A caixa de ferramentas de microbiologia inclui técnicas para induzir mutações em vírus que dão aos micróbios novos poderes.
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| Vírus Ebola infectando uma célula hepática humana por meio de endocitose. O vírus foi batizado em homenagem a um rio na República Democrática do Congo, onde foi descoberto pela primeira vez em 1976. É um vírus RNA da família Filoviridae conhecido por causar a doença frequentemente fatal febre hemorrágica Ebola. |
Os cientistas realizam essas manipulações por vários motivos, incluindo o desejo de entender como os micróbios escapam da detecção por nosso sistema imunológico.
Mas adicionar capacidade a um patógeno traz riscos óbvios, especialmente se esse “ganho de função” envolver maior virulência ou infecciosidade. Fugir de um laboratório, por acidente ou projeto, é uma possibilidade.
Então, por que fazer isso?
Alguns pesquisadores argumentam que o trabalho pode oferecer uma amostra do que um vírus pode fazer antes de entrar no mundo natural e representar uma ameaça para as pessoas.
A controvérsia sobre a pesquisa de ganho de função gerou artigos acadêmicos, conferências e até uma moratória em 2014, quando o governo dos EUA suspendeu o financiamento por três anos até que medidas pudessem ser tomadas para garantir a segurança do procedimento. O debate sobre os experimentos de ganho de função continua nas últimas fases da pandemia, à medida que os pensamentos se voltam para o "próximo" ou um possível segundo ato para COVID-19. Os formuladores de políticas científicas devem lutar para definir os raros casos em que os benefícios dos experimentos que aumentam a capacidade de um vírus de sobreviver e florescer em hospedeiros humanos superam quaisquer riscos.
Discussões densamente técnicas freqüentemente se atolam sobre a própria definição de ganho de função. Recentemente, a semântica esteve na frente e no centro do debate sobre se o trabalho financiado pelo National Institutes of Health no Wuhan Institute of Virology (WIV) na China constituía uma pesquisa de ganho de função, uma afirmação negada pela agência dos EUA. O WIV também tem sido o foco de uma disputa reavivada sobre se o SARS-CoV-2, o vírus que causa o COVID-19, escapou de suas instalações.
Aqui estão algumas respostas básicas para perguntas sobre por que um termo técnico obscuro agora recebe tanta atenção.
O que é ganho de pesquisa de função?
Técnicas para melhorar algum aspecto do funcionamento de um organismo são comuns em pesquisas e aplicadas a tudo, desde camundongos até sarampo . Uma aplicação típica dessa abordagem é ajustar genes de camundongos para gerar mais de uma proteína que limita a deposição de gordura .
Mas esse não é o tipo de estudo de ganho de função que levanta preocupações entre cientistas e reguladores. As práticas de alto risco são aquelas que criam mutações para examinar se um patógeno se torna mais contagioso ou letal como meio de estimar ameaças futuras.
Alguns especialistas reconhecem as diferenças críticas entre os dois tipos de estudos. Um termo proposto para representar o subconjunto mais ameaçador desta pesquisa é “patógenos pandêmicos em potencial”, diz Marc Lipsitch, professor de epidemiologia da Escola de Saúde Pública Harvard TH Chan. Essa frase “destaca o nome e o motivo da preocupação”, acrescenta ele. Ele não pegou no uso comum, no entanto, retornando apenas cerca de 8.500 resultados em uma pesquisa do Google, em comparação com 13,4 milhões para "ganho de função".
Fazer essa distinção é importante por alguns motivos, diz Lipsitch. Quando o governo dos Estados Unidos impôs a moratória de 2014 sobre a “pesquisa de ganho de função”, alguns dos estudos afetados não apresentavam nenhum risco óbvio de deflagrar uma pandemia.
Qual é o objetivo desta pesquisa?
