Hoe wapenen we ons tegen ziekteverwekkers?
Rol van Diergeneeskunde bij onderzoek naar bestrijding van infectieziekten
Mens, dier en ziekteverwekker zijn verwikkeld in een voortdurende strijd – vaak op leven en dood. Wat speelt zich daar af? Als we beter begrijpen hoe micro organismen of virussen ziekte veroorzaken en hoe ze zich verspreiden, kunnen we sneller ingrijpen en besmettingen gerichter voorkomen. Zeven onderzoekers van Diergeneeskunde over de rol van hun vakgebied.
Theoretische Epidemiologie
Hoe gedragen infecties zich in populaties mensen en dieren en wat zijn daarin de wetmatigheden? Dat onderzoekt de infectieziekten-dynamica met een scala aan kwantitatieve methoden en verschillende databronnen. ‘Populaties mensen en dieren vormen complexe systemen, grote groepen soortgelijke individuen die met elkaar in contact staan’, vertelt Hans Heesterbeek, hoogleraar Theoretische epidemiologie. ‘Kennis over de biologie en het gedrag van de ziekteverwekker is niet voldoende is om te begrijpen hoe die zich zal verspreiden in een grote populatie van sociaal actieve individuen. Ingrepen die op individueel niveau zinvol lijken, kunnen anders uitpakken op populatieniveau en zelfs contraproductief zijn.’
‘Het merendeel van de nieuwe infecties bij de mens is afkomstig van dieren, met een hoofdrol voor wilde dieren’
Een belangrijk voorbeeld is begrijpen van de wereldwijde toename van opkomende infectieziekten. ‘Het merendeel van de nieuwe infecties bij de mens is afkomstig van dieren, met een hoofdrol voor wilde dieren. Niet alleen neemt het aantal toe, maar ook de gevolgen voor de maatschappij en economie door ziekte, sterfte en ontwrichting. Meestal is dat in bepaalde gebieden in de wereld, denk aan Ebola, maar de verspreiding van SARS-CoV-2 heeft laten zien dat de pandemische ontwrichting die wij al veel langer hadden voorspeld, ineens kan optreden. Het is cruciaal dat we meer begrijpen van de manier waarop ziekteverwekkers overspringen van dier naar mens en hoe dit in onze complexe wereld kan uitgroeien tot een onbeheersbaar en ontwrichtend probleem.’
Virologie
Virologie doet fundamenteel moleculair onderzoek naar dierlijke en menselijke virussen (corona-, influenza- en picornavirussen). ‘Wij bestuderen de structuur van deze virussen, welke receptoren ze gebruiken om cellen binnen te dringen, hoe ze de cel gebruiken om hun genetisch materiaal te vermenigvuldigen en hoe virusdeeltjes vervolgens vrijkomen uit de cel’, zegt Frank van Kuppeveld, hoogleraar Virologie. ‘Verder onderzoeken wij hoe virussen vanuit dieren kunnen overspringen naar andere dieren of de mens. En ook hoe ze afweermechanismen van de gastheer kunnen onderdrukken of omzeilen.’ Met deze fundamentele kennis ontwikkelen de virologen innovatieve strategieën voor nieuwe diagnostiek, antivirale middelen, therapeutische antilichamen en vaccins.
Antistof remt nieuwe coronavirus
De huidige SARS-CoV-2-uitbraak biedt een prachtige kans om het onderzoek naar coronavirussen te vertalen naar de praktijk. ‘Wij hebben baanbrekend onderzoek verricht aan de structuur en functie van de Spike-eiwitten aan de buitenkant van coronavirussen. Deze zijn verantwoordelijk voor de aanhechting aan de receptor en opname in de cel. Daarnaast hebben wij Spike-eiwitten gemaakt en ingespoten in muizen die menselijke antistoffen maken. Een van die antistoffen bleek ook SARS-CoV-2 te remmen. Met deze antistof kunnen we op den duur COVID-19-patiënten behandelen of ziekenhuispersoneel beschermen. Ook gebruiken we onze Spike-eiwitten als antigeen in immunologische testen om antistoffen aan te tonen. Dat is van groot belang om te onderzoeken of iemand al besmet is geweest.’
