Het originele artikel dateert van mei 2020. Het werd opnieuw geplaatst in het kader van de Stella d'Italia die Antonella in ontvangst mocht nemen op 6 juni 2023.
Antonella Fioravanti komt uit Toscane, uit een gewone familie zonder academici of diplomaten. Ondertussen heeft ze een aanzienlijke academische carrière opgebouwd en internationale erkenning gekregen als voorvechtster van vrouwen in de wetenschap. Antonella is professor aan de VUB en werd onlangs onderscheiden met de Stella d'Italia. Deze eer werd haar verleend door de president van de Italiaanse Republiek, Sergio Mattarella, o.a. voor haar bijdrage aan de wetenschap. Ze ontdekte namelijk een nieuwe manier om miltvuur te bestrijden. In dit artikel lees je hoe ze dat voor mekaar heeft gekregen.
Bacillus Antracis
We stellen je graag voor aan Antonella’s onderzoeksvoorwerp: Bacillus anthracis, de bacterie die miltvuur (beter bekend als antrax) veroorzaakt. Bacteriën zijn eencellige organismen. Je kunt ze overal vinden: op de bodem van de zee tot de planten in je woonkamer en niet om je te shockeren, maar je eigen lichaam zit er ook vol mee! En hoewel veel bacteriën goed voor je zijn, zijn sommigen dat niet. Bacillus anthracis, ofwel antrax, is helaas niet onze vriend…
Antraxbacteriën zijn niet je vriend
De antraxbacterie kan in een slapende, niet-actieve staat gaan die ‘spore‘ wordt genoemd. Zie het als ‘de schone slaapster’, maar in dit geval een gevaarlijke. Het kan heel lang overleven, zelfs in extreme omstandigheden zoals hete of koude temperaturen, hoge druk enzovoort. Het wacht onschuldig af tot er een nieuwe gastheer langskomt. Die gastheer kan een geit of een ezel zijn die besmet gras eet, of als je pech hebt, kun je zelf een spore inademen. Als je deze geniepigaard inademt, is de kans groot dat je sterft. Zodra een spore je darmen of longen bereikt, wordt het ‘wakker’ en infecteert het je lichaam. Het is zeer effectief en er is nog geen goede remedie beschikbaar. Dat verklaart ook waarom antrax door een aantal landen is ontwikkeld als biowapen.
"Antraxbacteriën kunnen in een slapende staat gaan, als een gevaarlijke schone slaapster, die ‘onschuldig’ wacht tot de volgende gastheer langskomt."
Maar met of zonder de betreurenswaardige bemoeienis van de mensheid, blijft antrax een geduchte tegenstander. En het bestaat al een tijdje. Er zijn sporen van (jawel) ‘sporen’ gevonden in mammoeten en Egyptische mummies, en we zijn er vrij zeker van dat de 5e plaag waar de bijbel het over heeft eigenlijk antrax was. Lange tijd begrepen mensen niet wat er aan de hand was. Toen het vee massaal stierf, noemden ze het ‘een plaag’ of dachten ze dat de velden gewoon ‘vervloekt’ waren.
We weten al langer dan een eeuw dat deze vijand een schadelijke bacterie is, maar er is nog steeds geen goede manier om hem te bestrijden. Hij blijft maar opduiken, zoals bij de miltvuuruitbraak in 2016 bij rendieren in Siberië. Besmette grond die een eeuwigheid bevroren was, smolt door de gevolgen van klimaatverandering. Omdat miltvuursporen deze extreem ijzige omstandigheden kunnen overleven, groeide er nieuw besmet gras. Dat gras werd opgegeten door de arme rendieren en voilà, een nieuwe 5e plaag is ontstaan. Om nog maar te zwijgen van de miljoenen mensen die opzettelijk zijn gedood door miltvuur. We zijn het er dus over eens: het is maar griezelig.
Hoe ziet de vijand eruit?
Het is nu wel duidelijk dat antrax geen grap is en de moeite waard om te bestrijden. Laten we de bacterie zelf eens van dichtbij bekijken.
Alle bacteriën hebben een membraan aan de buitenkant, je zou het hun huid kunnen noemen. Maar sommige bacteriën, waaronder de Bacillus anthracis, hebben een ‘extra’ laag om zich heen: de machtige S-laag. Aangezien de antraxbacteriën maar liefst 15% van hun energie investeren in het maken van die laag, moet het wel belangrijk voor ze zijn, toch?
