Descrição do infográfico - Etapas de produção da vacina
Usualmente o desenvolvimento das vacinas segue um padrão de etapas. As primeiras são os estudos em laboratório, que buscam identificar características do patógeno, sua patogenia e modo de cultivo. Nessa etapa inicial do desenvolvimento, os pesquisadores procuram entender o mecanismo de infecção desse patógeno e desenvolver modelos animais da doença, que mais tarde serão usados nos testes das vacinas desenvolvidas.
Para formular uma vacina, um antígeno deve primeiro ser identificado para estimular uma resposta imune protetora no hospedeiro contra o patógeno. O método clássico de fazer isso é simplesmente usar os patógenos inteiros, vivos ou mortos, como a fonte do antígeno e imitar a infecção natural.
Usar organismos inteiros como fonte de antígenos torna a produção de vacinas e o controle de qualidade logisticamente exigentes para manter a consistência. O uso de vacinas vivas atenuadas também pode ter maior probabilidade de realmente causar a doença contra a qual deveriam estar se imunizando.
A vacinologia reversa tem sido mais frequentemente usada para identificar antígenos potenciais de interesse para o desenvolvimento de vacinas. Isso envolve o uso de genômica, proteômica e bioinformática para encontrar genes e proteínas que podem ser usados como antígenos, mapeando regiões específicas dos antígenos virais ou bacterianos e prevendo os que terão melhores respostas imunológicas.
Outra consideração com relação à seleção de antígenos é o uso de adjuvantes. Para antígenos que provocam respostas fracas, pode ser adicionado um adjuvante que aumentará a imunidade ao antígeno, aumentando a resposta imunológica e tornando a vacina mais eficaz. Eles também podem ser incluídos na formulação de forma que requeira uma dose menor da vacina. Isso ajuda a superar as limitações na produção da vacina.
Métodos mais novos de desenvolvimento de vacinas utilizam tecnologia recombinante que combina o material genético do patógeno com outros vetores virais, ou mesmo formando partículas semelhantes a vírus chamadas de VLPs (virus like particles). Também os plasmídeos podem ser usados para clonagem de genes de interesse (vacinas de DNA) ou mesmo para a síntese de RNA mensageiro - que podem ser usados diretamente como antígenos vacinais.
Uma das plataformas mais antigas para produção de vacinas é baseada em ovos. Os ovos de galinha são usados como pequenos biorreatores (incubadoras) de partículas virais vivas. No entanto, a produção usando esse tipo de plataforma é complexa, pois depende da disponibilidade de ovos especiais chamados de SPF (specific pathogen free) e pode levar a reações adversas em pessoas com alergia a ovos.
Diante do problema no uso de ovos, os fabricantes começaram a usar plataformas baseadas em células para o desenvolvimento de vacinas. Este tipo de produção usa culturas de células de mamíferos para propagar vírus, que podem ser isolados e purificados de grandes lotes de células cultivadas em garrafas ou em biorreatores. Este método também apresenta limitações, como altos custos das matérias-primas, crescimento celular lento e/ou taxas de proliferação viral limitada, além da dependência de equipamentos complexos como biorreatores de grandes volumes, podendo chegar a 10 mil litros.
Após a fase de pesquisa inicial, os pesquisadores buscam identificar o melhor modelo ou plataforma para desenvolver a vacina desejada. Vimos na figura 4 as tecnologias usadas para o desenvolvimento das vacinas. Mais de uma delas pode ser testada para identificar qual se aplica melhor ao patógeno em estudo. A partir desse processo, são selecionados antígenos candidatos à vacina (protótipo vacinal) que são obtidos em uma escala laboratorial pequena, chamada de escala de bancada.
Assim, os antígenos identificados podem incluir somente partículas parecidas com vírus, vírus enfraquecido, toxinas bacterianas enfraquecidas ou substâncias derivadas do patógeno. Nessa fase de estudos iniciais são utilizados sistemas de cultura de células, juntamente com teste em animais. A etapa vai avaliar a segurança da potencial vacina, assim como sua capacidade de gerar resposta imune.
Os testes pré-clínicos devem ser realizados em pelo menos duas espécies animais, normalmente camundongos ou macacos. Desse modo, os pesquisadores têm uma ideia mais clara da resposta imune que pode ocorrer em humanos. É nesta fase também que pode partir a sugestão de dose inicial e, também, de um método seguro de administração para a próxima etapa.
O teste pré-clínico é projetado para fornecer informações importantes sobre a eficácia e segurança de um candidato antes de ser testado em seres humanos.
Os estudos pré-clínicos são exigidos pelas autoridades regulatórias, como a ANVISA, antes de autorizar o estudo em seres humanos (estudo clínico). Durante a fase pré-clínica, os pesquisadores podem adaptar a vacina para torná-la mais eficaz. São feitos também estudos de desafio, onde os animais são previamente vacinados e depois infectados com o patógeno para observar o bloqueio da doença ou replicação do patógeno no animal.
Após a demonstração da prova de princípio do uso do antígeno como vacina em animais, os pesquisadores precisam desenvolver os processos produtivos dessa vacina, bem como seus controles de qualidade. A pesquisa passa, então, de uma escala de bancada para uma escala piloto, visando estabelecer os processos produtivos e de controle de qualidade para produzir lotes de vacinas em uma escala maior e suficiente para realizar os primeiros estudos em humanos - Fase 1.
Esse desenvolvimento experimental passa pelo estabelecimento dos processos de produção do antígeno (upstream) e de purificação (downstream). Depois de estabelecidos esses processos é possível se fabricar lote(s) piloto em Boas Práticas de Fabricação (BPF), que serão usados nos estudos clínicos.
Juntamente com esses dados de fabricação do lote piloto da vacina e os dados pré-clínicos satisfatórios, a instituição responsável pela vacina solicita aos comitês de ética em pesquisa e as agências regulatórias a autorização para a fase de testes em humanos.
No Brasil, o pedido de autorização para a fase de teste em humanos deve ser feito à Anvisa através da apresentação do DDCM (Dossiê de Desenvolvimento Clínico de Medicamento). Após o pedido ser aprovado, podem iniciar as três etapas de teste em voluntários.