Nederland past zich volop aan om de coronapandemie het hoofd te bieden. Maar zijn onze coronamaatregelen wel effectief? Wat is het belang van testen? En waarom laat een vaccin zo lang op zich wachten? Biomedisch chemicus Willem Mulder geeft antwoord op deze vragen. En hij legt uit hoe zijn onderzoek bijdraagt aan een oplossing van de pandemie.
Medisch onderzoek
Mulder (43) doet al vijftien jaar onderzoek naar nanomaterialen waarmee de werking van het immuunsysteem kan worden gereguleerd. Zijn werk richt zich op de ontwikkeling van nieuwe behandelmethodes tegen hart- en vaatziekten, kanker en afstotingsverschijnselen na transplantatie. Zijn onderzoek is ook toepasbaar bij veel andere ziektebeelden. Waaronder het nieuwe coronavirus. Maar hoe kan onderzoek naar nieuwe behandelingen bij het bestrijden van kanker en het uitvoeren transplantaties nuttig zijn in de huidige pandemie? Om dit te begrijpen is het nodig om Mulders werkwijze toe te lichten.
Normaal gesproken reist Mulder op en neer tussen New York en Eindhoven. In New York werkt hij als hoogleraar bij het Biomedical Engineering and Imaging Institute van de Icahn School of Medicine at Mount Sinai. In Eindhoven is hij deeltijd hoogleraar Precision Medicine aan de TU/e. Verder is hij mede-oprichter van Trained Therapeutix Discovery, een bedrijf dat immuuntherapieën ontwikkelt op basis van nanomaterialen.
Aan beide kanten van de oceaan richt het werk van Mulder en zijn collega-wetenschappers zich op het dirigeren van ons immuunsysteem om ziekten te bestrijden: “Wij reguleren met nanotechnologie de immuunrespons. In het beenmerg worden immuuncellen geproduceerd door stam- en voorlopercellen. Wij nemen de controle van dit productieproces als het ware over. Zo kunnen wij ervoor zorgen dat het immuunsysteem een tolerante status krijgt. Dat is bijvoorbeeld van groot belang bij orgaantransplantatie omdat het lichaam van een patiënt het getransplanteerde orgaan dan niet afstoot. Het tegenovergestelde geldt voor kanker. Dan is het immuunsysteem tolerant tegenover een tumor. In die situatie willen we de immuniteit juist opwekken”, aldus Mulder.
Agressieve immuunrespons
Mulders werk is het beste te begrijpen wanneer je deze twee scenario’s in gedachten houdt. In het ene geval wil je dat het immuunsysteem van een patiënt specifieke tolerantie heeft voor een getransplanteerd orgaan. In het andere geval wil je juist een agressieve immuunrespons opwekken tegen tumorcellen. Beide scenario’s zijn toepasbaar op veel verschillende ziektebeelden, zo ook het nieuwe coronavirus. Bij SARS-CoV-2-infecties is de regulatie van de immuunrespons cruciaal. Een goed functionerend immuunsysteem kan de infectie voorkomen of – in het geval van besmetting – snel verwijderen. Aan de andere kant kan de infectie bij besmette patiënten met een slecht functionerend immuunsysteem de ziekte COVID-19 veroorzaken, met mogelijk desastreuze gevolgen. “Er zijn erg veel paralellen met COVID-19. Wij zien veel overeenkomsten tussen hyperinflammatie bij COVID-19 patiënten en de immuunrespons na transplantatie”, aldus Mulder.
Ons immuunsysteem en corona
Nu over ons immuunsysteem. Dat bestaat uit twee delen. Het aangeboren (of non-specifieke) deel bestaat voornamelijk uit fagocyten. Dat zijn cellen die bacteriën, virussen en schimmels als het ware op kunnen eten. Dit gedeelte van het immuunsysteem is onze eerste verdedigingslinie en staat paraat om een invasie van ons lichaam te bestrijden. Wanneer iemand milde klachten heeft na besmetting met het coronavirus, is het aangeboren immuunsysteem van die persoon prima in staat om het virus te verwijderen.
