MaisConhecer - Centro de Excelência da JHU lidera luta global contra a gripe

Centro de Excelência da JHU lidera luta global contra a gripe

Especialistas da Johns Hopkins e de todo o país trabalham juntos para entender melhor o comportamento e as características dos vírus respiratórios, como nosso sistema imunológico responde a eles...

Legenda da imagem:Da esquerda para a direita: Richard Rothman, Andy Pekosz e Katherine Fenstermacher - Crédito: Will Kirk / Universidade Johns Hopkins

Com suas muitas variações, sua capacidade de sofrer mutações, escapar da imunidade populacional e se espalhar por toda a população, além de seu potencial de causar doenças graves e até mesmo a morte, os vírus da gripe são adversários à altura. Em um filme de sucesso de bilheteria, a gripe seria a supervilã.

Felizmente, uma equipe de vingadores se reuniu na Universidade Johns Hopkins, em universidades parceiras em todo o país e em centros de pesquisa no mundo todo. Eles trazem qualidades semelhantes às dos vírus que combatem — habilidades e especialidades variadas, ágeis e flexíveis para responder a novos desafios e poderosos o suficiente, tanto individualmente quanto coletivamente — para usar a pesquisa para avançar o conhecimento e a resposta à gripe e outras doenças respiratórias.

O Centro de Excelência para Pesquisa e Resposta à Influenza Johns Hopkins , ou JH-CEIRR, é um dos seis centros desse tipo no país. Eles são financiados pelo Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, ou NIAID, parte dos Institutos Nacionais de Saúde, e foram criados para estudar a gripe e combater surtos de gripe.

"As redes CEIRR são colocadas em prática primeiro para obter uma melhor compreensão sobre os vírus respiratórios e sua circulação normal, mas também para usar isso como uma plataforma para ajudar na preparação para uma pandemia."

Andy Pekosz

virologista da Johns Hopkins

O JH-CEIRR é uma rede global de centros de pesquisa que estudam diversas facetas da gripe e de outras doenças infecciosas, incluindo as características genômicas dos vírus, como evoluem, como infectam, como se transmitem em pacientes e as respostas imunológicas e vacinais. Os dados e as descobertas não apenas auxiliam no atendimento aos pacientes, mas também auxiliam organizações como o NIAID, o NIH, o CDC e outras, incluindo grandes sistemas de saúde e agências governamentais, na preparação e resposta à saúde pública.

Graças ao trabalho do JH-CEIRR e sua equipe de pesquisadores em Baltimore e outros lugares, podemos entender melhor o comportamento do vírus, melhorar o tratamento, gerenciar surtos sazonais e manter mais pessoas seguras e saudáveis.

Um dos pontos fortes da equipe da Johns Hopkins é sua abordagem multidisciplinar, diz o especialista em medicina de emergência Richard Rothman, que atua como codiretor do JH-CEIRR junto com Andy Pekosz , virologista e professor da Escola de Saúde Pública Bloomberg da Johns Hopkins.

"Há uma parceria entre a Faculdade de Medicina e a Faculdade de Saúde Pública, que reúne clínicos e epidemiologistas, além de especialistas em biologia molecular, virologia, diagnóstico e saúde pública", disse Rothman. "Conseguimos analisar todo o espectro de cuidados, desde o nível celular até pacientes individuais, e aprimorar a saúde pública."

Pekosz e Rothman começaram a dirigir o programa Hopkins CEIRR em 2014 e concluíram sete anos de pesquisa antes de renovar uma bolsa de financiamento por mais sete anos. O JH-CEIRR está se aproximando do final do quarto ano desse segundo período de sete anos. O financiamento do NIH para o quinto ano começou em agosto, embora o atual clima político em Washington, D.C., tenha adicionado incerteza ao cenário de financiamento federal para pesquisa. Embora Pekosz tenha dito que a equipe busca outras formas de financiamento, a grande maioria do orçamento anual de quase US$ 5 milhões do centro vem do NIH.

O financiamento não só apoia o trabalho na Johns Hopkins, onde outros seis pesquisadores fazem parte do centro, mas também em oito universidades parceiras em todo o país: a Universidade Estadual de Montana, a Universidade Estadual de Ohio, a Universidade do Colorado, a Universidade do Missouri, a Universidade de Boston, a Universidade Cornell, a Universidade de Nova York e a Universidade da Califórnia-Santa Cruz. Na Universidade Estadual de Montana, por exemplo, a pesquisadora Emma Loveday disse que as bolsas do CEIRR lhe permitiram estabelecer um laboratório de pesquisa e apoiar cinco funcionários adicionais.

Embora haja benefícios óbvios em termos de emprego e economia advindos do financiamento, o foco principal do trabalho da equipe é a pesquisa científica que salva vidas que eles estão conduzindo.

