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Um Bloqueio aos Ataques do HIV

Tratamento perigoso e provavelmente irreprodutível impediu que o vírus penetrasse em certas células imunes. É possível termos uma forma mais segura e acessível para ajudar milhões de pessoas?

Carl June e Bruce Levine
fotografia de Sam Hofman; ilustração de owen gildersleeve
Há pouco mais de três anos um grupo de médicos de Berlim publicou os resultados de um experimento inédito que surpreendeu os especialistas em HIV. O grupo alemão retirou medula óssea – fonte das células imunes do corpo – de um doador anônimo cuja herança genética o tornara naturalmente resistente ao HIV. Em seguida suas células foram transplantadas em um homem com leucemia e portador do vírus HIV por mais de dez anos. Embora o tratamento de leucemia a que o paciente foi submetido tenha sido o recomendado para a terapia de transplante de medula óssea, o grupo também esperava que a intervenção pudesse fornecer células resistentes ao HIV suficientes para controlar a infecção. A terapia superou as expectativas. Em vez de apenas reduzir a quantidade de HIV no sangue do paciente o transplante eliminou todas as evidências detectáveis do vírus em seu organismo, incluindo vários tecidos onde poderia ter permanecido latente. Os pesquisadores ficaram tão surpresos com os resultados que esperaram quase dois anos para publicá-los.

As notícias pareciam boas demais para ser verdade. E até agora, cinco anos depois de ter passado pelo tratamento inicial, o chamado paciente de Berlim (que depois foi identificado como Timothy Ray Brown, da Califórnia) não mostra mais nenhum sinal de presença do vírus – apesar de não ter tomado nenhum medicamento antirretroviral durante todo esse período. Entre os mais de 60 milhões de infectados por HIV nas últimas décadas, Brown é certamente o único que teve a erradicação da infecção documentada.

Mas a abordagem não pode ser aplicada indiscriminadamente e isso por várias razões. Uma delas é que de início o sistema imune do paciente precisa ser completamente destruído – um procedimento muito arriscado. Mas o sucesso inesperado inspirou pesquisadores do mundo todo a tentar oferecer aos pacientes formas mais seguras e menos dispendiosas de um novo sistema imune resistente ao HIV como o que foi oferecido a Brown. Com o sucesso dessa abordagem os médicos simplesmente poderiam bater a porta na cara do HIV, evitando que ele se espalhasse de célula para célula por todo o organismo dos pacientes. Finalmente o sistema imune modificado também poderia encarregar-se de eliminar qualquer HIV residual que permanecesse dissimulado no corpo. Em vez de seguir os passos de terapias anteriores, que simplesmente suprimiam o vírus, uma nova abordagem baseada no tratamento do grupo de Berlim, se bem-sucedida, eliminaria os vírus e provavelmente curaria a doença.

Na verdade, nós e nossos colegas dispomos de uma forma mais fácil de oferecer aos pacientes com o HIV um sistema imune como aquele utilizado no tratamento bem-sucedido do paciente de Berlim. O procedimento mostrou-se promissor em laboratório e agora estamos realizando testes clínicos preliminares numa pequena amostra de pessoas infectadas com o vírus. Temos muito trabalho pela frente e não podemos garantir que a terapia seja eficaz, mas nossos resultados preliminares, aliados ao fato de o paciente de Berlim continuar livre do HIV, nos fazem acreditar que o tratamento que estamos desenvolvendo poderá mudar completamente a vida de milhões de pessoas infectadas com o HIV.
Sintonia fina do sistema imune

Nosso método para modificar o sistema imune e combater o HIV baseia-se em pesquisas que visavam dois desafios relacionados. Os cientistas precisam descobrir como superequipar o sistema imune contra o HIV e como impedir que o vírus penetre nas suas células preferidas, as células CD4+, também conhecidas como células T auxiliares. Essas células funcionam como zagueiros na resposta imune, coordenando a interação entre os diferentes tipos de células desse sistema. Quando o HIV penetra pela primeira vez uma célula T auxiliar, o vírus não provoca nenhum dano real. Mas depois, quando a célula imune é ativada para combater a infecção que está se instalando, ela produz mais cópias do HIV. Ainda mais desanimador é o fato de o HIV acabar matando essas células coordenadoras, reduzindo assim a capacidade imune de enfrentar várias outras infecções. Dessa forma, comparativamente, o vírus elimina seletivamente os jogadores mais bem treinados. À medida que essas células são reduzidas, a capacidade do organismo de combater infecções também é deprimida até a instalação da aids – estágio final marcado por infecções fatais.