Wanneer het aangeboren deel van het immuunsysteem niet in staat is om een infectie te verwijderen, neemt het adaptieve deel van het immuunsysteem de verdedigingstaak over. Een virus bestaat uit een genetische code (RNA) die is verpakt in bolletjes van lipiden en eiwitten. Bepaalde type fagocyten, de zogenaamde antigeen-presenterende cellen, breken een virus af tot kleine moleculaire fragmenten die bekend staan als antigenen. Cellen van het adaptieve immuunsysteem (lymfocyten) herkennen de antigenen en worden zo geactiveerd. Dat zet een cascade van processen in gang waardoor er een specifiek immunologisch geheugen wordt opgewekt waarbij antilichamen een belangrijke rol spelen. Mensen met weinig klachten na besmetting met SARS-CoV-2 bouwen daarom mogelijk geen sterke immuniteit op. Wanneer het aangeboren immuunsysteem de infectie zelf kan klaren ontstaat er immers geen sterke adaptieve immuunrespons die nodig is om immuniteit te bereiken.
Verouderd immuunsysteem
Op de vraag waarom vooral ouderen niet bestand zijn tegen COVID-19 antwoordt Mulder: “Hoewel het wel voorkomt, is overlijden van jonge mensen aan dit virus statistisch te verwaarlozen. Dat komt mogelijk omdat het immuunsysteem minder goed functioneert omdat het aantal lymfocyten in het bloed afneemt naarmate je ouder wordt. Dit is ook vaak het geval bij mensen met onderliggend lijden. Zo veroudert het immuunsysteem van mensen met overgewicht, diabetes of hart- en vaatziekten veel sneller. Daarom vermoeden wij dat COVID-19 patiënten met onderliggend lijden vatbaarder zijn voor het uit de hand lopen van het ziekteproces.”
Testen
Mulder zegt dat het nu vooral belangrijk is om met testen inzicht te krijgen of er groepsimmuniteit wordt opgebouwd. Daarvoor is het nodig om te weten hoeveel mensen van de populatie antilichamen bezitten. Mulder: “Omdat in Nederland vrijwel alleen mensen zijn getest bij wie de ziekte uit de hand is gelopen, krijg je een vertekend beeld. Het lijkt nu alsof voornamelijk bejaarden worden besmet. We willen juist weten hoe het ziekteverloop gaat bij mensen die geen duidelijke klachten hebben. Ons beleid wordt dus gebaseerd op eenzijdige data. In landen waar veel getest is, zien we dat veel jongeren besmet zijn geweest. Ik begreep vanaf het begin van de crisis niet dat er niet werd geïnvesteerd in testen op grote schaal. Alleen dan is het mogelijk om goede inzichten te krijgen over hoe immuniteit werkt bij SARS-CoV-2.”
Vaccin
Over het verdere verloop van de coronacrisis is Mulder bezorgd. Hij benadrukt dat de pandemie recent is begonnen, en dat we nog lang de gevolgen van de bijkomende (economische) schade zullen ervaren. Om volledig terug te keren naar de normale orde van de dag, en nieuwe besmettingen definitief de wereld uit te helpen, is nu het wachten op een vaccin. Mulder geeft aan dat er virale infecties zijn – zoals hiv – waarbij het nooit gelukt is om een vaccin te produceren. Wel heeft hij goede hoop dat dit bij SARS-CoV-2 gaat lukken omdat inmiddels is aangetoond dat proefdieren vaccineerbaar zijn tegen het virus.
Het maken van een vaccin is een ingewikkeld en tijdrovend proces. Mulder legt uit: “Een vaccin zorgt ervoor dat je immuniteit opbouwt en zelf antilichamen gaat produceren. Deze antilichamen kunnen ook op een andere manier worden verkregen. Dit kan worden gedaan door plasma af te nemen van mensen die geïnfecteerd zijn geweest en dus antilichamen bezitten. Of je kan antilichamen ontwikkelen in een lab. Dit laatste is gedaan door onderzoeksteams van de Erasmus Universiteit in Rotterdam en Universiteit Utrecht. Een dergelijke antilichaamtherapie kan zeker verlichting geven, maar is bewerkelijk, kostbaar en lastig te implementeren op grote schaal.
