Foto: Aldo Allessi Tekst: Nienke Beintema
Nieuwe videobeelden van Wageningse onderzoekers tonen een betoverend tafereel. Langgerekte kikkervisjes buitelen rond door een netwerk van snelstromende beekjes, zo lijkt het. Alleen zijn de ‘kikkervisjes’ eigenlijk trypanosomen en de ‘beekjes’ aderen van een zebravisje.
Trypanosomen zijn parasieten die in Afrika slaapziekte veroorzaken en in Zuid-Amerika de ziekte van Chagas (zie kader). Op de video zien ze er doelloos uit, bijna lui. Hun flagel – een soort staart – gebruiken ze niet voor voortstuwing; ze gaan waar het bloed gaat. Wat ze wel doen: ze hechten zich met hun achterkant aan de vaatwand en dringen dan het weefsel binnen. Dit is belangrijke nieuwe informatie, die een startpunt biedt in de strijd tegen deze dodelijke ziekten. De resultaten verschenen in het septembernummer van het wetenschappelijke tijdschrift eLife.
Verwaarloosde ziekten
‘Slaapziekte en de ziekte van Chagas zijn zogeheten verwaarloosde ziekten’, zegt Maria Forlenza, universitair hoofddocent bij de leerstoelgroep Celbiologie en Immunologie. ‘Wereldwijd kosten ze elk jaar duizenden levens, maar toch krijgen ze weinig aandacht. Waarom? Omdat ze minder dodelijk zijn dan bijvoorbeeld malaria. En omdat het heel moeilijk is om financiering te vinden voor het soort fundamenteel onderzoek dat nodig is om te begrijpen hoe deze ziekten werken.’
Forlenza en haar collega’s toonden als eersten aan hoe de parasiet zich verplaatst en gedraagt in een gastheer. ‘We konden daarbij geen standaard proefdieren gebruiken zoals muizen, omdat je niet door een microscoop in hun stromende bloed kunt kijken. Daarom hebben we levende zebravissen gebruikt. Heel jonge zebravissen zijn doorzichtig. Je kunt zien wat er in hun bloedsomloop gebeurt.’
De onderzoekers toonden met hun in vivo-experimenten aan dat eerdere aannames over trypanosomen, gedaan op basis van in vitro-onderzoek en computermodellen, niet kloppen. Forlenza: ‘Voor mij is dat een van de belangrijkste boodschappen uit ons onderzoek: in sommige gevallen heb je levende gastheren nodig. Tegenwoordig is er een sterke beweging richting minder proefdiergebruik, en daar sta ik ook volledig achter, maar wij hebben laten zien dat er soms echt meerwaarde is.’
Vastklampen
Tot nu toe dachten wetenschappers dat trypanosomen hun flagel gebruiken om te zwemmen in de bloedstrooom. Daarom waren strategieën om de parasiet te remmen altijd gericht op de motoreiwitten die hun staart laten bewegen. De video’s van Forlenza en haar collega’s, gemaakt met vijfhonderd beelden per seconde, laten zien dat er geen actieve voortstuwing is.
De beelden laten ook zien hoe de parasiet zich vastklampt aan de bloedvatwand. ‘Deze aanhechting lijkt erg op die van onze eigen immuuncellen’, legt Forleza uit. ‘Net als witte bloedcellen kunnen de parasieten zich wel hechten aan de wanden van aders, maar niet aan die van slagaders. Blijkbaar is er iets in in de bouw van de aders wat ze doordringbaar maakt, en heeft de parasiet een manier gevonden om net als onze eigen immuuncellen de bloedstroom te kunnen verlaten.’
Plakeiwit
De beelden lieten zien dat de parasiet eerst de vaatwand aanraakt met zijn achterkant. Dat is de kant tegenover de flagel. Forlenza: ‘Terwijl de parasiet aan de wand vastzit, is de staart nog vrij om te bewegen. Misschien duwt hij de parasiet zichzelf daarmee door de wand heen, het weefsel in.’ De onderzoekers vermoeden dat trypanosomen op hun oppervlak, net als immuuncellen, een soort plakmoleculen hebben, waarmee ze zichzelf vasthechten aan de vaatwand. ‘We onderzoeken momenteel welke eiwitten dat zijn’ zegt Forlenza. ‘We hebben al een paar veelbelovende kandidaten gevonden.’
Deze ziekten kosten elk jaar duizenden levens, maar krijgen toch weinig aandacht
Wat als je dat plakeiwit zou kunnen blokkeren, bijvoorbeeld met antilichamen of door het uitschakelen van het gen dat codeert voor het plakeiwit? Forlenza en haar collega’s zochten dat uit door mutante trypanosomen te produceren waarbij de verschillende oppervlakte-eiwitten elk een andere kleurlabel droegen, dat zichtbaar was onder de microscoop. ‘Een van onze mutante eiwitten lijkt precies op de plek te zitten waar de parasiet zich aan de gastheer vasthecht’, zegt de onderzoeker. ‘Nu hebben we een mooi startpunt voor ons vervolgonderzoek: kijken wat er gebeurt als je het plakeiwit verandert of uitschakelt, of als je antilichamen ontwerpt die specifiek daarop aangrijpen. Ik ben er vrij zeker van dat een van deze routes een succesvolle aanpak van deze ziekten kan opleveren.’
Zien is geloven
Forlenza probeert financiering te vinden voor dit vervolgonderzoek, samen met de Universiteit van Cambridge. ‘In Groot-Brittannië is er meer geld voor fundamenteel onderzoek naar verwaarloosde ziekten.’ Het onderzoek vraagt ook om samenwerking binnen de Wageningse Animal Sciences Group. ‘Mijn eigen groep, Celbiologie en Immunologie, draagt bij op het gebied van gastheer-pathogeeninteracties. De expertise op het gebied van biomechanica komt van de groep Experimentele Zoölogie.’
Het kan nog tien tot vijftien jaar duren voor het onderzoek resulteert in een klinische toepassing, zoals een vaccin. Maar shortcuts zijn er niet, zegt Forlenza. ‘Deze fundamentele kennis is echt nodig. Jarenlang werkten we alleen maar met aannames over trypanosomen, maar wat je nodig hebt is bewijs in vivo. “Zien is geloven”, is ons motto.’
BIJNA ALTIJD DODELIJK
Trypanosomen zijn eencellige parasieten. Er bestaan verschillende varianten die onder meer slaapziekte veroorzaken in Afrika en de ziekte van Chagas in Latijns-Amerika. Slaapziekte wordt overgebracht door de tseetseevlieg, de ziekte van Chagas door wantsen. De eerste symptomen zijn koorts, hoofdpijn, jeuk en gewrichtspijn. Later ontstaan neurologische symptomen, zoals verstoorde slaap, verwarring en geheugenverlies. Uiteindelijk volgt bijna altijd de dood. Slaapziekte kost in Afrika jaarlijks aan zeker 10.000 mensen het leven, maar sommige bronnen spreken van 50.00 tot 500.000. In Zuid-Amerika zou het gaan om zo’n 8.000 doden per jaar.