Descobrir como equipar o sistema imune, e ainda proteger as células T auxiliares, não é nada fácil. Mas, quando foram divulgadas as notícias sobre o paciente de Berlim, avanços já haviam sido obtidos nas duas frentes, ainda que em linhas de pesquisa separadas.

Durante anos especialistas em oncologia e infectologia pesquisaram formas de fortalecer o sistema imune – como retirar células T de um paciente, tratá-las com substâncias que promovem tanto sua multiplicação como a agressividade no combate ao câncer ou infecções virais, e depois devolvê-las revigoradas ao organismo do paciente. Dois de nós reunimos esforços há 20 anos, quando Levine veio trabalhar com June no atual Centro Médico Militar Walter Reed, em Bethesda, Maryland. Baseando-nos em trabalhos de outros autores – principalmente nos de Philip Greenberg e Stanley Riddell, do Centro de Pesquisar de Câncer Fred Hutchinson, em Seattle, e Malcolm Brenner e Cliona Rooney, atualmente na Faculdade de Medicina Baylor, em Houston – começamos a realizar experimentos para melhorar os métodos para induzir o crescimento extracorpóreo de células. Na época, as células T de um doador podiam ser cultivadas em laboratório usando coquetéis complexos de mensageiros químicos ou retirando do sangue do doador um tipo de célula chamada célula dendrítica, que normalmente ensina as células T a amadurecer e multiplicar-se prolificamente.

Acreditávamos poder simplificar o processo criando células dendríticas artificiais. Começando com minúsculos grãos magnéticos, ligeiramente menores que as células T, prendíamos à sua superfície duas proteínas que imitavam moléculas de células dendríticas. Quando misturados às células T em frascos de laboratório os grãos eram muito eficientes nas tarefas que deveriam cumprir. Reabastecendo os grãos a cada duas semanas podíamos manter uma colônia de células T ativas multiplicando-se fartamente por mais de dois meses e aumentando sua população em um trilhão de vezes.

Quando começamos a testar o método usando amostras de sangue retiradas de portadores de HIV surpreendeu-nos a descoberta de que as células T produzidas eram capazes de impedir de forma significativa – embora temporária – os avanços do HIV. Publicamos nossos resultados em junho de 1996 sem saber que o método dos grãos magnéticos usado para promover o crescimento das células T aumentava sua resistência às infecções do HIV. Mais tarde, no entanto, naquele mesmo ano uma pista importante finalmente ajudou a desvendar o mistério.
Uma porta aberta para a infecção

Enquanto desenvolvíamos nosso sistema de produção de células T outros pesquisadores descobriam uma falha importante no método de combate ao HIV. Logo no início da epidemia de aids, investigadores identificaram um pequeno número de pessoas altamente resistentes às infecções por HIV, mesmo tendo sido expostos ao vírus diversas vezes. No fim de 1996, num frenesi de publicações, vários laboratórios relataram que uma determinada proteína conhecida como CCR5, localizada na superfície das células T auxiliares e de algumas outras células, agia como uma porta aberta, facilitando a entrada do HIV. Além disso, os pesquisadores mostraram que pessoas para quem essa proteína faltava naturalmente não eram infectadas.

A ausência da porta decorre da anulação de nucleotídeos (letras A, T, C e G do alfabeto do DNA) no gene que codifica as proteínas da superfície da célula. A anulação resulta num encurtamento da proteína CCR5 que é incapaz de abrir caminho até a superfície da célula. Cerca de 1% dos caucasianos herdaram duas cópias desse gene defeituoso, conhecido como CCR5-Delta32, tornando suas células altamente resistentes a infecções por HIV. Mas a mutação é rara em americanos, asiáticos e africanos. Além dessa peculiaridade genética, as pessoas infectadas parecem saudáveis, embora possam ser mais vulneráveis ao vírus do oeste do Nilo.