Immunologie
Het immuunsysteem beschermt ons lichaam tegen gevaren van binnen- en buitenaf. Hoogleraar immunologie Femke Broere vertelt. ‘Ons lichaam moet afhankelijk van het type ontsteking of infectie reageren met een bepaalde afweerreactie. Soms werkt dat niet goed en reageert ons lichaam te veel of juist te weinig. Wij onderzoeken hoe we de afweerreactie dan kunnen sturen, zodat het lichaam geneest.’ Ook bij COVID-19 reageert het lichaam soms niet adequaat. ‘Bij patiënten met een heftige infectie komt er een enorm heftige afweerreactie op gang. Die doet meer kwaad dan goed. Patiënten liggen dan ook op de intensive care vanwege de overreactie van het immuunsysteem. Dat maakt hen enorm ziek.’
Begrijpen van ons immuunsysteem blijft een uitdaging. Het zit overal in ons lichaam.
In de onderzoeksgroep van Broere onderzoeken ze de afweerreactie van allerlei infecties, parasieten en verschillende ziekten zoals spierziekten, allergieën en reumatische aandoeningen. Broere vertelt dat de immunologie voor een aantal grote uitdagingen staat. ‘Er zijn een aantal ziekten waarvoor het enorm ingewikkeld is om een vaccin te ontwikkelen, bijvoorbeeld malaria. Daarnaast blijft het begrijpen van ons immuunsysteem een uitdaging. Het immuunsysteem zit overal in je lichaam. Zo werkt het systeem nauw samen met onder meer hormonen, en krijgt aansturing van de hersenen. Probeer dat maar eens na te bootsen in een lab, om onderzoek te kunnen doen. Dat is zó ingewikkeld. Daar zijn echt álle disciplines voor nodig, van de virologie tot de klinieken. Dat is sterk aan de faculteit Diergeneeskunde, we hebben al die disciplines in huis en kunnen ze integreren.’
Vaccinologie
Vaccinologie is de wetenschap van het ontwikkelen, bereiden, evalueren en toepassen van vaccins. Cécile van Els is hoogleraar vaccinologie en richt haar onderzoek op het ontrafelen van de keten van afweerreacties die leiden tot effectieve en duurzame bescherming tegen infectieziekten. Deze zogeheten ‘correlaten van bescherming’ verschillen per ziekteverwekker maar zijn voor de meeste infectieziekten nog onbekend.
Behoefte aan nieuwe vaccins
Van Els vertelt dat de vraag naar kennis over de werking van vaccins toeneemt. ‘Binnen de humane infectieziektebestrijding leveren vaccins een grote bijdrage aan de volksgezondheid door het terugdringen van infectieziekten. Ook in het veterinaire veld heeft vaccinatie grote maatschappelijke en economische impact. Door opkomende (nieuwe) infectieziekten bij mens en dier is er behoefte aan nieuwe of verbeterde vaccins.’ Juist in de tijd van urbanisatie, toenemend reisgedrag en veranderend klimaat kunnen nieuwe infectieziekten zich mogelijk sneller verspreiden. Van Els benadrukt dat preventie daarom belangrijk is. ‘Dat is alleen mogelijk met kennis over de correlaten van bescherming en hoe je die kunt meten.’ Van Els werkt ook binnen het Centrum voor Infectieziektebestrijding van het RIVM. Volgens Van Els een belangrijke meerwaarde: ‘Dat stelt mij in staat om het onderzoek en de kennis bij de faculteit Diergeneeskunde en het RIVM te verbinden’.
Zie ook het interview met Van Els over vaccinontwikkeling.
