O documento discute as etapas e considerações no desenvolvimento de vacinas, incluindo: (1) o processo complexo envolve várias etapas com o objetivo de licenciar um produto seguro, imunogênico e efetivo; (2) a pesquisa e desenvolvimento envolve definir o antígeno-alvo e método de entrega, e testes em modelos animais; (3) a produção do antígeno requer análise correta dos parâmetros e consistência.

1. Desenvolvimento de Vacinas
Etapas e Considerações
Prof. Ricardo Portela

2. Desenvolvimento de VacinasDesenvolvimento de Vacinas
Processo complexo- várias etapas
O objetivo final é o licenciamento de um
produto seguro, imunogênico e efetivo
Um produto produzido de forma
consistente, o mais rápida possível e barata.

3. Pesquisa e Desenvolvimento de Vacinas
• Se a infecção natural resulta em proteção…
– Mimetizar a resposta natural ao máximo
possível!
• Se a infecção natural não é resolvida pelo
sistema imune do hospedeiro…
– Se prepare para um longo e difícil programa…

4. Se você vai começar hoje…
• Definir o seu antígeno alvo! Antigen discovery
• Método de delivery do antígeno:
– Vírus vivo atenuado
– Vacina de DNA
– Proteína recombinante
– Vetor viral
• Forma de fabricação de antígeno definida:
– Células mamíferas, ovos embrionados, fungos, bactérias, células de
inseto…

5. Se vamos começar a produzir o
antígeno…
• Análise correta de seus parâmetros
• Consistência da produção de antígeno:
– Estabilidade
– Pureza
– O quanto de variabilidade é aceitável?

6. Como analisar o que está sendo feito?
• Validação dos ensaios de análise
– Sensibilidade, limites de detecção, quantificação
– Reprodutibilidade, repetitividade
– Reagentes, operadores, tempo…
• Equipamento associado deve ser todo
validado
– Software, hardware, equipamentos físicos…

7. De 1775 a 1925 3 vacinas em 150 anos 1 vacina / 50 anos
De 1925 a 1990 16 vacinas em 165 anos 1 vacina / 4 anos
De 1990 a 2000 10 vacinas em 10 anos 1 vacina / 1 ano
P&D em Vacinas!
Desenvolvimento em ascensão!

8. P&D em Vacinas!
Desenvolvimento em ascensão!
Já provados:
• Glicoconjugados
• Proteínas Recombinantes
(Moraxella, HSV, HPV)
• Virus atenuados empiricamente
(RSV, Rotavirus)
• Virus como vetores
(Influenza)
• Adjuvantes
(AlPO4)
Novos:
• Engenharia genética para atenuação
de MO
• Adjuvantes e Imunopotenciadores
(Citocinas, Saponinas, Lipossomas,
produtos bacterianos)
• Peptídeos sintéticos
• (HIV, TB, Malaria, Alzheimer’s)
• Vacinas de DNA (HIV, Cancer)
• Sistemas de delivery / carreadores
(Minireplicons, eletroporação…)

9. Desenvolvimento de Vacinas – Approach tradicional
R&D
Pre-
Clinical
Fase 1 Fase 2 Fase 3 Aprovação
Para o
Mercado
Estudos Clínicos
6.5Anos 7
TOTAL: 15 anos
1.5

10. Estratégia de Desenvolvimento – Approach Animal
P&D
Pre-
Clinica
Fase 1 Fase 2 Fase 3
Aprovação
Para o
Mercado
TOTAL: Descohecido
Estudos de Eficáia animal

11. Pesquisa e Desenvolvimento
Identificar
Antígeno
Produzir
Antígeno
Testes
em
animais
Proof of
Concept
Fase I III Aprov
x
Registro/
Mercado
x
10-20M$ 50-100M$ 500-1B$
x x
1-10 anos 2-3anos 2-4 yrs ≥ 1 yr
x
Linha de Produção
Facilities
II
Pesquisa per se
Desenvolvimento Pré-Clínico
Desenvolvimento
Clínico

12. Desenvolvimento de Vacina
Fase 0a
Discovery per se
Fase 0b
Pesquisa transicional
Fase 0c
Pesquisa não-clínica
Estágio de Desenvolvimento:
A. Discovery e estágios Pré-Clínicos
B. Fases Clínicas / Estágios
i. Fase I
ii. Fase II
iii. Fase II
iv. Fase IV

13. Fase 0a: Discovery per se
• Pesquisador identifica um possível candidato a nova vacina
• Identificação de sinais que podem indicar um potencial
imunogênico
• Ideia pode vir de:
– Observação direta e pessoal
– Literatura científica
– Conhecimento de práticas tradicionais
– Screening sistemático
• O processo de pesquisa pode progredir lentamente; o
pesquisador pode encontrar obstáculos e resultados
inconclusivos

