Nieuwe virusstammen vinden nog voor er iemand symptomen vertoont? Metagenomica van lucht en rioolwater kunnen levens sparen, en de methode staat nu stilaan op punt. ‘Zelfs een week voorsprong kan veel betekenen voor kwetsbare mensen’, zegt arts en virusspecialist Mustafa Karataş.
Stemmen op Mustafa Karataş of een van de andere laureaten kan via de poll onderaan dit artikel. Of klik hier om direct naar de poll te gaan.
Beluister de podcast, of lees het portret hieronder.
Welke studiekeuze maak je als goede student na de middelbare school? Je wordt arts of ingenieur. Het klinkt misschien cliché, maar voor viroloog Mustafa Karataş ging het werkelijk zo. ‘In Turkije hebben we een nationaal eindexamen, en hoe beter je daarvoor scoort, hoe gemakkelijker je toegang krijgt tot zulke studierichtingen. Ik had goede ervaringen met artsen als kind, en ik wilde kinderarts worden.’
De coronapandemie voerde hem nochtans met enkele omwegen naar het bekendste virologielab van België, aan het Rega Instituut. Door de reisbeperkingen tijdens de pandemie kon de geneeskundestudent niet op Erasmusuitwisseling naar het Verenigd Koninkrijk, dus belandde hij als jobstudent in een Turkse biobank voor covid. ‘Terwijl de meeste mensen thuis de muren opliepen, werkte ik in een gerenommeerd onderzoekslab. En ik ontdekte dat ik het werk interessant vond.’
Op Erasmusuitwisseling ging hij uiteindelijk naar Leuven, waar hij zijn Belgische partner leerde kennen. Toen hij eenmaal zijn diploma had, ging Karataş dus op zoek naar werk ‘in de buurt van België’. Tot zijn grote geluk zag moleculair epidemioloog Jelle Matthijnssens van het Rega Instituut wat in zijn cv. ‘We dienden samen een project in, en zo ben ik weer in Leuven voor mijn doctoraat.’
Hoe meet je welk virus er circuleert in de bevolking? Je kan natuurlijk het aantal ziekenhuisopnames tellen. ‘Maar mensen hoeven niet altijd naar het ziekenhuis, en bovendien pieken ziekenhuisopnames vaak pas als het virus al weken in omloop is.’ Terwijl rioolwater of binnenlucht ook de virussen meedragen die niet-zieke mensen uitstoten. Karataş’ collega’s Elke Wollants en Marc Van Ranst voeren ondertussen al enkele jaren gerichte tests uit met PCR (Polymerase Chain Reaction) voor 29 bekende virussen en bacteria in de grote waterzuiveringsinstallatie van Leuven. ‘Ze testen onder meer op SARS-CoV-2, griep, RSV, polio en mazelen.’
Karataş werkt met een multiprobesysteem. De probes zijn oligonucleotiden, kleine ketens van zo’n 120 nucleotiden die binden aan het DNA of RNA van menselijke en dierlijke virussen. Het is nochtans niet zo dat al die virussen een gemeenschappelijk deeltje hebben. ‘We gebruiken dus een uitgebreid probepanel, gericht op meer dan 15.000 virusstammen.’ In de praktijk kunnen de onderzoekers er veel meer opsporen, omdat de probes niet perfect hoeven te matchen. ‘Als er dus een nieuwe variant opduikt, zullen we die oppikken omdat die nog steeds vergelijkbaar is met iets dat we van gisteren kennen.’
Spoedafdeling
Karataş is erg overtuigd van het belang van zijn onderzoek. ‘We moeten beseffen dat virussen overal zijn, zelfs als er geen pandemie heerst. Natuurlijk verwacht ik niet dat iedereen elke dag aan virussen denkt, maar het is belangrijk dat we surveillancesystemen hebben.’ De toegevoegde waarde van zulke systemen is enorm, zegt hij. ‘Als je patiënten met een verminderde weerstand kunt waarschuwen om thuis te blijven wanneer de circulatie erg hoog is, of zelfs alleen maar om een mondkapje te dragen, maakt dat een groot verschil.’ Beleidsmakers moeten volgens hem ook beseffen dat we niet klaar zijn met infectieziekten. ‘We hebben zelfs geen medicijnen voor 95 procent van alle virussen die leed veroorzaken.’
Soms kan het waarschuwingssysteem belangrijk zijn voor een bepaalde doelgroep. ‘Twee jaar geleden was er een opstoot van parvovirus B19. Meestal heeft dat milde symptomen, maar vijf procent van de geïnfecteerde zwangere vrouwen krijgt complicaties.’ Hun ongeboren baby’s kunnen bloedarmoede krijgen en hebben dan een bloedtransfusie in de baarmoeder nodig. ‘Gezondheidsinstituut Sciensano heeft pas een jaar nadat het virus in het afvalwater zat een waarschuwing kunnen geven, weten we nu. Als er een surveillancesysteem voor afvalwater had bestaan, dan hadden we gynaecologen veel vroeger kunnen waarschuwen dat ze zwangere vrouwen moesten testen op het virus.’
Een surveillancesysteem voor binnenlucht zou ook veel kunnen betekenen, zegt Karataş. ‘Stel je voor, je bent op zoek naar resistentie tegen antivirale middelen. Dan kun je duizenden monsters van patiënten sequencen, of je kunt twintig goede locaties uitkiezen om de lucht te analyseren op virussen met de mutatie die ze resistent maakt.’ Ook voor ziektes die zich door de lucht verplaatsen zou het veel uitmaken. ‘Ze vonden vogelgriep in afvalwater, wat belangrijk is. Maar daar kan het virus nog altijd afkomstig zijn van wilde vogels. Stel dat we het in de lucht van de spoedafdeling van het UZ zouden vinden?’
‘We hebben zelfs geen medicijnen voor 95 procent van alle virussen die leed veroorzaken’
Zo ontdekken de virologen tijdig welke virussen er veel circuleren. ‘Maar bij deze methode moet je wel weten waarnaar je op zoek bent. Je kan je misschien herinneren dat we tijdens de covidpandemie soms onze labprocedures moesten aanpassen aan nieuwe varianten die opdoken.’ Wat met onverwachte virussen en nieuwe varianten? Met zijn doctoraat moest Karataş bewijzen dat je ook nieuwe virusstammen die potentieel bedreigend zijn voor mensen en dieren kunt detecteren in binnenlucht en afvalwater.
15.000 virusstammen
Dat is nu alvast gelukt, met metagenomica. ‘In tegenstelling tot de klassieke PCR-methode vindt metagenomica ongeveer elk virus, niet alleen de usual suspects. Mijn collega’s van het lab van Emmanuel André hebben onderzoek gedaan in een kinderdagverblijf. Daar hebben ze para-influenzavirussen die verkoudheid veroorzaken al een paar weken eerder in de lucht aangetroffen dan in de zakdoekjes van de kinderen.’ Karataş zelf spoort virussen op in afvalwater. Voorlopig kijkt hij terug in de tijd. ‘Ons onderzoek richt zich nu op wetenschappelijke vragen en niet op surveillance. We doen onze metagenoomanalyse op de stalen die onze collega’s al in de biobank opgeslagen hebben.’
De nieuwe methode laat toe om 15.000 virusstammen tegelijk te onderzoeken. ‘Metagenomica is langzamer en het is duurder, maar we krijgen zoveel meer informatie dan met PCR’s.’ Als concept is metagenomica niet helemaal nieuw, volgens Karataş, ‘maar dit gebruik ervan wel. De methoden laten nu pas toe om alleen datgene te selecteren waarin we geïnteresseerd zijn.’ Afvalwater is geen gemakkelijk medium om een breedspectrum onderzoek in uit te voeren. ‘We moeten zowel chemicaliën als menselijk en bacterieel DNA verwijderen. We mogen alleen virussen overhouden, wat erg lastig is.’
Bio
Mustafa Karataş (1998) studeerde geneeskunde aan de Ege University in Izmir, Turkije. Hij vond zijn weg naar het virologielab tijdens de coronapandemie. Momenteel werkt hij aan zijn doctoraat in het Rega Instituut: met metagenomica kan hij virussen opsporen in afvalwater vooraleer er mensen ziek worden.
