados gam-eat-o-cytes). Sob um microscópio, os gametócitos P. falciparum são distinguíveis pela sua forma única de banana. Quando um mosquito Anopheles morde um ser humano que tem malária, ele irá pegar os gametocitos junto com o sangue. Estes gametocitos são então capazes de se reproduzirem sexualmente no intestino do mosquito, desenvolvendo-se em células sexuais maduras ou gametas, e finalmente fundindo-se à medida que sobem a parede do intestino do mosquito para se tornarem um oocisto. O oócito cresce, divide e eventualmente explode e produz milhares de esporozoítos haplóides, que viajam para as glândulas salivares do mosquito para serem injetados no próximo indivíduo durante a próxima refeição de sangue do mosquito. (Se você se lembrar que o esporozoite é a forma do parasita que infecta o fígado). Assim, o ciclo de vida do parasita vem em círculo completo, permitindo que a malária continue a espalhar-se e a infectar pessoas em todo o mundo.
Uma vacina contra a malária: Uma abordagem imunológica contra o parasita
O complicado ciclo de vida do Plasmodium apresenta um desafio ao desenvolvimento da vacina contra a malária. Os investigadores devem determinar qual o estádio de vida do parasita a visar, ou se a vacina precisa de combinar elementos que visem mais do que um estádio de vida. Contudo, as descobertas recentes permitem-nos ser optimistas quanto à possibilidade de uma vacina eficaz contra a malária.
Malária é um pouco diferente de muitas das doenças para as quais vacinamos actualmente porque não confere a chamada imunidade estéril. Isto significa que se adoecer de malária e se recuperar, pode ser infectado uma e outra vez. O fato de seu sistema imunológico ter reagido à malária no passado não evitará uma infecção futura. Isto é muito diferente de uma doença como o sarampo: a maioria das pessoas que contraem sarampo serão imunes à futura infecção pelo sarampo para toda a vida. Com a malária, há algumas evidências de um grau de imunidade adquirida naturalmente – alguém que teve malária no passado ainda pode contraí-la novamente, mas ela provavelmente terá um caso menos grave. Em muitos países africanos onde o paludismo é comum, a maioria das pessoas que são reinfectadas com o paludismo experimentam apenas sintomas ligeiros devido a esta imunidade adquirida parcial. Esta é também a razão pela qual o paludismo é tão mortal para crianças menores de cinco anos. Estas crianças ainda não adquiriram qualquer nível de imunidade ao parasita, e é muito mais provável que experimentem um caso grave que pode levar a complicações fatais. Além disso, esta é também a razão pela qual os estrangeiros que nunca experimentaram o paludismo devem ser muito cuidadosos – podem desenvolver um caso muito grave quando são infectados pela primeira vez. Finalmente, a imunidade parcial adquirida naturalmente não dura muito tempo. Na verdade, quando alguém viveu toda a sua vida em África e parte durante um ano sequer, perderá esta imunidade parcial e voltará a ser tão vulnerável à malária como alguém que nunca tinha sido infectado. Assim, uma abordagem para desenvolver uma vacina contra a malária seria compreender o mecanismo da imunidade parcial e desenvolver uma vacina com base nesse princípio.
Uma outra via que tem dado orientação aos investigadores da vacina contra a malária é o conceito de imunizar com um parasita inteiro atenuado (enfraquecido) vivo na sua forma sporozoite. O apoio a esta ideia surgiu num estudo de 1967 no qual Nussenzweig et al. imunizaram ratos com esporozoitos Plasmodium berghei (uma forma não humana de malária) atenuados por radiação e viram que os ratos foram protegidos num desafio posterior com esporozoitos infecciosos.
Adaptando esta idéia aos humanos em 2002, Hoffman et al. mostraram que eles poderiam usar radiação gama para atenuar os esporozoitos dentro dos mosquitos Anopheles infectados, e assim proteger quase completamente os humanos. Os indivíduos humanos foram expostos às picadas de mosquitos infectados, que injetaram os esporozoítos irradiados nos indivíduos. Os esporozoítos podiam viajar para as células hepáticas, mas não conseguiam amadurecer mais. Estes esporozoitos enfraquecidos ainda eram capazes de obter uma resposta imunológica no hospedeiro humano, mas como não podiam desenvolver-se mais do que o fígado, o hospedeiro não ficaria doente. Como resultado, a próxima vez que um mosquito infectado pegasse uma refeição de sangue da pessoa imunizada e a injetasse com esporozoítos Plasmodium, o sistema imunológico reconheceria a ameaça e eliminaria o parasita antes de causar a doença.
Esta abordagem de irradiação tinha duas grandes falhas: não era econômica e não era prática em grande escala. Contudo, serviu como uma prova de princípio, dando aos cientistas esperança para o futuro e ajudando a estimular muitas pesquisas no campo.
Current Research
Os cientistas expandiram o que foi aprendido no estudo de 2002 para desenvolver muitas potenciais vacinas contra a malária. Em vez de tentarem uma vacina viva atenuada, a maioria dos cientistas de hoje estão a utilizar tecnologias para isolar e fornecer antigénios específicos numa vacina. E porque o parasita tem três fases de vida diferentes, há três abordagens de vacinas distintas sendo investigadas.