As pessoas que herdaram apenas uma cópia do gene CCR5-Delta32 ainda são suscetíveis ao HIV mas, em geral, demoram mais tempo para passar da fase inicial da infecção aos estágios finais da doença. Investigadores mostraram que mensageiros químicos naturais chamados quimiocinas-beta conseguem bloquear um receptor CCR5 normal – tornando-o indisponível ao HIV. Na verdade, uma classe inteira de medicamentos anti-HIV baseia-se no bloqueio do receptor CCR5. Infelizmente é difícil manter todos os receptores CCR5 em todas as células onde se encontram continuamente protegidos, com drogas suficientes para não permitir a entrada do HIV em nenhuma delas. Além disso, o HIV pode sofrer mutação para evitar o bloqueio, e esses vírus ligeiramente alterados ainda podem usar a porta CCR5 para penetrar as células T.

A descoberta do papel do CCR5 na infecção por HIV ajudou a explicar por que as células T que produzimos artificialmente se mostraram resistentes. De alguma maneira a ativação das células T pelos grãos interrompeu a produção da proteína CCR5. Sem uma porta que funcionasse, o HIV não conseguia entrar nas células.

A essa altura discutíamos se seria possível juntar a descoberta do CCR5 ao nosso refinado método recém-criado de produção de células T, para propor um novo tratamento contra o HIV. Essa ideia levou a colaboração com Kristen Hege e Dale Ando, ambos na época numa empresa de biotecnologia, a Cell Genesys, localizada em São Francisco, a dar mais um passo: realizar testes clínicos em humanos para confirmar a segurança das células T geneticamente modificadas para descobrir e atacar células infectadas pelo HIV – células T que também tinham sido multiplicadas usando nossa técnica de grãos magnéticos. As células se mostraram seguras e sobreviveram por anos após a infusão. Mas as modificações genéticas específicas que estudamos tinham somente um efeito modesto na replicação do HIV nos pacientes. No final a Cell Genesys desistiu da empreitada.
Uma célula resistente ao HIV

Por volta de 2004, alguns anos depois de dois de nós mudarmos para a University of Pennsylvania, Ando veio nos visitar e propôs um segundo experimento. A nova empresa onde estava trabalhando, a Sangamo Bio-Sciences, havia acabado de desenvolver uma técnica para seccionar fitas de genes de DNA em determinados pontos selecionados. Esse método era completamente diferente e muito mais eficiente que outros porque permitia mirar numa seqüência específica de genes para edição. Anteriormente os pesquisadores não dispunham de métodos adequados para controlar quais genes ou seções de genes eram alterados.

A tecnologia da Sangamo, a que Ando se referia, dependia de dois tipos de proteínas para apagar uma seção de um gene que já estava no local. O primeiro tipo corresponde a proteínas dedos-de-zinco, moléculas que ocorrem naturalmente e prendem-se ao DNA durante a transcrição do gene – processo no qual a informação na molécula do DNA é convertida na molécula de RNA necessária para a síntese de uma proteína codifi cada. Os humanos produzem aproximadamente 2.500 proteínas dedo-de-zinco diferentes e cada uma delas prende-se a uma sequência diferente de nucleotídeos específicos na molécula de DNA.

Ao longo de anos, cientistas tentaram descobrir uma forma de projetar e construir artificialmente proteínas dedo-de-zinco capazes de aderir a qualquer sequência específica de DNA de interesse, por exemplo uma seção do gene CCR5. Ando propôs que a Sangamo criasse um conjunto personalizado de tesouras de DNA criando primeiro as proteínas dedo-de-zinco que se prenderiam a qualquer das extremidades da sequência a ser apagada. Depois, a cada uma dessas proteínas, os cientistas deveriam adicionar uma segunda, uma enzima chamada nuclease, capaz de seccionar os filamentos de DNA em duas partes. A parte do dedo-de-zinco desse complexo serviria para identificar as seções de DNA a serem seccionadas e a nuclease deveria recortar o material genético. Desenvolvendo os pares certos de dedos-de-zinco a Sangamo poderia mirar exatamente na seção de interesse do gene CCR5 – sem danificar acidentalmente outros genes. Uma vez que as nucleases modeladoras dos dedos-de-zinco estivessem presas à sequência de DNA de interesse, o próprio mecanismo de reparação da célula se incumbiria de concluir o processo. Esse mecanismo deveria reconhecer a interrupção e juntar os pedaços simples de DNA, retirando alguns nucleotídeos ou adicionando outros. Dessa forma, o próprio processo de reparação ajudaria a garantir que o gene seccionado seria incapaz de criar uma cópia ativa da proteína CCR5.

