Ruim een jaar na het begin van de coronavirus-pandemie worden zorgautoriteiten geconfronteerd met een nieuwe dreiging: gemuteerde varianten van het SARS-CoV-2-virus. Onderzoekers in de hele wereld hebben onlangs drie van de meer opmerkelijke varianten geïdentificeerd: B.1.1.7, dat in december voor het eerst in Groot-Brittannië opdook; 501Y.V2, dat in december in Zuid-Afrika werd aangetroffen; en P1, dat op 13 januari in Brazilië opdook.
Er zijn geen aanwijzingen dat een van deze varianten dodelijker is dan het oorspronkelijke virus. Maar enkele van de varianten zijn mogelijk wel besmettelijker, als gevolg van mutaties die veranderingen aanbrengen in het eiwit van de kenmerkende uitsteeksels (‘spikes’) op de buitenzijde van het virusdeeltje – de onderdelen waarmee het virus zich aan menselijke cellen kan hechten en ook de plekken waar vaccins op inwerken. Als de nieuwe varianten ongemoeid worden gelaten, zouden ze zich razendsnel kunnen verspreiden, met nog meer ellende en dood tot gevolg.
Maar terwijl in de hele wereld vaccinatieprogramma’s op stoom komen, zien wetenschappers de eerste tekenen dat de bestaande vaccins in samenwerking met het veelzijdige immuunsysteem van het menselijk lichaam in staat moeten zijn om enige bescherming te bieden tegen deze gemuteerde versies van het coronavirus.
“Deze varianten vertonen wel veranderingen in het eiwit van hun ‘spikes’, maar niet genoeg om ervoor te zorgen dat de vaccins ons niet langer beschermen,” zei Arnold Monto, interim-voorzitter van het Vaccine and Related Biological Products Advisory Committee van de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA), op 11 januari in een interview met het medische tijdschrift JAMA. “Alles wijst erop dat de bestaande vaccins zouden moeten werken, en we zullen daar in de komende weken meer over te weten komen.”
Om de verdere evolutie van het coronavirus en dus het ontstaan van nieuwe varianten af te remmen, denken experts dat het van cruciaal belang blijft om verspreiding van het virus te verhinderen, door het dragen van mondkapjes, het wassen van de handen, het bewaren van afstand en een zo snel mogelijke vaccinatie van de bevolking.
“We hebben nog geen enkel bewijs gezien voor de mogelijkheid dat de nieuwe varianten niet door de vaccins worden tegengehouden. Bovendien kun je nieuwe varianten het best afstoppen door de verspreiding van het coronavirus in het algemeen in te dammen,” zegt Philip Dormitzer, hoofdwetenschapper voor virale vaccins van de afdeling vaccinonderzoek van Pfizer. “Hoe minder het virus zich in de wereld vermeerdert, des te minder varianten er worden geproduceerd.”
Als er wél een variant van SARS-CoV-2 zou opduiken die resistent is tegen de bestaande vaccins, dan zouden de huidige vaccins een beetje aangepast kunnen worden om dat soort nieuwe mutaties het hoofd te bieden, aldus Dormitzer.
Meervoudige immuunrespons op COVID-19
Als respons op een natuurlijke besmetting of op een bepaald vaccin produceert ons lichaam een breed scala van antilichamen (‘antistoffen’). In het geval van COVID-19 richten deze antilichamen zich op verschillende onderdelen van het eiwit in de kenmerkende uitsteeksels (‘spikes’) op de buitenzijde van het SARS-CoV-2-virus, dus niet slechts op één onderdeel van het virus (waar een mutatie de werkzaamheid van dat virus zou kunnen veranderen). Dankzij deze meervoudige binding van antilichamen is het voor mutaties in principe lastig om de werking van een vaccin helemaal te omzeilen.
“Als je te maken krijgt met een mutatie die een regio vernietigt waar antilichamen zich aan het virus hechten, dan zullen de antilichamen voor die specifieke regio inderdaad niet meer zo goed werken, maar dan zijn er nog heel erg veel andere antilichamen die zich op andere plekken hechten,” zegt Pei-Yong Shi, viroloog en microbioloog aan de University of Texas Medical Branch in Galveston.
Naast antilichamen activeren vaccins ook T-cellen, immuuncellen die een belangrijke rol spelen in de eerste respons van het lichaam op SARS-CoV-2, legt Dormitzer uit. Uit klinische tests komt naar voren dat deze immuuncellen het lichaam al beginnen te beschermen voordat er veel antilichamen zijn geproduceerd.