O trabalho é tão variado quanto as origens, interesses e áreas de especialização dos diversos pesquisadores, abrangendo sequenciamento genômico, diagnósticos, dados de saúde pública e muito mais.

Compreendendo o vírus

A gripe afeta cerca de 8% da população dos EUA anualmente, de acordo com o CDC. Ela pode causar doenças respiratórias leves a graves e, às vezes, levar à morte. A temporada de gripe geralmente atinge o pico no inverno nos EUA e varia em gravidade de ano para ano, com alguns pacientes adoecendo menos e outros sofrendo consequências graves para a saúde. Em alguns anos, ocorrem até 50.000 mortes relacionadas à doença. Especialistas em saúde afirmam que a vacina anual contra a gripe é a melhor maneira de preveni-la.

O vírus da gripe tem quatro tipos — A, B, C e D — sendo A e B os conhecidos por causar epidemias sazonais em humanos. Dentro de cada tipo existem subtipos ou linhagens; para a gripe A, os subtipos são baseados nas duas proteínas na superfície do vírus: hemaglutinina (H) e neuraminidase (N). É daí que vêm os nomes para os tipos comuns de gripe, como o H1N1. Os cientistas podem decompor os subtipos em grupos conhecidos como clados e subclados, bem como determinar a sequência dos nucleotídeos nos genes do vírus. Heba Mostafa , professora associada de patologia na Escola de Medicina Johns Hopkins, dirige o laboratório de diagnóstico de microbiologia médica em Hopkins e faz a maior parte do sequenciamento para JH-CEIRR.

Duas pessoas olham dados em telas de computador

Imagem crédito: Will Kirk / Universidade Johns Hopkins

O sequenciamento genômico permite que os pesquisadores caracterizem cada vírus e o comparem com outros. As variações entre os vírus podem ser cruciais para a compreensão de sua gravidade e impacto.

"Em nossos laboratórios, caracterizamos os vírus que estão circulando para que possamos entender as mutações nos vírus, como elas podem alterar a capacidade do vírus de causar doenças e, então, mais importante, como as vacinas reconheceriam os vírus que estavam circulando", disse Pekosz.

Entender as diferenças entre os vírus traz enormes benefícios à saúde pública, disse Pekosz.

"Muitas vezes conseguimos prever, a partir de apenas algumas sequências do vírus, se houve uma mudança significativa em relação ao vírus do ano passado e que devemos esperar algo diferente em uma temporada de gripe", disse ele. "Podemos ver se já vimos uma determinada mutação antes e entender se isso se correlaciona com um maior potencial de doença. Tudo isso ajuda no planejamento. Ajuda nossos hospitais a se prepararem. Ajuda a preparar nossa resposta de saúde pública."

Além do sequenciamento em tempo real na Johns Hopkins, Loveday, em seu laboratório na Montana State University, utiliza tecnologia microfluídica para estudar células individuais infectadas pelo vírus. Isso fornece conhecimento fundamental e crucial sobre o comportamento viral, que pode embasar futuras estratégias de vacinas e tratamentos.

O trabalho de Jenna Guthmiller no Campus Médico Anschutz da Universidade do Colorado é financiado por uma bolsa do JH-CEIRR, iniciada no outono de 2023. Ela e sua equipe se concentram em compreender a deriva antigênica em vírus influenza. A deriva antigênica é o processo pelo qual pequenas alterações nas proteínas de um vírus afetam a resposta do sistema imunológico. Guthmiller também investiga como o sistema imunológico e os anticorpos respondem a essas alterações virais, o que pode subsidiar o desenvolvimento futuro de vacinas e a preparação para pandemias.

"A bolsa impulsionou nossa pesquisa", disse Guthmiller. A bolsa era de cerca de US$ 325.000, com duração de dois anos, o que significa que seu futuro, a partir do final deste ano, é incerto.

Vigilância e resposta

CEIRR era originalmente CEIRS, com o S representando vigilância, antes de ser alterado para resposta. Apesar da mudança, pesquisadores ainda fazem as duas coisas.

"Trouxemos recursos para a linha de frente do sistema de saúde e outras capacidades existentes na Johns Hopkins para entender melhor as ameaças emergentes", disse Rothman. "Por meio do trabalho do centro, construímos capacidades aprimoradas para diagnóstico, consciência situacional, vigilância em saúde pública e resposta geral do sistema de saúde."

O JH-CEIRR possui três locais de vigilância: em Baltimore, Taiwan, e Macha, Zâmbia. Macha é uma área bastante rural e também fica no Hemisfério Sul, portanto, pode fornecer dados que podem parecer muito diferentes de outros locais, de acordo com Catherine Sutcliffe , professora pesquisadora da Escola Bloomberg da JHU e uma das principais responsáveis pela coleta e análise de dados sobre influenza e outros vírus respiratórios que circulam em Macha.