Depois que Ando concluiu sua proposta e deixou o laboratório, um de nós (June, que geralmente é muito otimista), virou-se para o outro e disse: “Certo, é assim que deve funcionar!”. Mas vale a pena tentar. Além de ser muito específico para a anulação do CCR5, o sistema dedo-de-zinco era sugestivo porque as proteínas precisam de pouco tempo para agir sem deixar traços residuais na célula.
Esperanças renovadas

Já havíamos obtido permissão da Agência de Alimentos e Medicamentos (FDA) e do Instituto Nacional de Saúde (NHI) para dar início aos testes seguros em humanos quando surgiram as notícias sobre o tratamento aparentemente bem-sucedido do paciente de Berlim – mais uma razão para pensarmos que a infusão de células T em genes
CCR5 modificados poderia significar um crescimento significativo do HIV no organismo dos pacientes. Em particular, Gero Hütter e seus colegas relataram que haviam conseguido realizar o que talvez fosse um experimento único. Um de seus pacientes, diagnosticado como HIV positivo por mais de dez anos mas com a doença controlada com drogas antivirais, desenvolveu leucemia mieloide aguda, não relacionada à infecção pelo HIV. Ele foi submetido a quimioterapia, mas o câncer reincidiu. Sem um transplante de medula óssea em que o sistema imune da pessoa (incluindo todas as células T) é basicamente recriados em outra pessoa, ela morreria.

Hütter pesquisou bases de dados europeias de potenciais doadores procurando pessoas compatíveis com os produtores de leucócitos antígenos humanos (HLA) de seu paciente. O HLA corresponde a um grupo de proteínas que o sistema imune utiliza para distinguir seus próprios tecidos daqueles de outras pessoas. A compatibilidade do tipo de receptor de transplantes é vital para evitar que as células transplantadas interpretem o novo hospedeiro como estranho e ataquem seus tecidos (condição conhecida como “doença enxerto contra hospedeiro”) e para evitar rejeição por quaisquer componentes residuais do sistema imune anterior do paciente.

Mas Hütter não parou aí. Ele esperava encontrar alguém com os marcadores HLA adequados, cujas células também contivessem naturalmente duas cópias da mutação CCR5-Delta32. Um transplante de medula óssea dessa pessoa certamente forneceria um receptor HIV positivo com um novo sistema inume resistente ao vírus que continuava ativo.

Curiosamente, depois de Hütter ter pesquisado as bases de dados e experimentado genes de mais de 60 potenciais doadores, encontrou um candidato que preenchia todos os requisitos (a pesquisa foi complicada pelo fato de a região HLA variar muito de uma pessoa para outra e os genes HLA e o gene CCR5 se encontrarem em diferentes cromossomos). Essa descoberta foi uma oportunidade promissora, considerando, em primeiro lugar, que poucas pessoas apresentam a mutação CCR5-Delta32 nas duas cópias de seu gene CCR5. Felizmente o paciente de Berlim também tinha um padrão HLA muito comum. (Para dar uma ideia de como essa combinação é rara, pesquisadores do mundo todo tentaram replicar o experimento alemão e ainda não encontraram ninguém com o conjunto certo de marcadores HLA e de mutações CCR5.)

No final, o paciente de Berlim precisou de dois transplantes de medula óssea do doador para curar a leucemia. Surpreendentemente, mais de cinco anos depois do transplante e mantendo-se continuamente sem qualquer terapia com drogas antivirais, os médicos não detectaram nenhum HIV no sangue, fígado, intestinos, cérebro, vasos linfáticos ou plasma sanguíneo do paciente, utilizando os exames moleculares mais sensíveis disponíveis.

Ninguém sabe se o HIV foi realmente eliminado de todos os tecidos do corpo do paciente de Berlim, atingindo o que é chamado de “cura esterilizadora”, porque o HIV pode introduzir seus genes nos cromossomos de várias células (ver “Afinal, a aids tem cura?”, por Mario Stevenson; SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL, dezembro de 2008), permitindo que permaneçam latentes por vários anos. Também não se sabe se com a destruição de todos os vírus do corpo o sistema imune é capaz de bloquear qualquer infecção, significando que está “funcionalmente curado”. De qualquer forma, o paciente não precisa mais tomar medicamentos antirretrovirais e está livre de vírus detectáveis. (Naturalmente, ele ainda precisa de medicação para manter o transplante da medula óssea sob controle.)

Infelizmente, o experimento alemão pode ser o único exemplo de cura da aids por transplante de medula óssea nos próximos anos. Não só a combinação adequada de HLA e de mutações genéticas do doador e receptor é extremamente rara, mas esse procedimento é muito caro (transplantes de medula óssea tem um custo mínimo de US$ 250 mil em nosso hospital), requer intenso tratamento quimioterápico, um transplante arriscado de medula óssea e tratamento contínuo pelo resto da vida com drogas antirrejeição. Na verdade, no caso do paciente de Berlim, os problemas se acumularam – infecção por HIV e leucemia –, além de ser um receptor de transplante. A maioria das pessoas que leva uma vida razoavelmente saudável e produtiva sob tratamento contra aids – apesar dos significativos efeitos colaterais e gastos pelo resto da vida – hesitaria em passar por situação similar. Naturalmente, como o paciente de Berlim desenvolveu uma leucemia fatal, ele não teve escolha.

Embora fôssemos salvos pelas descobertas de Berlim, também sabíamos que a anulação do CCR5 no sistema imune do doador pode não ter sido a única razão para o estado do paciente, aparentemente livre do HIV. Talvez o reservatório de partículas HIV latentes do paciente tenha se esgotado ao longo de anos de tratamento com drogas antirretrovirais. Ou talvez não tivesse sobrado nenhum HIV residual no paciente após seu sistema imune original ter sido destruído na preparação para o transplante. Ou talvez o processo agravante pelo qual passou o paciente de Berlim durante o tratamento – doença enxerto contra hospedeiro – também tenha destruído células remanescentes infectadas pelo HIV antes de a reação ser controlada via medicação. (Nenhuma compatibilidade HLA é sempre 100% perfeita, exceto entre gêmeos idênticos.) Certamente, o desaparecimento do CCR5 ainda é a explicação mais plausível para o sucesso do transplante e por isso continuamos entusiasticamente a investir em nossos experimentos.
Testes clínicos em andamento

Quando surgiram as notícias do paciente de Berlim, a Sangamo, cumprindo promessas anteriores, tinha desenvolvido um conjunto de nucleases dedo-de-zinco cujo alvo era um ponto próximo da seqüência mais importante do nucleotídeo 32 do gene CCR5. (Como o objetivo era desabilitar o CCR5, era secundário reproduzir exatamente a mutação genética que ocorria naturalmente. O mais importante era que a proteína resultante parasse de funcionar.) Com Elena Perez, então aluna de pós-doutorado do laboratório, tínhamos mostrado que, ironicamente, a própria infecção por HIV poderia ajudar a reestruturar o sistema imune para torná-lo mais resistente ao vírus. Nossos experimentos demonstraram que, mesmo quando células T – cujos genes CCR5 tinham sido desabilitados pelas nucleases dedo-de-zinco – estavam presentes, inicialmente em pequenas quantidades, nas culturas, as células alteradas eram capazes de repor e estabilizar a população de células T depois de serem expostas ao HIV. Mas células T não editadas que ainda continham receptores CCR5 eram destruídas pelo HIV. Em outras palavras, o HIV matava as células T vulneráveis, deixando para trás cada vez mais células T com deficiência de CCR5, que são exatamente as células resistentes ao HIV e por isso atuam como células imunes capazes de proteger contra infecções.

Nossos resultados preliminares em teste mais seguros em humanos também foram encorajadores. Sob a supervisão de Pablo Tebas, médico que liderava os testes em Filadélfia, o primeiro paciente recebeu sua reinfusão de células T modificadas com CCR5 em agosto de 2009. Desde então, tratamos mais 11 voluntários HIV positivos num estudo patrocinado pelo NIH.

Há apenas alguns anos a ideia de desenvolver terapias seguras, eficazes e mais baratas que controlassem o vírus por longos períodos, sem necessidade de medicamentos, era uma possibilidade remota com que poucos ousavam sonhar. Mesmo se nossas nucleases dedo-de-zinco, criadas sob medida para o paciente, não levarem à cura, acreditamos que poderão estar mais perto que qualquer um já chegou de vencer o HIV em 30 anos.