Veterinaire epidemiologie
De veterinaire epidemiologie probeert te begrijpen hoe infectieziekten zich verspreiden tussen dieren en dierpopulaties, en hoe we daarop kunnen ingrijpen. ‘Er zijn drie belangrijke groepen ziekten’, vertelt Arjan Stegeman, hoogleraar Gezondheidszorg landbouwhuisdieren. ‘Ziekten die circuleren in dieren maar niet overspringen naar mensen, zoals mond- en klauwzeer en varkenspest. Daarnaast zijn er ziekten die wél kunnen overspringen naar mensen, maar die niet of nauwelijks van mens tot mens kunnen verspreiden. Voorbeelden daarvan zijn Q-koorts of vogelgriep. Zulke ziekten zijn heel vervelend voor de mensen die dat treft, maar het zorgt niet voor pandemieën. De derde groep ziekten wel. Die zijn in staat over te stappen naar mensen en dan efficiënt van mens tot mens te verspreiden. SARS-CoV-2 is daar natuurlijk een voorbeeld van, en griepvirussen.’ Onderzoek naar verspreiding doet de groep van Stegeman met wiskundige modellen, experimenten en observaties in het veld, bij veehouderijbedrijven.
Dierenwelzijn versus risico op infectieziekten
Daarnaast denkt Stegeman dat de veterinaire epidemiologie een bijdrage kan leveren in de transitie naar duurzame landbouw. ‘In de duurzame landbouw kunnen nieuwe infectierisico’s ontstaan door bijvoorbeeld ander diervoer en meer contact met de buitenwereld. Pandemische virussen ontstaan vooral bij contact van mensen en wilde dieren, zoals SARS-CoV-2, of bij contact van wilde dieren en de extensieve veehouderij. Daar lopen verschillende dieren door elkaar, bijvoorbeeld varkens, kippen en eenden. Virussen kunnen dan makkelijk erfelijk materiaal uitwisselen, waardoor nieuwe ziektekiemen ontstaan. Een voorbeeld: kippen die buiten verblijven, hebben een zeven keer hoger risico op vogelgriep dan kippen in een binnenverblijf. In de intensieve veehouderij zijn die risico’s kleiner omdat dieren binnen weinig contact hebben met andere dieren. Het is een lastige paradox tussen dierenwelzijn en minder risico op infectieziekten. Met wetenschappelijk onderzoek kunnen we hier oplossingen voor aandragen en op die manier een bijdrage leveren aan de transitie naar duurzame veehouderij.’
Klinische infectiologie
Klinische infectiologie draagt zowel nationaal als internationaal bij aan de bestrijding van infectieziekten en antibioticumresistentie bij mens en dier. Dit gebeurt door hoogstaand onderzoek en onderwijs aan onder meer (toekomstige) dierenartsen en artsen. Op nationaal niveau ondersteunt klinische infectiologie beleidsadvies voor onder meer de Koninklijke Nederlandse Maatschappij voor Diergeneeskunde en het ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit. ‘Internationaal doen wij dat voor onder meer de Europese Commissie, Wereldgezondheidsorganisatie (WHO), Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO), en de World Organisation for Animal Health (OIE)’, zegt Jaap Wagenaar, hoogleraar Klinische infectiologie. De WHO en OIE hebben klinische infectiologie erkend als WHO-Collaborating Center en OIE- Referentielaboratorium.
Wij hebben een actieve rol bij de bestrijding van infectieziekten in Nederland
‘Daarnaast hebben wij een actieve rol bij de bestrijding van infectieziekten in Nederland’, zegt veterinair microbioloog Els Broens. ‘Door de signaalfunctie voor zoönosen (ziekten die worden overgedragen tussen mens en dier) en antibioticumresistentie in gezelschapsdieren, ondergebracht bij het Veterinair Microbiologisch Diagnostisch Centrum (VMDC). Denk bijvoorbeeld aan het oppikken van Brucella-infecties in geïmporteerde honden en aantonen van de eerste COVID-19-gevallen in honden en katten in Nederland, samen met onze collega’s van virologie.’ Met het uitgebreide netwerk van toponderzoekers, beleidsmakers, dierhouders en professionals uit de veterinaire en humane sector vervult klinische infectiologie een unieke brugfunctie tussen onderzoek en de praktijk.