14. Fase 0b: Pesquisa Transicional
• Pesquisador tenta caracterizar o princípio ativo
principal de um extrato, p. ex.
• Investigações em como produzir e analizar
finamente o princípio ativo
• Experimentação biológica com relação às suas
ações em células e tecidos

15. Fase 0c:
Pesquisa não-clínica
• Testes biológicos em sistemas celulares, tecidos para obter
evidências de eficácia – princípio de prova – proof of principle
• Estudos rigorosos e controlados com modelos biológicos
– Indica se ou não o princípio é biologicamente ativo
– Indica se é passível para utilização na espécie alvo
• Há de se ter um fornecimento suficiente e bem caracterizado de
provas

16. Justificar a
aplicabilidade do uso
de modelos animaos
Imunidade protetora correlata?
Ponte para a resposta em humanos!
Suporte para a seleção da dose efetiva em
humanos
Demonstrar consistência de
fabricação – controle de mudanças

17. Considerações para o uso e seleção de modelos animais
• Espécie
– Susceptibilidade ao patógeno pela via de exposição indicada para a vacinação
• Similaridade de resposta imune
– Similaridade de doença e patogênese
– Similaridade de Ativação da Resposta Imune
• Objetivos do estudo
• Manipulações requeridas
• Custo
• Facilidade de espaço e nível de biossegurança
• Disponibilidade de animais

18. Estudos Não-Clínicos Vacinais
 Caracterização do produto
 Atenuação (organismos vivos)
 Inativação / Reversão
 Ausência de contaminantes
 Pirogenicidade
 Potência, imunogenicidade
 Desafio / Estudos de Proteção (modelo animal)
 Estudos de toxicidade

19. Exemplo
Fase 0a
Discovery per se
Fase 0b
Pesquisa Transicional
Fase 0c
Pesquisa não-clínica
Um pesquisador sabe
que uma população
determinada usa uma
erva local como forma
de prevenção de
determinada doença,
Mas a erva contém
vários compostos de
interesse, dos quais
muitos podem ser o
princípio ativo
Isolamento do
princípio ativo, e
explorações quanto
as suas possíveis
açóes biológicoas em
células e tecidos.
Métodos de
produção e análise
dos compostos.
Estudos de ligação a
receptores e ativação
da resposta em
modelo animal

20. Exemplo: O caso da Malária
Modelos animais
Segurança,
imunogenicidade,
tolerância, eficácia
Segurança , tolerância,
imunogenicidiade
Humanos voluntários não
imunes em áreas não
endêmicas.
Voluntários humanos e
desafio não patogênico
experimental
Fase IIa: voluntários não imunes
Phase IIb: Voluntários imunes
Eficiência vacinal, eficácia,
segurança, tolerância, aceitação
Residentes em áreas
endêmicas. Grupos especiais
pequenos.
Residentes em áreas
endêmicas. Grupos grandes,
grandes comunidades
Desafio natural
Eficiência vacinal, eficácia,
segurança, tolerância, aceitação
Eficiência vacinal,
eficácia, segurança,
tolerância, aceitação
Estratégia vacinal
FASE 0
Pre-clinica
FASE 1
Clinica
FASEII
Clinica
FASE III
FASE IV

21. DESENVOLVER QQUER VACINA É DIFÍCIL
Pode levar de 10 a 20 anos para se desenvolver
uma vacina, com custo de milhares de milhões
de dólares.
Fase 4
Fase 3
Fase 1
Pré-clinicaLaboratório
Fase 2

22. Como definir a eficácia de uma vacina?
• 3 abordagens principais:
– Resultados de ensaios clínicos (vacinação/desafio)
– Parâmetros de resposta imune (se aceitável para
determinada doença)
– Modelos animais de teste, se aceitável (Animal
Rule)

23. Como definir a eficácia de uma vacina?
• Dois trials vacinais com resultados coerentes
são suficientes para determinar a eficácia de
uma vacina – standard
• Um trial pode ser suficiente, se os resultados
são claramente negativos
• Dados robustos – multicentro!

24. Primeira Fase
Ênfase em segurança
– Caracterização da fonte
– Matérias primas
caracterizadas
– Teste e limpeza de
impurezas
– Descrição do processo
de produção
– Desenvolvimento de
ensaios
– Formulação
– Qualidade
Segunda Fase
Avaliação científica
– Desenvolvimento de
ensaios
– Aumento de
Estabilidade
– Formulação
continuamente
desenvolvida
– Caracterização do
produto final
– Controle de pontos
críticos
– Padrões de referência
– Qualidade
Terceira Fase
Controle e Validação
– Otimização do processo
– Validação do processo e
do ensaio
– Especificações
– Consistência da
produção de cada lote
– Qualidade
Desenvolvimento do Processo de Produção

25. Pontos Críticos a Serem Considerados
•Como a doença no modelo animal e compara com a
doença em humanos? Todos os processos patogênicos
mais importantes são considerados?
•Demonstrar a correlação da proteção em humanos
com a proteção em animais.
•O mecanismo de proteção está claramente definido?

26. Pontos Críticos a serem considerados
•Existem ensaios de validação disponíveis?
•O material a ser usado em desafio foi bem
caracterizado e tem via de administração e dosagem
determinados?
•Como a proteção é definida?
•Existem subtipos a serem considerados?
•Considerações estatísticas corretas?

27. 27
1967 1985 1989 19951976
Johnson
1963 - 69
Nixon
1969 - 74
Ford
1974 - 77
Carter
1977 - 81
Reagan
1981 - 89
Bush
1989 - 93
Clinton
1993 - 01
John Massab descreve virus
Influenza atenuado Primeoros estudos
Humanos 6:2 CAIV
Estudos de
eficácia
CAIV/TIV
Primeiro trial com
FluMisttm
2003
Bush, “W”
2001-
Exemplo:
Vacina viva para Influenza
FDA VRBPAC
Review - #1
FDA VRBPAC
Review - #2
Licença
6/17/03
Formação
da
Empresa

28. Vacinas Virais

29. Vacinas Bacterianas

30. Vacinas para Fungos (possíveis alvos)

31. E como chegar lá…
Stage 4 Review
Proof of Concept
Stage 0
Product &
Process Definition
Stage 1A
Dose &
Scale Definition
Stage 1B
Proof of Efficacy &
Manufacturability
Stage 2
WMA
Preparation
Stage 3
License &
Launch
Stage 4
Marketing
Clinical/Regulatory
Process
Analytical Assays
Serology Assays
Product Definition,
Packaging & Stability
Supply / Production
Marketing
Needs Report
Pre-Launch Strategy
Worldwide
Marketing
Plan
Proof of
Concept-
Clinicals
Product, Process and Formulation Development
Process Support
and
Optimization
Validate
Potency,
Safety &
Ster. Assay
Validate Raw Material,
Stability and Release Assay
Evaluate Assay
Performance
Develop & Evaluate High
Throughput Serology Assay
Manufacturing
Feasibility
Studies
Economic
Feasibility
Assessment
Mfg..
Strategy
Prepare Prelim.
Eng.. & Basis of
Design
Inspection
Preparation
Prepare Lab
Lots for POC
Clinicals
Prepare Pilot
Lots for Dose
Ranging
Prepare
Phase 3
Quality Lots
Prepare
Consistency
Lots
Prepare Launch Quantities of Vaccine
Start Stage 0 Stage 0 Review Stage 1A Review Stage 1B Review Stage 2 Review Stage 3 Review
Dose Defined
Regulatory
Assessment
Proof of Concept
Bridging Studies
Dose Ranging
Studies
Process Assessment-
Clinicals Efficacy Studies
Consistency Studies
Scale Defined
LPO
Submit
IND
Prepare WMA
Support WMA &
Extend Expiry
First Sale
Release WMA Approval
Product, Process &
Formulation Finalized
Kit Vendor Development of Serology Assays Capable of Evaluation Post-Vaccination and Post-Disease Seroconversion
ID
Parameter
for POC
Clinicals
Stage 1
Anal.&
Process
Plan
Spec.. Strategy & Rationale
Validate In-Process and
Product Characterization
Assays
Update Spec. Strategy
& Rationale
Transfer Assays
Update Spec. Strategy
& Rationale
Update Spec. Strategy
& Rationale
Detail
Design
Order
Equipment
Build and Validate
Facility
Statement of
Interest (SOI)
RMC
Approval
Facilities
Early Research
Stability
Experiments Preliminary Product &
Packaging Definition
Probe & Clinical Lot Stability Studies
Pilot Lot
Stability Studies
Final Product
& Primary
Package Definition
Post-Launch Product and
Packaging Support
Filling and Packaging Development
Launch and Annual
Stability Studies
Full Scale Lot Stability Studies
Market Container Stability Studies
Final Secondary
Package Definition

32. The eight Millennium Development Goals By WHO
•MDG 1: To eradicate extreme poverty and hunger
•MDG 2: To achieve universal primary education
•MDG 3: To promote gender equality
•MDG 4: To reduce child mortality
•MDG 5: To improve maternal health
•MDG 6: To combat HIV/AIDS, malaria, and other diseases
•MDG 7: To ensure environmental sustainability
•MDG 8: To develop a global partnership for development