Zo begonnen patiënten die in de Fase 3-tests voor het vaccin van Pfizer/BioNTech de eerste van twee doses van dat vaccin hadden gekregen, al na 10 tot 14 dagen tekenen van bescherming tegen het coronavirus te vertonen, ook al bleek uit de Fase 1-tests voor het vaccin dat patiënten tegen die tijd nog geen hoge niveaus van antilichamen in hun bloed hadden.
“Óf er is maar een heel kleine hoeveelheid neutraliserende antilichamen nodig om het lichaam tegen dit coronavirus te beschermen, óf er is iets anders dat ons beschermt, dat géén neutraliserend antilichaam is,” zegt Dormitzer, verwijzend naar de mogelijke rol van T-cellen in het tot staan brengen van het virus.
Gezien deze complexe immuunrespons op SARS-CoV-2 denkt Dormitzer dat zelfs als de antilichamen die door de vaccins worden opgeroepen, niet meer zo goed zouden hechten aan nieuwe of toekomstige varianten, deze vaccins nog altijd een zekere mate van bescherming bieden.
Deze vorm van gedeeltelijke bescherming wordt nu al waargenomen bij sommige jaarvaccins tegen de seizoensgebonden griep, zegt Helen Chu, immunologe aan de University of Washington in Seattle. “Zelfs als je wordt besmet met een stam die niet precies aansluit op de werking van jouw vaccin, dan nog ben je toch tot op zekere hoogte beschermd,” zegt zij. “En deze COVID-19-vaccins zijn veel en veel beter dan griepvaccins: een werkzaamheid van 95 procent is veel beter dan de 50 tot 60 procent die we bij griepvaccins zien.”
Chu doet onderzoek naar de immuunrespons van patiënten bij luchtweginfecties en heeft de uitbraak van COVID-19 sinds het begin gevolgd. In februari vorig jaar was zij betrokken bij de bloedtest van de allereerste bevestigde COVID-19-patiënt in de VS. Het opduiken van nieuwe varianten verbaast haar in het geheel niet en ze heeft veel vertrouwen in de brede werkzaamheid van de huidige vaccins.
“Ik heb mijn vaccin gekregen en bijna alle wetenschappers en artsen met wie ik werk, hebben het vaccin gekregen,” zegt zij. “Ik zou me geen moment zorgen maken over het feit dat er nieuwe varianten opduiken.”
Mutaties volgen
Onderzoekers in laboratoria zijn al maandenlang bezig met het controleren van het SARS-CoV-2-virus op nieuwe mutaties, met het doel om die specifieke mutaties eruit te pikken die het grootste risico in zich bergen om het coronavirus besmettelijker te maken of het slimmer te maken in het omzeilen van ons immuunsysteem.
Dit soort onderzoek richt zich op de belangrijkste mutaties in de drie meest succesvolle varianten die tot nu zijn ontstaan. Elk van deze varianten heeft zo zijn eigen groep van mutaties, maar sommige van die mutaties zijn onafhankelijk van elkaar in alle drie de varianten opgedoken – wat erop wijst dat het coronavirus zich met behulp van deze specifieke mutaties beter kan verspreiden.
Een van de mutaties is ‘N501Y’, dat veranderingen aanbrengt in een aminozuur in de eiwitreceptoren op de ‘spikes’ van het SARS-CoV-2-virus, dus op plekken waar het virus zich direct aan de buitenzijde van bepaalde menselijk cellen kan hechten. In het verleden is uit onderzoek gebleken dat deze mutatie ervoor zou kunnen zorgen dat het coronavirus zich beter kan hechten aan ACE2-receptoren op menselijke cellen, waardoor het besmettelijker is voor mens en dier. In september bleek uit de resultaten van een onderzoek in het tijdschrift Science dat deze mutatie het SARS-CoV-2-virus besmettelijker maakt bij muizen in het laboratorium.
Maar op zichzelf lijkt deze mutatie het coronavirus niet weerbaarder te maken tegen de huidige vaccins. In het lab van Shi, dat samenwerkt met onderzoekers van Pfizer (onder wie Dormitzer), werd gebruik gemaakt van gentechnologie om twee laboratoriumversies van het SARS-CoV-2-virus te creëren die identiek waren, op één detail na: de aan- of afwezigheid van de N501Y-mutatie.
In een voorlopige studie die op 7 januari werd gepubliceerd op de preprint-server bioRxiv, keken Shi, Dormitzer en hun team naar de manier waarop de antilichamen van twintig deelnemers aan de klinische test voor het vaccin van Pfizer-BioNTech op de twee vrijwel gelijke coronavirustypen reageerden. Hun antilichamen hechtten zich even goed aan de variant met de N501Y-mutatie als aan de variant zonder de mutatie. “We waren erg blij toen we zagen dat de resultaten geen gevolgen hadden voor de werking van het vaccin,” zegt Shi.