Waarom de ‘machtige’ S-laag? Ten eerste is de S-laag supersterk, net als een pantser. Ten tweede bouwt het zichzelf op! Het bestaat uit kleine stukjes (eiwitten) die automatisch samen een laag vormen. Stel je een stapel bakstenen voor die automatisch een muur vormen. Het klinkt als een superkracht, maar het is echt.
Het probleem met deze machtige laag is dat hij zo sterk is dat het nog niemand is gelukt om hem af te breken. Tenminste, totdat Antonella langs kwam en het pantser aan stukken scheurde met haar onderzoek. Dat klinkt misschien makkelijk, maar het is behoorlijk indrukwekkend als je weet dat het pantser onbreekbaar leek sinds de ontdekking ervan in de jaren 50!
En toen kwam Antonella
Om deze machtige ‘muur’, de S-laag, te vernietigen, moesten Antonella en haar team eerst uitzoeken hoe een enkele ‘baksteen’ of eiwit in de S-laag eruitzag. Door röntgenkristallografie toe te passen, kon ze de atomaire structuur van het eiwit blootleggen. Nu ze de blauwdruk had uitgedokterd, kon ze in haar lab zoveel kopieën van de ‘stenen’ maken en bestuderen als ze wilde.
De volgende stap was het vinden van iets dat zich kon richten op de eiwitten en hun normale gedrag kon blokkeren. Een manier om dat te doen is door middel van ons eigen immuunsysteem.
Als een 'vijand' ons lichaam binnendringt, schiet ons immuunsysteem in gang en maakt het 'antilichamen' aan. Deze antilichamen zijn in staat om de nieuwe vijand te herkennen en te neutraliseren. Zie het als politieagenten met handboeien van de perfecte grootte en vorm om de vijand te 'vangen'. Deze neutraliserende handboeien zijn precies wat Antonella in gedachten had tegen de S-laag!
” Antilichamen kunnen een nieuwe vijand neutraliseren. zoals politieagenten met handboeien van de perfecte vorm en grootte om ze te 'vangen'.“
Gered door een lama
Dit was allemaal al behoorlijk interessant, maar nog verbazingwekkender is wat er gebeurt bij dieren als kamelen, haaien en ... lama's! Als je ze een nieuwe vijand voorstelt, maakt hun immuunsysteem ook superkleine politieagenten (veel kleiner dan onze antilichamen). Het grote voordeel is dat ze gemakkelijker hun handboeien loslaten in het lab, en de handboeien werken nog, ook zonder hun agent. Ze zijn klein, stabiel en makkelijker na te maken in een lab. Wetenschappers noemen deze geweldige lama-handboeien 'nanobodies'.
Ben je nog mee? Tot nu toe hebben we een vijand (de 'stenen' of eiwitten in de S-laag) en een idee om ze te neutraliseren (de 'handboeien' of lama-nanobodies).
Antonella's geniale plan was dus om haar S-laag-eiwitten aan een lama toe te dienen. Het immuunsysteem van de lama zou dan zijn werk doen en 'nanobodies' produceren die deze eiwitten kunnen neutraliseren. Geen gemakkelijke klus, maar na 'zes weken van waanzin' zoals Antonella het noemt, werkte het! Haar nieuwe wollige vriendin had verschillende nanobodies geproduceerd. Na nog eens zes maanden laboratoriumwerk had ze de geschikte nanobodies gevonden en geïdentificeerd.
Het mooie is dat ze de eiwitten precies op de juiste plek hebben geneutraliseerd. Dat wil zeggen, de plek die ze normaal gebruiken om de 'S-muur' aan elkaar te lijmen en te vormen. De nanobodies werken zo goed dat ze niet alleen kunnen voorkomen dat het pantser zich vormt, ze kunnen het pantser zelfs vernietigen als het er al is. Dat betekent dat als je een stel antraxbacteriën neemt en ze bombardeert met deze speciale lama-nanobodies, hun eens zo machtige pantser krimpt, ze niet meer kunnen groeien en uiteindelijk sterven.
Antonella is hierin geslaagd, niet alleen met bacteriën in het labo (in vitro), maar ook tijdens een diereninfectie (in vivo).
Missie volbracht. Pantser vernietigd. Anthrax verslagen.