Pekosz acrescenta: "Tentamos capturar todas as diferentes facetas da infecção pelo vírus da gripe e pelo vírus respiratório por meio desses três locais de vigilância."

Outras pesquisas incluem o estudo de diferentes maneiras pelas quais os indivíduos respondem ao vírus ou às vacinas, bem como melhores ferramentas de diagnóstico. Por exemplo, Sabra Klein , professora do Departamento de Microbiologia Molecular e Imunologia da JHU, demonstrou que os hormônios sexuais afetam a eficácia da vacina mais do que a idade — particularmente a presença de estrogênio auxiliando a resposta e a presença de testosterona dificultando-a. Além disso, disse Pekosz, há um trabalho na Universidade do Colorado que mostrou que o ano em que você nasce pode, às vezes, ditar sua resposta à gripe.

Pesquisadores também criaram e estão testando ferramentas de diagnóstico aprimoradas, disse Rothman, que não apenas melhoram a precisão, mas também podem ajudar a reconhecer cepas novas ou emergentes mais cedo do que os métodos tradicionais. A inovação em métodos de teste foi reforçada pelo recém-construído Centro de Inovação Clínica do Departamento de Emergência, que se concentra em aproximar os métodos de teste no local de atendimento para influenza e outros vírus respiratórios do paciente.

Outros recursos desenvolvidos pelo CEIRR incluem o uso de ferramentas de IA para prever melhor quais pacientes infectados com influenza podem precisar de recursos médicos mais intensivos, como cuidados em UTI. Este trabalho está sendo impulsionado por meio de uma bolsa do CEIRR para apoiar o trabalho colaborativo com Jeremiah Hinson e Eili Klein , ambos professores associados do Departamento de Medicina de Emergência da Hopkins.

Impacto nas vacinações

As vacinas são extremamente importantes na prevenção da gripe e na mitigação de surtos. Grande parte da pesquisa do CEIRR pode levar a vacinas mais eficazes e a uma melhor compreensão de como o vírus consegue escapar da vacina.

"O conhecimento que obtemos com o sequenciamento dos vírus pode informar a seleção da cepa da vacina para a próxima temporada", disse Mostafa.

Katherine Fenstermacher, diretora executiva do JH-CEIRR, disse que o centro está observando pessoas que já estão recebendo vacinas anuais contra a gripe para entender aspectos como quais fatores biológicos afetam a eficácia da vacina e quais taxas de vacinação são mais eficazes. Cientistas da Universidade de Boston, que fazem parte do JH-CEIRR, estão combinando dados de vacinas e aprendizado de máquina para prever futuras respostas à vacina, disse Pekosz.

Preparação para pandemias

"As redes CEIRR são implementadas primeiramente para obter uma melhor compreensão sobre os vírus respiratórios e sua circulação normal, mas também para usar isso como plataforma para ajudar na preparação para uma pandemia", disse Pekosz. "Com a gripe, esperamos que em algum momento tenhamos outra pandemia."

Uma pandemia surgiu em meio ao trabalho deles, mas não foi de gripe. Ainda assim, a infraestrutura e a expertise disponíveis permitiram que os pesquisadores do CEIRR se adaptassem e se tornassem os primeiros a estudar, diagnosticar e responder à pandemia de COVID-19, causada por um vírus respiratório diferente.

O laboratório de Mostafa, por exemplo, conseguiu caracterizar as primeiras ocorrências da variante ômicron do coronavírus em 2021 e fornecer orientação para tratamento com base nos dados.

Pesquisas adicionais sobre testes de antígeno correlacionaram os resultados com a quantidade de vírus infeccioso em amostras nasais, o que informou a decisão do CDC de encurtar os períodos de isolamento recomendados após testes positivos, permitindo que as pessoas retornassem ao trabalho em cinco ou seis dias, em vez de duas ou três semanas.

"Como nossa equipe tinha experiência com patógenos respiratórios, estávamos preparados para responder de forma muito rápida a uma pandemia", disse Fenstermacher. "E isso continua. Agora enfrentamos a ameaça da gripe bovina H5N1 e implementamos caminhos pelos quais nossa equipe pode responder muito rapidamente."

Loveday, da Montana State, de fato mudou algumas de suas pesquisas em resposta ao surto de gripe bovina H5N1 que começou no ano passado.

"Nós nos adaptamos para tentar fornecer respostas, perspectivas e dados sobre o que estava acontecendo com o H5N1 o mais rápido possível", disse ela. "Usamos ferramentas existentes do nosso trabalho no CEIRR para entender o que esse H5N1 estava fazendo, para descobrir se ele poderia infectar células humanas e como isso estava acontecendo. Essas informações de diferentes centros do CEIRR foram filtradas pelo governo para fornecer informações cruciais o mais rápido possível. O valor disso, eu acho, não pode ser superestimado."