Toch geeft Shi meteen toe dat dit onderzoek een tekortkoming heeft: de nieuwe varianten worden niet gekenmerkt door slechts één maar door meerdere mutaties. Zo vertoont de B.1.1.7-variant acht verschillende mutaties in het eiwit van zijn ‘spikes’. Volgens Shi zal zijn laboratorium in de komende twee à drie weken de werkzaamheid van het Pfizer-BioNTech-vaccin uittesten op andere combinaties van mutaties.
De 501Y.V2-variant heeft een andere mutatie die wetenschappers enige zorgen baart: de E484K-mutatie, die eveneens ingrijpt in de eiwitregio’s waarmee het virus zich aan menselijke cellen hecht. In een preprint die op 4 januari op de server bioRxiv is gepubliceerd, ontdekten onderzoekers van het Fred Hutchinson Cancer Research Centre in Seattle dat deze mutatie een uitzonderlijk belangrijk rol speelt in de manier waarop antilichamen zich hechten aan het eiwit van de ‘spikes’ op de buitenzijde van virusdeeltjes.
Toen laboratoriumvirussen met E484K en soortgelijke mutaties werden getest op antilichamen van herstelde COVID-19-patiënten, bleken de antilichamen van sommige patiënten zich aanzienlijk minder goed te hechten aan virussen met deze mutaties. Maar gelukkig roepen de nu goedgekeurde vaccins een brede immuunrespons op en zijn er momenteel geen aanwijzingen dat varianten met de E484K-mutatie de immuniteit als gevolg van deze vaccins geheel kunnen omzeilen.
In een reeks tweets maakte Jesse Bloom, hoofdauteur van de preprint, duidelijk dat ‘verminderde bescherming’ heel iets anders is dan ‘geen bescherming’. “Moeten we ons zorgen maken over E484K en andere mutaties? Ja! Daarom werken zovelen van ons momenteel hard aan het bestuderen van deze mutaties. Maar we moeten ze wel in perspectief blijven zien,” twitterde hij. “Beperkte neutralisatie betekent nog niet dat er geen immuniteit is opgeroepen, en het zal nog veel zorgvuldig onderzoek vergen om te bepalen wat precies de gevolgen daarvan zijn voor de immuunbescherming bij mensen.”
En als vaccins aangepast moeten worden?
Vaccinfabrikanten leggen momenteel de basis voor een snelle respons op toekomstige varianten van het SARS-CoV-2-virus die erin slagen de huidige vaccins te omzeilen. Volgens Pfizer-onderzoeker Dormitzer zullen alle veranderingen die aan vaccins worden aangebracht, goedgekeurd moeten worden op basis van rigoureuze tests waaruit blijkt dat een nieuwe variant zich verspreidt onder mensen die eerder al zijn geïmmuniseerd tegen COVID-19.
Een van de voordelen van de vaccins van Pfizer-BioNTech en Moderna is dat ze snel kunnen worden aangepast. Dormitzer wijst er wel op dat het laboratoriumonderzoek en de fabricage slechts twee stappen zijn in een lange en gecompliceerde weg naar iemands arm. Als een vaccin moet worden aangepast, zullen zorgautoriteiten moeten controleren of het vaccin nog steeds veilig en werkzaam is. Volgens onderzoekers kan het beleid dat wordt gehanteerd voor de periodieke aanpassing van vaccins tegen de seizoensgebonden griep een goed kader vormen voor aanpassingen aan coronavaccins.
“Iedereen wil de griep als model nemen en daar ben ik het helemaal mee eens. De griep is ons sjabloon,” zegt Dormitzer. Maar hij zegt erbij dat “we moeten uitzoeken hoe we de protocollen voor het toezicht – de vuistregels – bij griepvaccins kunnen veranderen in protocollen voor dit nieuwe coronavirus.”
Belangrijk is dat onderzoekers precies weten wanneer er nieuwe varianten opduiken. Alle drie de experts die door National Geographic werden geraadpleegd, roepen overheden dan ook op om hun capaciteit voor genomische sequentiëring van het SARS-CoV-2-virus flink op te schalen en de gegevens van dat onderzoek onderling te delen.
“We moeten gesequentieerde genomen van virussen in patiënten zeer goed in de gaten houden,” zegt Shi. “Het zijn de ogen en oren van onze zorgstelsels.”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