Saber o que torna um micróbio mais perigoso permite a preparação de contra-medidas, diz Lipsitch, que é um dos 18 signatários de uma carta de 14 de maio, publicada na Science, que pede a investigação de um transbordamento de laboratório SARS-CoV-2 como um dos vários possíveis explicações para as origens da pandemia COVID-19. Ele aponta as dificuldades de estudar vírus para o desenvolvimento de vacinas e tratamentos sem fazer experimentos em camundongos ou em outros animais não humanos. Há, diz Lipsitch, um “caminho direto de fazer essa pesquisa para obter benefícios de saúde pública”, permitindo um equilíbrio entre riscos e benefícios potenciais.
A versão mais arriscada da pesquisa de ganho de função cria vírus com habilidades que eles não possuem na natureza.
Em dois estudos separados em 2011, cientistas famosos e controversos fizeram exatamente isso com o vírus da gripe H5N1, ou “gripe aviária”, resultando em uma versão capaz de transmissão aérea entre furões. O vírus que ocorre naturalmente não tem essa capacidade. Tornar a transmissão de mamífero para mamífero mais fácil disparou o alarme e desencadeou a discussão de uma moratória nos Estados Unidos.
Em 2015, os pesquisadores desenvolveram um patógeno híbrido que combinou características do vírus SARS original (SARS-CoV) que infectou humanos no início dos anos 2000 com o de um coronavírus de morcego.
A maioria dos coronavírus de morcegos não pode infectar as células que revestem o trato respiratório humano. Este experimento pretendia simular o que aconteceria se uma terceira espécie servisse como um tanque de mistura para o morcego e os vírus humanos trocarem material genético. O resultado foi um patógeno que pode entrar nas células humanas e também causar doenças em camundongos. As reações a este trabalho foram polarizadas, conforme demonstrado por especialistas citados em um artigo de 2015 na Nature: um disse que tudo o que a pesquisa fez foi criar um “risco novo e não natural” entre a multidão que já existe, enquanto outro argumentou que mostrava o potencial para este vírus de morcego se tornar um “perigo claro e presente . ”
Especialistas neste último campo argumentam que os estudos de vírus de ganho de função podem pressagiar o que vai acontecer na natureza.
Acelerar as coisas no laboratório dá aos pesquisadores evidências em primeira mão sobre como um vírus pode evoluir. Essas percepções podem gerar previsões sobre comportamentos virais futuros, a fim de ficar um passo à frente desses patógenos.
Esse cálculo deve ser feito caso a caso, diz Lipsitch. “Não existe uma resposta que sirva para todos”, acrescenta. Mas a questão chave a ser abordada neste cálculo complexo é "Este trabalho é tão valioso para a saúde pública que ofusca o risco para a saúde pública ao fazê-lo?"
Lipsitch foi “muito franco”, como ele mesmo diz, sobre o estudo dos furões da gripe e liderou o esforço para a moratória de 2014 em trabalhos semelhantes de ganho de função. “Fiz isso porque pensei que precisávamos ter uma contabilidade real dos benefícios e riscos”, diz ele. “Eu achava que os benefícios eram muito pequenos e ainda tenho essa opinião.”
A moratória foi suspensa em 2017. Um painel de revisão do governo dos EUA aprovou posteriormente a retomada do financiamento para mais estudos de laboratório envolvendo modificações de ganho de função dos vírus da gripe aviária em furões. As condições das aprovações, de acordo com relatórios, incluíram medidas de segurança aprimoradas e requisitos de relatórios.
Quanto ao SARS-CoV-2, o vírus de interesse mais urgente no momento, o NIH divulgou uma declaração em 19 de maio de que nem a agência nem seu Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas “jamais aprovaram qualquer subsídio que teria apoiado 'ganho pesquisa de função 'em coronavírus que teriam aumentado sua transmissibilidade ou letalidade para humanos. ”
Quais são os riscos?
As previsões baseadas em estudos de ganho de função podem ser hipotéticas, mas as violações de laboratório nos EUA não. Violações graves são incomuns e quase nunca resultam na liberação de um patógeno na comunidade . Mas 2014 mostrou por que o erro humano pode ser o maior curinga no planejamento desses experimentos.
Vários acidentes de laboratório naquele ano colocaram pesquisadores em perigo e geraram ondas de inquietação. Esses incidentes não foram contratempos de ganho de função, mas demonstraram as ameaças potenciais representadas por um laboratório de biossegurança - seja por negligência ou improbidade. Em 2014, cerca de 75 funcionários baseados em Atlanta nos Centros dos EUA para Controle e Prevenção de Doenças aprenderam sobre sua potencial exposição ao antraz depois que as práticas de segurança foram ignoradas. Além disso, vários frascos há muito esquecidos de varíola liofilizada - um patógeno que há muito se pensava ser armazenado em apenas dois lugares, um na Rússia e outro nos Estados Unidos - apareceram durante uma limpeza de armazenamento refrigerado no NIH naquele ano.
E o CDC voltou a ser notícia um mês depois, depois de enviar frascos de um vírus influenza relativamente benigno contaminado com o vírus da gripe aviária, muito mais mortal, H5N1 . A possível razão, conforme relatado na Science, era que um pesquisador estava "sobrecarregado e com pressa para fazer uma reunião de laboratório."
Michael Imperiale, professor de microbiologia e imunologia e vice-presidente associado de pesquisa e conformidade da Universidade de Michigan, foi coautor de um editorial de 2020 sobre estudos de ganho de função que dizia que a chave para planejá-los é ter mecanismos adequados para afastar as ameaças de dano acidental ou intencional. “Se os procedimentos de biossegurança adequados estiverem em vigor e a contenção adequada for usada, os riscos podem ser mitigados substancialmente”, diz ele. Os laboratórios de nível 4 de biossegurança (BSL-4) têm as maiores precauções de contenção em vigor, e os EUA têm atualmente 13 ou mais dessas instalações planejadas ou em operação . A pesquisa sobre o novo coronavírus é conduzida em laboratórios um degrau abaixo: BSL-3 .
Em seu editorial, Imperiale e seu co-autor Arturo Casadevall, editor-chefe da mBIO , escreveram que até mesmo prever o nível de ameaça de um lançamento acidental é difícil. Após a publicação dos estudos de transmissão de ferret para furão do H5N1 modificado, dois grupos tentaram prever o que teria acontecido se o vírus tivesse escapado para a população humana. Uma equipe, Imperiale e Casadevall escreveram, previu um “nível extremamente alto” de transmissão. O outro, de um dos laboratórios envolvidos no trabalho furão-influenza, concluiu o contrário.
No contexto da pandemia COVID-19, escreveram os autores do editorial, a origem de um patógeno - seja da natureza ou de um laboratório - não muda a forma como o mundo deve se preparar para responder a ele. Mas os experimentos de ganho de função devem ser regidos pela transparência no planejamento da pesquisa, uma “rededicação” à biossegurança e um forte programa de vigilância para capturar violações.
Quais técnicas alternativas estão disponíveis para testar uma potencial ameaça viral?
Se um vírus já passou de um hospedeiro animal para humanos, a pesquisa de ganho de função pode ser desnecessária, diz Imperiale. “Nesses casos, pode haver modelos animais que sirvam como substitutos úteis para humanos” nos testes de efeitos do vírus, diz ele.
Os pesquisadores também podem testar a capacidade das proteínas do vírus de interagir com diferentes tipos de células. O software pode prever como essas proteínas podem interagir com vários tipos de células ou como suas sequências genéticas podem ser associadas a características específicas do vírus. Além disso, se os pesquisadores usarem células em uma placa de laboratório, os vírus podem ser projetados para não se replicar.
Outra opção é a pesquisa de perda de função . Usar versões de um vírus com menos potencial patogênico é outra maneira de desvendar os segredos desse micróbio. Ainda assim, as formas altamente patogênicas podem ser bastante diferentes de suas contrapartes menos ameaçadoras - por exemplo, elas podem diferir na frequência com que se replicam - possivelmente limitando a utilidade de tais estudos.
Texto original de:
Emily Willingham é escritora de ciências com Ph.D. em biologia. Ela é autora de Phallacy: Life Lessons from the Animal Penis (Avery, an 2020) e The Tailored Brain: From Ketamine, to Keto, to Companiency, A User Guide to Feeling Better and Thinking Smarter, que será publicado pela Basic Books em Dezembro de 2021.
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