As vacinas pré-eritrocíticas visam a fase infecciosa e visam evitar que os esporozoítos entrem nas células hepáticas ou destruir as células hepáticas infectadas. O desafio mais significativo para uma vacina pré-eritrócita é o prazo: os esporozoítos chegam ao fígado menos de uma hora após terem sido injetados pelo mosquito. Como resultado, o sistema imunológico tem um tempo limitado para eliminar o parasita. Embora a maioria das potenciais vacinas pré-eritrócitas ainda esteja em testes da Fase I ou da Fase II, uma vacina está atualmente em testes da Fase III e está mostrando promessa: a vacina RTS,S. (Observe que os estudos da Fase I avaliam a segurança, os testes da Fase II avaliam a dosagem, e os testes da Fase III avaliam a eficácia global. )
Para desenvolver a vacina RTS,S, os desenvolvedores identificaram a proteína que foi mais responsável pela proteção no ensaio de sporozoite irradiado a partir de 2002. Este antígeno é conhecido como proteína circunsporozoite, ou proteína CS. Embora este antígeno seja protetor, ele não é muito imunogênico por si só, o que significa que não é bom para estimular uma resposta imunológica. Assim, os cientistas fundiram o antígeno de superfície da Hepatite B (o antígeno responsável por fornecer proteção na vacina da Hepatite B) com um antígeno da proteína CS. Para estimular ainda mais o sistema imunológico, os cientistas empregaram um composto chamado adjuvante que impulsiona a resposta do sistema imunológico ao antígeno. O objetivo é induzir altos níveis de anticorpos para bloquear a entrada dos esporozoítos nas células hepáticas e para marcar células infectadas específicas para destruição.
A vacina RTS,S foi testada em ensaios de Fase III em 11 países africanos diferentes. Estes ensaios tiveram alguns sucessos. Os primeiros resultados, divulgados em outubro de 2011, mostraram que em crianças de 5-17 meses de idade, a vacinação com a RTS,S reduziu o risco de malária clínica e malária grave em 56% e 47%, respectivamente. No entanto, nos resultados divulgados em Novembro de 2012, a vacina foi menos eficaz em bebés com idades compreendidas entre os 6 e os 12 meses de idade na primeira vacinação. Nesse grupo, a vacinação com a RTS,S levou a um terço a menos de episódios tanto de malária clínica como de malária grave. Os resultados finais do ensaio, que acompanhou crianças pequenas durante cerca de três anos, mostraram uma redução de 26% nos casos clínicos de malária para as crianças mais pequenas, para 36% para crianças até aos 17 meses de idade na primeira vacinação. Em julho de 2015, a Agência Européia de Medicamentos recomendou que a vacina fosse licenciada para uso em crianças pequenas na África; a Organização Mundial de Saúde está considerando a recomendação sobre a vacina. Entretanto, um grupo consultivo da OMS recomendou a implementação piloto da vacina em 3-5 países da África Subsaariana. O principal desenvolvedor da RTS,S, a Malaria Vaccine Initiative, uma organização sem fins lucrativos sediada em Seattle, Washington, tem esperanças de desenvolver uma vacina ainda melhor que seja 80% eficaz até 2025.
Outras vacinas pré-eritrocíticas estão em testes, mas nenhuma mostrou a promessa ou o sucesso da RTS,S. Os cientistas estão trabalhando para melhorar a eficácia da vacina RTS,S para conseguir que ela seja mais de 50% eficaz, empregando tecnologia prime boost, adjuvantes e otimização de antígenos.
Vacinas eritrocitárias, ou vacinas em fase sangüínea, visam parar a rápida invasão e reprodução assexuada do parasita nos glóbulos vermelhos. Lembre-se que a fase do sangue é o momento em que os sintomas aparecem e é também a mais destrutiva para o paciente devido ao estouro dos glóbulos vermelhos. Devido ao enorme número de merozoitos produzidos durante esta fase – 40.000 merozoitos são libertados para cada célula hepática infectada – uma vacina do estádio sanguíneo só pode ter como objectivo reduzir o número de merozoitos que infectam os glóbulos vermelhos, em vez de bloquear completamente a sua replicação. Atualmente não há vacinas em fase sangüínea que tenham tido o sucesso da vacina RTS,S e a maioria ainda está passando pela Fase I ou II.
Finalmente, outro tipo de vacina visa a fase de reprodução sexual que ocorre no intestino do mosquito. Esta abordagem é conhecida como vacina bloqueadora da transmissão (TBV) porque visa matar o vetor, o mosquito Anopheles, para impedir a propagação do parasita. Esta é uma abordagem indirecta a uma vacina porque não protegerá directamente um indivíduo que apanha o parasita, mas antes impedirá a propagação contínua.
Uma vacina candidata a TBV é a Pfs25-EPA que está a ser desenvolvida pelo US National Institute of Allergy and Infectious Diseases Laboratory of Malaria Immunology and Virology e pelo Johns Hopkins University Center for Vaccine Research. A idéia por trás desta vacina é que se o corpo puder desenvolver anticorpos contra o antígeno Pfs25, um mosquito tomando uma refeição de sangue irá absorver alguns destes anticorpos em seu estômago. Aí os anticorpos encontrarão o antígeno, permitindo-lhes interferir no desenvolvimento e matar o parasita.
Ultimamente, muitos cientistas pensam que o próximo passo é combinar múltiplas abordagens para desenvolver uma vacina contra a malária. Mas estas vacinas em fase individual devem mostrar eficácia por si só antes que os cientistas possam desenvolver uma vacina que combine abordagens. Além disso, o maior desafio que os cientistas enfrentarão no futuro é que não existem correlatos conhecidos para a imunidade, o que significa que não existe outro método que não sejam ensaios clínicos dispendiosos em humanos para demonstrar a eficácia de uma vacina. Assim, embora tenham sido feitos grandes progressos, o desenvolvimento da vacina contra a malária continuará a ser um esforço dispendioso e multidimensional.