Por meio de uma colaboração entre o University College London, o Wellcome Sanger Institute e o Imperial College London, no Reino Unido, nos propusemos a responder a essa pergunta usando o primeiro “ensaio de desafio” controlado para COVID-19 no mundo, no qual os voluntários foram deliberadamente expostos ao SARS-CoV-2, o vírus que causa a COVID-19, para que este processo pudesse ser estudado em detalhes.

Voluntários saudáveis não vacinados, sem histórico prévio de COVID-19, foram expostos - por meio de um spray nasal - a uma dose extremamente baixa da cepa original do SARS-CoV-2.

Os voluntários foram então monitorados de perto em uma unidade de quarentena, com testes regulares e amostras coletadas para estudar sua resposta ao vírus em um ambiente altamente controlado e seguro.

Para nosso estudo mais recente, publicado na revista Nature, coletamos amostras de tecido localizado no meio do caminho entre o nariz e a garganta, bem como amostras de sangue de 16 voluntários. Essas amostras foram coletadas antes de os participantes serem expostos ao vírus, para nos fornecer uma medição de linha de base, e depois em intervalos regulares.

Em seguida, as amostras foram processadas e analisadas com a tecnologia de sequenciamento de célula única (single-cell sequencing), que nos permitiu extrair e sequenciar o material genético de células individuais. Com essa tecnologia de ponta, pudemos acompanhar a evolução da doença em detalhes sem precedentes, desde antes da infecção até a recuperação.

Para nossa surpresa, descobrimos que, apesar de todos os voluntários terem sido cuidadosamente expostos à mesma dose exata do vírus da mesma maneira, nem todos acabaram testando positivo para a COVID-19.

De fato, conseguimos dividir os voluntários em três grupos distintos de infecção. Seis dos 16 voluntários desenvolveram COVID-19 leve típica, testando positivo por vários dias com sintomas semelhantes aos de um resfriado. Nós nos referimos a esse grupo como o “grupo de infecção sustentada”.

Esquema destacando o experimento do estudo e os três grupos distintos de infecção observados, com as principais características de cada um. Kaylee B. Worlock., fornecido pelos autores, criado com Biorender.com

Dos dez voluntários que não desenvolveram uma infecção contínua, o que sugere que eles conseguiram combater o vírus logo no início, três desenvolveram uma infecção “intermediária”, com testes virais únicos positivos intermitentes e sintomas limitados. Nós os chamamos de “grupo de infecção transitória”.

Os últimos sete voluntários permaneceram negativos nos testes e não desenvolveram nenhum sintoma. Esse foi o “grupo de infecção abortada”. Essa é a primeira confirmação de infecções abortadas, que antes não eram comprovadas.

Apesar das diferenças nos resultados da infecção, os participantes de todos os grupos compartilharam algumas respostas imunes específicas, inclusive naqueles cujos sistemas imunes impediram a infecção.

Quando comparamos os tempos da resposta celular entre os três grupos de infecção, observamos padrões distintos. Por exemplo, nos voluntários transitoriamente infectados, nos quais o vírus foi detectado apenas brevemente, observamos um acúmulo forte e imediato de células imunes no nariz um dia após a infecção.

Isso contrastou com o grupo de infecção sustentada, no qual foi observada uma resposta mais tardia, começando cinco dias após a infecção e, possivelmente, permitindo que o vírus se instalasse nesses voluntários.

Nas pessoas no grupo de infecção transitória, conseguimos identificar células estimuladas por uma importante resposta de defesa antiviral tanto no nariz quanto no sangue. Essa resposta, chamada de “resposta de interferon”, é uma das maneiras pelas quais nosso corpo sinaliza ao sistema imune para que ajude a combater um vírus e outras infecções.

Ficamos surpresos em descobrir que essa resposta foi detectada no sangue antes de ser detectada no nariz, o que sugere que a resposta imune se espalha muito rapidamente a partir do nariz.

Por fim, identificamos um gene específico, chamado HLA-DQA2, que foi expresso (ativado para produzir uma proteína) em um nível muito mais alto nos voluntários que não desenvolveram uma infecção sustentada e, portanto, poderia ser usado como um marcador de proteção.

Portanto, talvez possamos usar essas informações e identificar aqueles que provavelmente estarão protegidos contra a COVID-19 grave.

Essas descobertas nos ajudam a preencher algumas lacunas em nosso conhecimento, apresentando um quadro muito mais detalhado sobre como nossos corpos reagem a um novo vírus, especialmente nos primeiros dias de uma infecção, o que é crucial.

Podemos usar essas informações para comparar nossos dados com outros dados que estamos gerando atualmente, especificamente quando “desafiamos” os voluntários a outros vírus e cepas mais recentes da COVID-19.

Diferentemente deste nosso último estudo, esses estudos incluirão principalmente voluntários que foram vacinados ou infectados naturalmente, ou seja, pessoas que já têm alguma imunidade.

Nosso estudo tem implicações significativas para futuros tratamentos e desenvolvimento de vacinas. Ao comparar nossos dados com voluntários que nunca foram expostos ao vírus com aqueles que já têm imunidade, poderemos identificar novas formas de induzir a proteção e, ao mesmo tempo, ajudar no desenvolvimento de vacinas mais eficazes para futuras pandemias. Em essência, nossa pesquisa é um passo em direção a uma melhor preparação para a próxima pandemia.