Introdução

A Covid-19 (Coronavirus disease 2019) é uma doença causada pelo novo coronavírus (SARS-CoV-2), que teve origem na cidade de Wuhan, China, em novembro de 2019¹. Foi considerada, em janeiro de 2020, Emergência de Saúde Pública de Importância Internacional, e seu caráter pandêmico declarado em março de 2020².

A Covid-19 é uma síndrome respiratória aguda. A infecção por SARS-CoV-2 se dá após o contato do indivíduo com partículas virais eliminadas por meio de gotículas de saliva (fala, tosse, espirro) e/ou secreções respiratórias³. O novo coronavírus tem tropismo por células epiteliais, e, após o contato do vírus com a mucosa do trato respiratório superior, a glicoproteína do envelope viral, spike ou proteína S, faz o reconhecimento e a ligação com o receptor de membrana específico da célula-alvo, conhecido como enzima conversora da angiotensina 2 (ECA-2)⁴. Essa etapa de reconhecimento e ligação do vírus na célula é chamada de adesão viral e é crucial para determinar que hospedeiros ele será capaz de infectar. Após essa etapa, dá-se a penetração do vírus na célula por meio de endocitose e, em seguida, o desnudamento. No desnudamento viral, há liberação do material genético do vírus no citoplasma da célula, além de proteínas importantes para a replicação do seu genoma e a construção de novas partículas virais⁵.

Até a primeira semana de 2021, foram registrados 87 milhões casos e cerca de 1,9 milhões de mortes no mundo pela Covid-19⁶. No Brasil, esses números chegaram a aproximadamente 8 milhões de casos e mais de 200 mil mortes.

Em fevereiro de 2020, a Organização Mundial da Saúde (OMS) criou um grupo de experts ad hoc focados na modelagem da Covid-19 (COM), conhecido como WHO-COM, para acelerar o desenvolvimento de vacinas e agentes terapêuticos⁷.

A produção de vacinas contra o SARS-CoV-2 tem sido fundamentada em seis tipos de biotecnologia, de acordo com seu alvo: vacinas com a proteína S (vacinas de RNA; vacinas de DNA; vacinas de proteínas recombinantes; e vacinas de vetor viral) ou com a partícula viral total (vacinas vivas atenuadas e vacinas inativadas)⁸.

Estudos com modelos animais têm sido essenciais para avaliar o comportamento do SARS-CoV-2 e a patogenia da Covid-19 e para a produção de produtos terapêuticos e vacinas.

Desenvolvimento de vacinas 

O desenvolvimento de uma vacina é algo complexo e com muitos obstáculos, que demanda alto investimento e pode levar anos até atingir o objetivo final, que é uma vacina segura, com poucos efeitos colaterais e de alta eficácia. A situação atual fez com que pesquisadores do mundo todo se empenhassem no desenvolvimento de um único fármaco, acelerando esse processo. Para ser comercializada, é necessário que a OMS e a agência sanitária do país que vai utilizá-la – a Anvisa, no caso do Brasil – aprovem a vacina após a última fase de testes clínicos em seres humanos⁹. A vacina a ser comercializada passa por testes longos e rigorosos para assegurar que não apresentará manifestações de enhancement, isto é, provocar ou agravar a doença⁹. O processo de desenvolvimento de uma vacina compreende três etapas¹⁰ e está ilustrado na figura 1.

Modelos animais e de vacinas contra o SARS-CoV-2

O comportamento e os mecanismos fisiopatogênicos do SARS-CoV-2 têm sido amplamente investigados para o conhecimento da Covid-19 em macacos, hamsters, camundongos, coelhos e ferrets¹¹. Esses animais também têm sido avaliados para a produção de vacinas^7,12-18.

Nas primeiras investigações, uma das principais limitações no uso de modelos animais foi a falta de receptores celulares específicos para o SARS-CoV-2 que possam dar início à infecção viral, como o receptor ECA-2.

Um exemplo é o camundongo (Mus musculus), um dos animais mais utilizados em estudos experimentais. Embora esses animais não tenham receptores para a proteína S do SARS-CoV-2, os pesquisadores modificaram essa proteína para que ela se ligasse aos receptores celulares dos camundongos ou utilizaram modelos transgênicos que expressam o ECA-2 humano⁷.

