Como os cientistas tentam detectar novos vírus antes que eles causem pandemias

No verão, o Dr. Michael Mina fez um acordo com uma empresa de armazenamento refrigerado. Com muitos de seus clientes de restaurantes fechados, a empresa tinha freezers de sobra. E a Dra. Mina, epidemiologista da Harvard T.H. A Escola de Saúde Pública Chan, recebeu meio milhão de frascos de plasma de sangue humano em seu laboratório de todo o país, amostras que datam dos dias tranquilos de janeiro de 2020.

Os frascos, agora em três enormes freezers fora do laboratório da Dra. Mina, estão no centro de um projeto piloto para o que ele e seus colaboradores chamam de Observatório de Imunologia Global. Eles imaginam um enorme sistema de vigilância que pode testar o sangue de todos para a presença de anticorpos contra centenas de vírus de uma só vez. Assim, quando a próxima pandemia nos invadir, os cientistas terão informações detalhadas em tempo real sobre quantas pessoas foram infectadas pelo vírus e como seus corpos responderam.

Pode até oferecer um aviso prévio, como um aviso de tornado. Embora esse sistema de monitoramento não seja capaz de detectar novos vírus ou variantes diretamente, ele pode mostrar quando um grande número de pessoas começa a adquirir imunidade a um tipo específico de vírus.

O sistema imunológico humano rastreia os patógenos que encontrou antes, na forma de anticorpos que os combatem e permanecem por toda a vida. Ao testar esses anticorpos, os cientistas podem obter um instantâneo dos vírus da gripe que você teve, qual foi o rinovírus que o ajudou a sobreviver no outono passado, mesmo que você tenha tido um vírus sincicial respiratório quando criança. Mesmo que uma infecção nunca o deixasse doente, esse método de diagnóstico, chamado teste sorológico, poderia detectá-lo.

“Somos todos como pequenos gravadores”, rastreando vírus sem perceber, disse Mina.

Padrões de detecção

Esse tipo de leitura do sistema imunológico é diferente de um teste que procura uma infecção viral ativa. O sistema imunológico começa a produzir anticorpos uma ou duas semanas após o início de uma infecção, então a sorologia é retrospectiva e analisa o que foi detectado. Além disso, vírus intimamente relacionados podem provocar respostas semelhantes, induzindo anticorpos que se ligam aos mesmos tipos de proteínas virais. Isso significa que ensaios cuidadosamente projetados são necessários para distinguir entre diferentes coronavírus, por exemplo.

Mas a sorologia descobre coisas que os testes de vírus não descobrem, disse Derek Cummings, epidemiologista da Universidade da Flórida. Com um grande banco de dados de amostras e detalhes clínicos, os cientistas podem começar a ver padrões emergentes na forma como o sistema imunológico responde em alguém sem sintomas em comparação com alguém que luta para eliminar o vírus. A sorologia também pode revelar, antes do início do surto, se uma população tem imunidade forte ou perigosamente baixa a um vírus específico.

“Você quer entender o que aconteceu em uma população e como essa população está preparada para futuros ataques de um patógeno específico”, disse o Dr. Cummings.

A abordagem também pode detectar eventos no ecossistema viral que, de outra forma, passariam despercebidos, disse Cummings. Por exemplo, o surto de Zika em 2015 foi detectado por médicos no Brasil que observaram um grupo de bebês com cabeças anormalmente pequenas, nascidos de sete a nove meses depois que suas mães foram infectadas. “Um observatório sorológico poderia ter detectado isso antes disso”, disse ele.

As pesquisas serológicas costumam ser pequenas e difíceis de realizar, pois exigem a coleta de sangue de voluntários. Mas, por vários anos, Mina e seus colegas têm discutido a ideia de um grande sistema de vigilância automatizado usando amostras que sobraram de testes de laboratório de rotina.

“Se o tivéssemos configurado em 2019, quando esse vírus atingisse os EUA, teríamos acesso fácil aos dados que nos permitiriam vê-lo circular na cidade de Nova York, por exemplo, sem fazer nada diferente”, afirmou. ele disse Dr. Mina disse.

Embora o observatório não tenha sido capaz de identificar o novo coronavírus, ele teria revelado um número incomumente alto de infecções na família dos coronavírus, que inclui aquelas que causam resfriados comuns. Também poderia ter mostrado que o novo coronavírus estava interagindo com o sistema imunológico dos pacientes de maneiras inesperadas, resultando em marcadores reveladores no sangue. Isso teria sido um sinal para iniciar o sequenciamento genético de amostras de pacientes, para identificar o culpado, e poderia ter fornecido razões para fechar a cidade mais cedo, disse Mina. (Da mesma forma, a sorologia não conseguiu detectar o surgimento de uma nova variante do vírus, como as variantes contagiosas do coronavírus que foram descobertas na África do Sul e na Inglaterra antes de se espalharem para outros lugares. Para isso, os pesquisadores devem contar com o sequenciamento genômico. Padrão de amostra de teste de vírus.)

Um poderoso investimento

O observatório exigiria acordos com hospitais, bancos de sangue e outras fontes de sangue, bem como um sistema para obter o consentimento de pacientes e doadores. Também enfrenta o problema de financiamento, disse Alex Greninger, virologista da Universidade de Washington. É improvável que as seguradoras de saúde paguem a conta, já que os testes sorológicos não são frequentemente usados ​​pelos médicos para tratar as pessoas.

A Dra. Mina estimou que o lançamento do observatório custaria cerca de US $ 100 milhões. Ele observou que, por seus cálculos, o governo federal mais que dobrou a empresa de diagnósticos Ellume para produzir testes de Covid rápidos o suficiente para atender à demanda americana por apenas alguns dias. Um observatório de patógenos, disse ele, é como um sistema de previsão do tempo que depende de uma série de bóias e sensores em todo o mundo, relatando passivamente os eventos onde e quando eles surgem. Esses sistemas foram financiados por subsídios do governo e são amplamente valorizados.

O poder preditivo da sorologia vale o investimento, disse Jessica Metcalf, epidemiologista de Princeton e membro da equipe do observatório. Há alguns anos, ela e seus colegas descobriram em uma pesquisa menor que a imunidade ao sarampo era perturbadoramente baixa em Madagascar. Na verdade, em 2018 houve um surto que matou mais de 10.000 crianças.

Agora, meio milhão de amostras de plasma nos freezers da Dra. Mina, coletadas pela empresa de doação de plasma Octopharma em sites de todo o país no ano passado, estão começando a passar por testes sorológicos focados no novo coronavírus, financiado por uma bolsa de US $ 2 milhões da Open Philanthropy . . Os testes tiveram que esperar que os pesquisadores montassem uma nova instalação de testes robóticos e processassem as amostras, mas agora eles estão trabalhando em seus primeiros lotes.

A equipe espera usar esses dados para mostrar como o vírus fluiu para os Estados Unidos, semana após semana, e como a imunidade à Covid cresceu e mudou. Eles também esperam que desperte o interesse no uso da sorologia para iluminar o movimento de muitos outros vírus.

“A grande ideia é mostrar ao mundo que não é preciso gastar muito dinheiro para fazer esse tipo de trabalho”, disse a Dra. Mina. “Devíamos ter isso acontecendo o tempo todo.”