“De ontwikkeling van een vaccin duurt lang omdat er een methode nodig is om een ziekteverwekker in een persoon te krijgen zonder dat het individu er ziek van wordt. De ziekteverwekker moet hierbij worden herkend door het immuunsysteem waardoor een immuunrespons wordt opgewekt die uiteindelijk voor immuniteit zorgt. Er zijn verschillende strategieën mogelijk om dit te bereiken. Een vaccin kan gebaseerd zijn op verzwakte varianten van de ziekteverwekker, door gebruik te maken van onschadelijke virussen, door de genetische code van antigenen te gebruiken of door de antigenen zelf te produceren. Door de complexiteit van ons immuunsysteem is het ontzettend lastig om te voorspellen welke strategie de meeste kans van slagen heeft. Hoe dan ook is er veel tijd nodig om de vaccins te testen en ze op grote schaal te produceren. Normaalgesproken kan het wel tien jaar duren om een goed vaccin te ontwikkelen. Hopelijk zal dat nu sneller gaan. Er lopen hiervoor zo’n honderd serieuze initiatieven bij grote farmaceuten zoals Johnson & Johnson, start-ups en universiteiten”, aldus Mulder.
Medicatie
In media verschenen berichten over gebruik van het malariamedicijn hydroxychloroquine bij de behandeling van COVID-19. De immuunrespons bij COVID-19 kan uit de hand lopen met hyperinflammatie als gevolg. Middelen als hydroxychloroquine kunnen daartegen helpen. Nefroloog Raphaël Duivenvoorden van het Radboudumc doet onderzoek naar de effecten van dit middel op het immuunsysteem. Willem Mulder werkt mee aan de studie. “Het is een goedkoop middel met relatief weinig bijwerkingen. Wel is de timing van de behandeling erg belangrijk omdat de reactie van het immuunsysteem de ziekte erger kan maken. Wij verwachten onze studie deze maand af te ronden. Overigens zijn er veel medicijnen die momenteel getest worden. Denk hierbij aan zogenaamde immuuntherapieën die specifiek immuunregulatoire moleculen onschadelijk maken.”
Coronamaatregelen
Sinds het begin van de lock down is Nederland volop bezig om de anderhalve-meter-samenleving eigen te maken. Sommigen hebben kritiek op de maatregelen die door de overheid zijn ingevoerd en geven de voorkeur aan een Zweeds coronabeleid waarbij de economie grotendeels door blijft draaien.
Mulder begrijpt de beslissingen die de Nederlandse overheid maakte: “Het is iets nieuws. We wisten niet hoe het virus zich zou gedragen of wat de langetermijneffecten zouden zijn. Wanneer je eens in lange tijd griep krijgt, is je immuunsysteem goed in staat om een zekere mate van immuniteit te behouden tegen nieuwe griepvarianten. We worden geboren in een situatie waarbij zowel de griep als de immuniteit ervoor al bestaan. Daarentegen is SARS-CoV-2 nieuw. Iedereen kan besmet raken. Dan is het begrijpelijk dat ook bij een relatief laag sterftepercentage strenge maatregelen worden ingevoerd. Het is echter lastig om landen en regio’s te vergelijken. Zweden is een dunbevolkt land. Nederland niet. De bevolkingsdichtheid is ook de reden dat er zo veel besmettingen en doden zijn in een grote stad als New York.”
Mulder voegt hieraan toe dat hij de invoering van coronamaatregelen ergens zorgwekkend vindt: “Een lockdown was nodig, maar ik hoop niet dat dit het ‘nieuwe normaal’ wordt. Overheden in het westen eigenen zich nu veel macht toe. Er worden vrijheden ontnomen van jonge mensen terwijl het probleem statistisch gezien niet ligt bij deze groep. Wij hebben tijdens de lockdown gedaan wat nodig was. Ik vind dat de tegenprestatie moet zijn dat daar geen misbruik van gemaakt mag worden. Ik hoop dat mensen hier waakzaam voor zijn.”
Hier vind je meer uitleg over nanotechnologie.
Bekijk ook deze animaties gemaakt door Willem Mulder:
