Zo werkt de wetenschap tegen het coronavirus

We hoeven je vast niet meer te vertellen wat je zelf kan doen om de verspreiding van het coronavirus te stoppen. Maar terwijl jij ongetwijfeld je uiterste best doet om je handen grondig te wassen, in een boogje rond je buren te joggen en de boodschappen voor je oma aan haar voordeur te hangen, bijten wetenschappers zich overal ter wereld vast in het virus. Wat hebben zij in petto tegen dit hoogst onaangename beestje?

Zombie-apocalyps met proteine shakes

Om daarop een antwoord te kunnen geven, nemen we dat beestje eerst even onder de loep. Eigenlijk is het zelfs maar de vraag of we hier van een ‘beestje’ kunnen spreken. Wetenschappers beschouwen virussen immers niet als levend, maar ook niet als dood. Een virus kan zich, net zoals zombies, niet verspreiden zonder een gastheer. Ook het nieuwe coronavirus heeft levende cellen nodig om zich voort te kunnen planten.

Hoe gebeurt dat voortplanten nu? Eenmaal je het virus hebt ingeademd, kan het bijvoorbeeld binnendringen in een longcel. Bekijk in dit Youtube-filmpje hoe dat gebeurt.

A Virus Attacks a Cell - Youtube.com - Vaccine Makers Project

Het coronavirus en de gastheercel, in dit geval een cel in je longen, schudden elkaar als het ware de hand. Alleen doen ze dat met eiwitten i.p.v. handen. Het gaat om spike-eiwitten op de buitenkant van het coronavirus, en ACE2-receptoren op de buitenkant van de gastheercel. Je zou het op z’n Engels een ‘proteine shake’ kunnen noemen, maar dan wel niet te verwarren met die spierversterkende drankjes voor bodybuilders.

Met een elektronenmicroscoop kan je zien hoe een geïnfecteerde cel (blauw) honderden coronavirussen (oranje) uitspuwt. © NIAID-R

Na de handdruk dringt het coronavirus binnen in de cel. Eenmaal binnen neemt het virus de controle over, en dwingt het de cel om nieuwe coronavirussen te maken. Al die nieuwe virussen doen nu net hetzelfde. Elk van hen dringt een nieuwe gastheercel binnen, en binnen de kortste keren is een groot deel van je longen geïnfecteerd.

 

Let's not shake hands: antivirale middelen

Shout out naar FabLab VUB, zij werken aan een prototype voor beademingstoestellen om een tekort te voorkomen © Lieven Standaert

Gelukkig kan de geneeskunde al heel wat doen als het misloopt. Patiënten met zwaar aangetaste longen worden bijvoorbeeld aan beademingsmachines gelegd. Dat kan op korte termijn levens redden. Maar omdat dit een gloednieuw virus is, zijn de behandelingen vooral symptomatisch. Ze pakken de gevolgen wel aan, maar niet de oorzaak.

Wetenschappers zijn nu volop bezig met het ontwikkelen van een ‘antiviraal’ middel, dat rechtstreeks de werking van het virus zelf verhindert. Ten eerste kijken ze naar bestaande middelen. Het bekendste voorbeeld is ‘chloroquine’, oorspronkelijk een middel tegen malaria. In 2004 ontdekten wetenschappers van de KU Leuven al dat het kon werken tegen het SARS-virus, dat tot dezelfde familie behoort als het nieuwe coronavirus. In februari 2020 kondigden Chinese wetenschappers aan dat het werkzaam was in klinische proeven bij coronapatiënten [1]. Dat zijn dus bemoedigende resultaten. Het middel is naast een reeks andere ook opgenomen in de laatste richtlijnen voor coronapatiënten in België.

Antilichamen (groen) vermijden dat het virus (rood) contact kan maken met de gastheercel (blauw).

Daarnaast werken wetenschappers ook verwoed aan nieuwe medicijnen. Zo hebben wetenschappers van VIB-UGent een ‘antilichaam’ ontwikkeld dat bindt aan het coronavirus op een specifieke plaats [2]. Daardoor wordt het onschadelijk. Hoe zit dat nu juist in elkaar? 

Weet je nog dat een virus niet kan overleven zonder binnen te dringen in een gastheercel? Aangezien de ‘proteine shake’ van daarnet cruciaal is voor het binnendringen, vermijden we dus best dat die schijnbaar onschuldige handdruk kan plaatsvinden. Als een antilichaam bindt aan het spike-eiwit of dicht in de buurt ervan, dan slaagt dat spike-eiwit er niet meer in om te binden aan de ACE2-receptor van de gastheercel. Het antilichaam zit dus letterlijk ‘in de weg’, en blokkeert het contact. Ziezo, handdruk vermeden!

Wetenschappers over de hele wereld werken aan gelijkaardige medicijnen. Zo hebben Duitse wetenschappers een manier gevonden om de handdruk te blokkeren aan de kant van de gastheercel. Andere antivirale middelen blokkeren dan weer het aanmaken van nieuwe virussen door de geïnfecteerde cel. Hoe dan ook, zo’n ‘blokkade’ kan onmiddellijke bescherming geven. Het virus zal minder of zelfs niet meer in staat zijn om je cellen te infecteren. Daardoor vermindert de hoeveelheid virus in je lichaam, en zal je ook minder ernstig ziek worden.

Neem eens een loopje met je eigen immuunsysteem: vaccinaties

Wanneer je lichaam geïnfecteerd wordt met een bacterie of een virus, schiet jouw immuunsysteem in gang om het te lijf te gaan. Het maakt speciale cellen aan (zoals macrofagen, B-cellen en T-cellen), die twee belangrijke dingen doen. Ze vechten tegen het virus, maar ze slaan ook informatie op. Hoe ziet het virus eruit? Wat is zijn zwakke plek? Waar vallen ze best aan? Die informatie wordt opgeslagen in ‘geheugencellen’ (‘memory’ B- en T-cellen). Dat zijn de verdoken helden van je immuunsysteem. Als het virus terugkomt, zullen zij het meteen herkennen, en is je lichaam onmiddellijk voorbereid om heel efficiënt aan te vallen. Je zal dan niet, of maar een heel klein beetje ziek worden.

Video: jouw immuunsysteem in 2 minuten

Helaas duurt het even voor die hele ‘immuunrespons’ op gang komt. Als het virus genoeg voorsprong heeft, kan het aan de winnende hand geraken. Dan kan je ernstig ziek worden. Het doel van een vaccin is om je immuunrespons op voorhand te activeren. Op die manier weten jouw immuuncellen perfect hoe en waar ze moeten aanvallen, en zullen ze dat ook metéén doen. Zo speelt het virus zijn voorsprong kwijt.

Wetenschappers kunnen zo’n respons opwekken, door een loopje te nemen met je immuunsysteem. Ze doen dat door je lichaam te laten denken dat er een echt virus in je lijf zit, terwijl dat niet zo is. Je kan bijvoorbeeld een sterk verzwakte versie van een virus inspuiten (zoals bij de mazelen), een dode versie (polio) of een specifiek onderdeeltje, zoals een eiwit (griep).

Een nieuwe piste waar o.a. wetenschappers uit Cambridge (US) aan werken, is een vaccin met ‘mRNA’. Dat lijkt op DNA, en bevat in dit geval informatie over hoe je een spike-eiwit maakt (die kenmerkende ‘handjes’ op de buitenkant van het coronavirus). Jouw cellen kunnen dan met die DIY-informatie aan de slag om ze zelf te produceren. Wanneer je immuunsysteem die gloednieuwe spike-eiwitten ziet, denkt het dat er een echt coronavirus in je lichaam aanwezig is. En hopla, je immuunrespons schiet prompt in gang! Zo, nu weet je meteen hoe je je eigen immuunsysteem in de maling kan nemen.

Nog even geduld

De wetenschappelijke methode zit zo in elkaar dat een medicijn of vaccin enkel en alleen op de markt komt als het strenge testen doorstaat. Eerst testen ze de veiligheid, want de remedie mag nooit slechter zijn dan de kwaal. Daarna testen ze uitgebreid en in verschillende fasen of het wel goed werkt. Dat duurt even. Zo is het bijvoorbeeld niet verantwoord om iemand bewust te besmetten met het coronavirus. Dat mag niet, en gelukkig maar! Je kan bijvoorbeeld wel een groep mensen vaccineren, en kijken wat er gebeurt als ze de ziekte toevallig oplopen. Op medicijnen is het minstens nog een paar maanden wachten, en een vaccin dat in een ongelooflijk razendsnel tempo ontwikkeld wordt, zal ten snelste binnen 12 tot 18 maanden klaar zijn.

Wetenschappers willen te allen tijde vermijden dat jij zieker zou worden door een medicijn of een vaccin, en ze willen er zeker van zijn dat het werkt. Net die mooie eigenschap van betrouwbaarheid zorgt er dus voor dat we nog even op een oplossing zullen moeten wachten.

Wetenschappers unite!

Wat deze pandemie ons alleszins heeft getoond, is dat er veel solidariteit is tussen wetenschappers om samen een oplossing te vinden. Zo hebben Chinese wetenschappers de genetische code van het virus niet geheim gehouden, maar net erg snel bekend gemaakt. Wetenschappers uit labo’s overal ter wereld konden zo razendsnel aan de slag om vaccins en medicijnen uit te denken en te testen. Onderzoekers kunnen zich ook aanmelden op het platform Crowdfight om hun collega’s te ondersteunen met kleine of grote taken.

Wtnschp raadt jou in de tussentijd warm aan om nog even ‘in uw kot’ te blijven, en flink aan social distancing te doen. Want hoe dan ook, voorkomen blijft beter dan genezen.

 

CARTOONS: © SARAH LEURIDAN – WTNSCHP
AFBEELDING VACCINATIE: ADAPTED FROM SHUTTERSTOCK

[1] https://nieuws.kuleuven.be/nl/2020/antivirale-werking-van-chloroquine-tegen-coronavirussen-reeds-in-2004-ontdekt-door-virologen-ku-leuven
[2] https://www.ugent.be/nl/actueel/onderzoek-middel-tegen-covid19

Extra links en inspiratie:
VFSO Symposium: Coronavirus Disease 2019
AsapSIENCE: The Coronavirus Vaccine Explained
https://www.businessinsider.nl/vondst-antilichaam-coronavirus-medicijn-wetenschappers-erasmus-rotterdam-utrecht/
https://www.hln.be/de-krant/ku-leuven-werkt-hard-aan-vaccin~aa8270e6/
https://www.hln.be/video/kanalen/actua~c443/series/nieuws-video~s1966/onderzoekers-ku-leuven-ontwikkelen-vaccin-tegen-coronavirus~p125329
https://www.theguardian.com/world/2020/mar/26/coronavirus-vaccine-when-will-it-be-ready
https://www.mercurynews.com/2020/03/23/heres-a-realistic-timeline-for-a-coronavirus-vaccine/
https://nymag.com/intelligencer/2020/03/the-story-of-a-coronavirus-infection.html