Op het Spaanse eiland Isla del Aire heeft de dierenarts José Manuel Sánchez-Vizcaíno met zijn onderzoeksteam 147 wilde konijnen gevangen. De dieren kregen een microchip in hun nek geïmplanteerd om ze te kunnen volgen.
De helft van de wilde konijnen werd ingeënt tegen twee virusziekten. Daarna werden ze allemaal vrijgelaten – en een maand later opnieuw gevangen.
Tot vreugde van het team is 56 procent van de niet-ingeënte konijnen immuun. Want het zijn geen gewone vaccins – ze zijn besmettelijk en verspreiden zich dus.
Dit baanbrekende experiment dateert uit 1999. Destijds konden de onderzoekers het idee maar moeilijk verkopen aan de farmaceutische industrie. De aanpak om slechts een klein deel van de bevolking in te enten en het vaccin zich op natuurlijke wijze te laten verspreiden leek riskant en controversieel, en de winstvooruitzichten waren onzeker.
Het duurde dan ook ruim 20 jaar voor de belangstelling weer oplaaide.
Een beroemd experiment met konijnen op het eiland Isla del Aire toonde aan dat vaccins, net als virussen, zelfverspreidend kunnen zijn.
En daar zijn we nu. In de nasleep van COVID-19 worden alle mogelijkheden om pandemieën af te wenden onderzocht, en besmettelijke vaccins staan dus weer in de schijnwerpers van de wetenschap.
Maar zelfverspreidende vaccins zijn riskant. Critici vrezen dat ze ongebreideld om zich heen kunnen grijpen.
Dat hebben we dan ook zien gebeuren.
Meer epidemieën op komst
Vaccins blijken de beste verdediging te zijn tegen virusziekten. Zo zijn pokken uitgeroeid door een inentingsprogramma dat in de jaren 1950 wereldwijd van start ging, en de ziekte polio, die jaarlijks vele duizenden kinderen verlamde en fataal werd, is nu grotendeels onschadelijk.
Het vaccinatieprincipe is al eeuwen hetzelfde: het lichaam krijgt kleine doses antigenen toegediend – eiwitten van het ziekteverwekkende virus – die de afweer trainen om antistoffen aan te maken, en zodoende voorbereiden op aanvallen.
Maar ondanks ons enorme succes met vaccins hebben virussen nog altijd één groot voordeel: ze kunnen zich sneller verspreiden dan vaccins dat kunnen.
Vaccins moeten massaal geproduceerd en gedistribueerd worden en bij miljoenen mensen worden ingespoten. Dit is duur en tijdrovend.
12 biljoen euro zal de coronapandemie de wereldeconomie in 2024 gekost hebben. Het Internationaal Monetair Fonds
En vaccineren is nog maar de helft van de strijd. De meeste epidemieën ontstaan als virussen van dier op mens overgaan.
Volgens de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention komt 60 procent van alle besmettelijke ziekten van dieren. En bekende, gevreesde ziekten als ebola, hiv, hondsdolheid en COVID-19 zouden allemaal van wilde dieren komen.
Als we de verspreiding van virussen bij wilde dieren kunnen minimaliseren voor ze op de mens overgaan, kunnen we de kans op epidemieën flink verkleinen.
Maar dieren vaccineren is nog lastiger dan mensen vaccineren. Elk afzonderlijk dier moet gevonden en gevangen worden. Dit is vrijwel onmogelijk.
Daarom willen wetenschappers nu het konijnenexperiment op het Spaanse eiland nabootsen en de grootste kracht van de virussen tegen zichzelf gebruiken: ze willen nieuwe besmettelijke vaccins maken.
Als deze vaccins overgaan van dier op dier tot de meeste dieren beschermd zijn, kunnen we de verspreiding van virussen die op mensen kunnen overspringen, misschien wel helemaal voorkomen.
De vraag is of we besmettelijke vaccins die we vrijlaten, eronder kunnen houden.
Herpesvirus tegen ebola
Besmettelijke vaccins die door virussen verspreid worden, zijn heel anders dan de verzwakte virussen die van oudsher als vaccins gebruikt worden.
Verzwakte virussen zijn bijvoorbeeld ingezet in de strijd tegen polio.
Maar virussen zijn veelal flexibel. Hun genomen zijn meestal klein, wat betekent dat ze snel tot nieuwe varianten kunnen muteren. Verzwakte virussen die gebruikt worden voor vaccins, kunnen dus soms op hol slaan en juist ziekten veroorzaken.
Dit is gebeurd in een aantal Afrikaanse landen, waar deze jaren nieuwe gevallen van polio zijn. Die zijn veroorzaakt door verzwakte gemuteerde virussen.
Het poliovaccin werd onder andere gegeven in de vorm van druppels met een verzwakte vorm van het poliovirus.
Als wetenschappers een besmettelijk vaccin maken, gaat het er anders aan toe. Er is een stabiel, ongevaarlijk virus nodig met een gen van een gevaarlijk virus.
Dit ingebrachte gen moet antigenen aanmaken, waardoor dieren antistoffen aanmaken en zo immuniteit verwerven.
Daarom bestuderen wetenschappers nu onschadelijke cytomegalovirussen (CMV’s). Deze CMV’s veroorzaken dus geen ernstige ziekten – denk maar aan herpes.
CMV’s hebben een vrij groot genoom, waardoor hun DNA stabieler is en er dus minder kans is dat het muteert en het gedrag van het virus verandert. Ze zijn ook meestal soortspecifiek en gaan niet over op dieren waar ze niet bij passen.