Por outro lado, alguns animais, como o hamster-sírio ou hamster-dourado (Mesocricetus auratus), têm sido considerados bons modelos para o estudo de vacinas, em virtude da alta similaridade do receptor ECA-2 com o humano (25 de 29 aminoácidos na região de ligação do vírus), da patogênese da doença e da transmissão para outros hamsters¹⁹.

O furão (Mustela putorius furo) é outro modelo animal empregado nos estudos sobre a patogenia de vírus respiratórios, incluindo o SARS-CoV-2. Um estudo mostrou que uma dose de vacina de vetor adenoviral (Ad5-nCoV) induziu proteção contra SARS-CoV-2em camundongos Balb/c e em furões²⁰.

O macaco-rhesus (Macaca mulatta) tem sido o modelo de primata não humano mais empregado na avaliação experimental de vacinas. Esses animais mostraram capacidade de produzir anticorpos protetores após o desafio com vacinas de DNA¹⁸, de RNA 21, de vetor adenoviral ChAdOx1 ncov-19 22 e proteína recombinante¹⁷, como exemplos.

Entretanto, alguns países que vêm desenvolvendo a vacina contra a Covid-19 estão lidando com uma inflação nos custos de animais de laboratório e até mesmo com a escassez de alguns modelos experimentais para realizarem os testes pré-clínicos. Devido à alta demanda de macacos-rhesus para a realização dos testes, os laboratórios estão tendo que adiar as pesquisas ou buscar outras alternativas para a realização dos testes²³.

Outros animais, como galinhas, patos e suínos, têm sido avaliados como modelos experimentais para os testes de Covid-19, mas não existe replicação viral⁷. Já o uso de peixe-zebra (ou paulistinha) tem sido promissor como alternativa para estudos sobre a Covid-19, pois a espécie tem a capacidade de expressar o receptor ECA-2 e, consequentemente, a produção de anticorpos^24,25. Os testes experimentais com peixe-zebra têm mostrado ser uma alternativa de menor custo e com respostas mais rápidas e mais próximas às do ser humano^26,27.

Em condições normais, o desenvolvimento de uma vacina para seres humanos pode levar de 15 a 20 anos – desde a descoberta de moléculas candidatas a vacinas, o desafio em modelos animais e as fases clínicas em seres humanos (I- segurança; II e III- proteção)¹⁹. Com a urgência da produção de uma vacina contra a Covid-19, a Organização Mundial da Saúde (OMS) e a Food and Drug Administration (FDA) aprovaram o início dos testes clínicos em seres humanos, dispensando os testes de segurança em modelos animais.

Em 1959, dois pesquisadores criaram o princípio dos 3Rs da experimentação animal, com o objetivo de desenvolver uma pesquisa humanitária para os animais, tornando-se base para a ciência de qualidade. Os 3Rs significam: substituir (do inglês replace) os animais sencientes por alternativas in vitro ou microrganismos; reduzir o número de animais usados sem prejudicar a confiabilidade dos resultados; e refinar, ou seja, diminuir a incidência ou a severidade de procedimentos aplicados. Além disso, o posicionamento crítico de vários setores da sociedade civil, bem como de parte da comunidade científica, pressiona ainda mais os pesquisadores a buscarem alternativas que substituam os modelos in vivo²⁸.

Muitos estudos in vitro em linhagens celulares ou cultivo de células, ou ainda biotecnologias mais recentes, como organoides pulmonares, têm apresentado boas alternativas para substituir o uso de modelos animais em estudos de viroses respiratórias⁷.

Considerações finais

O uso de animais de laboratório para experimentos científicos vem cada vez mais se aprimorando em busca de novas alternativas. O princípio dos 3Rs da experimentação animal já teve grandes avanços com o uso de células in vitro ou microrganismos; no entanto, em algumas pesquisas, os modelos in vivo são insubstituíveis para beneficiar a saúde pública. Na corrida para o desenvolvimento de uma vacina contra a Covid-19, os animais de laboratório se tornam imprescindíveis para auxiliar a controlar o avanço da pandemia.

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