Tijdlijn MERS-coronavirus: van ontdekking tot vaccin

Hoe ontdek je een nieuw virus zoals MERS (Middle East Respiratory Syndrome coronavirus) en ontwikkel je medicijnen en een vaccin ertegen. Een blik op de toolbox aan genomics, proteomics en bioinformatics van Virgo in de praktijk.

9 februari 2016

In 2012 is het MERS-coronavirus ontdekt. In Saoedi-Arabië was één patiënt overleden. Hoe stel je vast dat zo’n onbekend virus nieuw is? Viroloog Bart Haagmans van Erasmus MC: “Met specifieke testen, voor bekende virussen, vind je dan niks. Maar met een grofmaziger moleculaire test kun je kijken met welke virusfamilie je te maken hebt.”

Virussen kun je onderbrengen in families die een groot deel van hun genoom delen, bijvoorbeeld de manier waarop ze zich laten reproduceren door een cel. Dat ligt op sterk geconserveerde genen die bij alle familieleden hetzelfde zijn.

Met zo’n grofmazige test ga je op zoek naar dit soort genen om nieuwe varianten te vinden van virussen die al bekend zijn. Het onbekende virus bleek een lid van de coronafamilie, waartoe ook SARS behoort. Deze virussen veroorzaken vormen van verkoudheid.

Vleermuizen

Toen de onderzoekers een stukje viraal genoom vermenigvuldigden en de sequentie bepaalden, zagen ze in de RNA-volgorde veel overeenkomsten met een coronavirus in vleermuizen, maar níet met de menselijke coronavirussen die bekend waren. “Dan ziet het ernaar uit dat je een nieuw coronavirus hebt gevonden”, concludeert Haagmans. Vervolgens brachten de onderzoekers het hele genoom van het virus in kaart, en ontwikkelde de Universiteit van Bonn in Duitsland samen met het Erasmus MC een specifieke moleculaire test om het virus aan te tonen, gebaseerd op een uniek en daardoor onderscheidend deel van het genoom.

Krans

Op coronavirussen – ‘corona’ is Latijn voor kroon of krans – zit een krans van uitsteeksels: eiwitten die kunnen binden aan receptoren op menselijke en dierlijke cellen. Als zo’n viraal eiwit bindt aan een receptor, kan het virus de cel binnendringen en versmelt het met de cel. Het genoom van het virus komt vrij en de cel begint nieuw virus te maken. Als een virus nog maar bij één of twee patiënten is aangetroffen, moet het haast wel zijn ‘overgesprongen’ van een dier. Om verder te begrijpen hoe dat virus zich verspreidt – en hoe het overspringt van een dier naar een mens – moet je weten welke dieren geïnfecteerd worden door het virus.

Antistoffen

Een van de manieren om daar achter te komen is de receptor te identificeren die het virus gebruikt om de cel binnen te komen. Dat kan informatie geven over diersoorten die het virus bij zich kunnen dragen. Die dieren zullen antistoffen tegen onder meer dat specifieke virale bindingseiwit hebben aangemaakt. Als je weet hoe dat eiwit eruitziet, kun je een test ontwikkelen om die antistoffen aan te tonen en kan je die informatie ook gebruiken om de receptor op te sporen. Haagmans: “De interactie van die antistoffen met het virus is zo specifiek, dat geeft bijna zeker aan dat het dier in aanraking is geweest met het virus.”

Receptor

Het MERS-coronavirus blijkt het menselijke en dierlijke eiwit DPP4 te gebruiken als receptor. Het zit op de buitenkant van cellen in bijvoorbeeld de longen, maar ook in de nieren, darmen en op cellen van het immuunsysteem. Dit cellulaire eiwit is de sleutel waarmee het virus de cel binnendringt. Haagmans: “De receptor geeft je inzicht in de manier waarop het virus je ziek maakt, waar het naartoe kan, en wat potentiële aangrijpingspunten zijn van het virus. En doordat je weet hoe die receptor er bij verschillende dieren uitziet, kun je kijken of die dieren ook gevoelig zijn.” Uiteindelijk blijken dromedarissen antistoffen te hebben tegen het virus. Zij zijn de bron.

Vaccin

Haagmans: “Als je die interactie van het virus met de receptor verder bestudeert, geeft dat je informatie over de manier waarop je die interactie kan blokkeren. Met die kennis kun je vaccinkandidaten ontwikkelen. Als je bijvoorbeeld weet welk eiwit van het virus bindt aan de receptor, kun je dat gebruiken als een vaccin om antistoffen op te wekken.” Dat zijn dezelfde antistoffen die mensen en dieren die een infectie hebben doorgemaakt zelf ook aanmaken. Die antistoffen blokkeren de binding van het virus aan de receptor, ze plakken eigenlijk op het virus waardoor dat niet meer kan binden en cellen niet meer kan infecteren. “Je kunt zo’n blokkade al van te voren induceren met een vaccin. Daarvoor hoef je niet het hele virus te geven, dat bindingseiwit kan al voldoende zijn.”

Test

Bart Haagmans en Ab Osterhaus ontwikkelden een vaccin met dit eiwit. Ze bouwden dat eiwit in een ‘vector’ in: een kreupel pokkenvirus waarvan je niet meer ziek kan worden en dat voor meer vaccins wordt gebruikt. Het vaccin met het MERS-eiwit is getest op dromedarissen in Barcelona. Wat bleek: de gevaccineerde dromedarissen worden niet ziek, en de niet-gevaccineerde dromedarissen wel. Het vaccin beschermt dus tegen het MERS-coronavirus.

En dat niet alleen; het vaccin beschermt ook tegen pokken. Een prettige bijkomstigheid, want van MERS krijgen dromedarissen niet meer dan een flinke snotneus, waardoor er in Saoedi-Arabië mogelijk weinig interesse is voor een vaccinatieprogramma. Kamelenpokken is er echter wel een serieus probleem voor de dieren. Wellicht kan die bescherming tegen pokken de geesten daar toch rijp maken voor vaccinatie.