Zo werken besmettelijke vaccins
1. Wetenschappers zoeken onschadelijk virus
Wetenschappers identificeren een onschadelijk virus dat stabiel is en niet muteert, maar wel de dieren besmet die immuun moeten worden voor een gevaarlijk virus.
2. Virus wordt gemanipuleerd
Het geselecteerde virus krijgt via CRISPR-technologie een gen van het virus waar de dieren immuun voor moeten worden. Het gen stelt het virus in staat antigenen te produceren.
3. Dieren verspreiden het vaccin
Wilde dieren worden gevangen en krijgen het gemanipuleerde, onschadelijke virus ingespoten. Hun afweer gaat daarop antistoffen tegen het gevaarlijke virus aanmaken. De gevaccineerde dieren besmetten hun soortgenoten.
Diverse studies ondersteunen deze conclusie. In 2016 kregen apen een CMV ingespoten met een ingebracht gen dat een antigeen van het ebolavirus vormde. Drie op de vier ingeënte apen overleefden vervolgens het ebolavirus.
En in 2018 testten onderzoekers een CMV-vaccin tegen tuberculose bij apen. Bij de ingeënte apen kwamen besmetting en ziekte 68 procent minder vaak voor dan bij de ongevaccineerde controlegroep.
Dit team wil nu ook een CMV-vaccin testen tegen lassakoorts, die door ratten verspreid wordt en jaarlijks zeker 300.000 mensen in West-Afrika treft.
En volgens een wiskundemodel van een Amerikaans-Australisch onderzoeksteam zouden we, als het besmettelijke vaccin werkt zoals verwacht, dat aantal met 95 procent kunnen verminderen.
Besmettelijke vaccins moeten drie ziekten intomen
Drie van de ergste virusziekten zijn afkomstig van dieren. Met besmettelijke vaccins hopen wetenschappers dieren in te enten en de vreselijke ziekten een halt toe te roepen voor ze de mens bereiken.
Ebola doodt de helft
Het ebolavirus heeft met een gemiddeld sterftecijfer van 50 procent al meer dan 15.000 mensen gedood. Het virus zou afkomstig zijn van vleermuizen of primaten en gaat op mensen over via lichaamssappen, zoals bloed.
Hondsdolheid wordt duizenden fataal
Hondsdolheid tast het zenuwstelsel en de hersenen aan, en veroorzaakt hoofdpijn, verwarring en spierpijn. Zonder behandeling kan hondsdolheid leiden tot spasmen, coma en de dood. Elk jaar sterven er 40.000-50.000 mensen aan.
Rattenvirus teistert West-Afrika
Lassakoorts wordt verspreid door gewone Afrikaanse ratten. In West-Afrika besmet het lassavirus meer dan 300.000 mensen per jaar, van wie er circa 5000 aan sterven. In Sierra Leone en Liberia is 10-16 procent van de ziekenhuisopnamen te wijten aan lassakoorts.
Maar er is nog veel wat onderzoekers niet weten over de nieuwe vaccins.
Critici vrezen het onbekende
Over het algemeen weten we nog maar weinig over de ontwikkeling van virussen bij wilde dieren.
Veiligheidsmaatregelen en tests in een gesloten systeem wijzen dus niet met zekerheid uit wat een besmettelijk vaccin in het wild gaat doen.
Critici vrezen dat ‘vaccinvirussen’ gaan muteren, andere soorten besmetten of hele ecosystemen ontwrichten.
Maar volgens de voorstanders van de vaccins kunnen we de mutatiekans via genetische manipulatie verkleinen.
Zo proberen sommige onderzoekers het vermogen van het virus om zich te vermeerderen zodanig te reguleren dat het zich slechts een bepaald aantal keren verspreidt en het risico op mutaties daalt.
Anderen ontwikkelen virussen met een ingebouwd uitdovingsmechanisme, waarmee het vermogen om antigenen te produceren automatisch uitgeschakeld wordt na een bepaald aantal infecties.
Grondige studies moeten rampen voorkomen
Voordat we besmettelijke vaccins gaan inzetten, moeten we testen wat ze doen bij dieren in gevangenschap.
Met gegevens daarvan kunnen we de wiskundemodellen doorontwikkelen die inzichtelijk maken hoe virussen dieren besmetten en beïnvloeden.
Als de resultaten veelbelovend blijven, kunnen de proefdieren worden uitgezet in het wild op geïsoleerde eilanden – zoals bij de proef op Isla del Aire in 1999.
In deze natuurlijke omgeving worden de dieren steeds gevangen en getest.
Zo verkrijgen we meer gegevens die de wiskundemodellen om het vermogen en het gedrag van virussen in het wild te voorspellen, weer verbeteren.
De vraag is of we ooit zo zeker zullen zijn van het gedrag van besmettelijke vaccins dat we ze durven vrij te laten.
De weg is vrij voor besmettelijke vaccins
De studie naar besmettelijke vaccins gaat ook over de verspreiding van virussen, genetische manipulatie en de stabilisatie van genomen. En in de verkeerde handen kunnen ze tot biologische wapens leiden.
Wetenschappers gaan dan ook heel voorzichtig te werk. En het is onwaarschijnlijk dat besmettelijke vaccins op mensen gebruikt zullen worden, want in de praktijk is daarvoor de toestemming van vrijwel de hele wereldbevolking nodig.
Maar het onderzoek op dit gebied gaat door. Want besmettelijke vaccins vormen een manier om pandemieën te stoppen voor ze beginnen – bij de wilde dieren die ons mensen kunnen besmetten.