Het virus blijkt in zekere zin niet één, maar twee huissleutels te hebben.
Eén van de grootste vragen omtrent het huidige coronavirus is hoe het kan dat het virus zo ontzettend besmettelijk is. Het virus weet in rap tempo menselijke cellen te infecteren en vervolgens over te springen naar een volgend doelwit. In een nieuw baanbrekend onderzoek komen wetenschappers met de zeer gewilde antwoorden.
Vergelijking
Het coronavirus SARS-CoV-2 kan verschillende organen aantasten – zoals de longen en de nieren – en ook neurologische symptomen veroorzaken, waaronder een tijdelijk verlies van geur en smaak. Het spectrum van symptomen van de bijbehorende ziekte – COVID-19 – is daarom vrij complex. Bovendien infecteert het coronavirus niet alleen de onderste, maar tevens de bovenste luchtwegen, inclusief het neusslijmvlies. Hierdoor verspreidt het virus zich snel. “Het virus kan ons lichaam, zelfs als we gewoon ademhalen of praten, al verlaten,” zegt onderzoeker Giuseppe Balistreri. Opvallend genoeg was dat bij een verwant coronavirus, SARS-CoV, dat in 2003 tot een veel kleinere uitbraak leidde, niet het geval. Deze infectie beperkte zich alleen tot de onderste luchtwegen, waardoor het virus veel minder besmettelijk was.
ACE2
Inmiddels weten we dat het coronavirus SARS-CoV-2 cellen infecteert via de receptor ACE2. Dit is een eiwit dat het virus gebruikt om zich aan onze cellen te binden en deze binnen te dringen. ACE2 is te vinden op verschillende cellen en weefsels, waaronder cellen in onze neus, mond en longen. Je zou kunnen zeggen dat ACE2 in zekere zin een soort ‘huissleutel’ is waarmee het coronavirus onze cellen weet binnen te dringen. Het verwante coronavirus uit 2003 infecteerde cellen echter via dezelfde receptor. “Het startpunt van ons onderzoek was waarom SARS-CoV tot een veel kleinere uitbraak leidde en SARS-CoV-2 zich op grote schaal weet te verspreiden, terwijl ze dezelfde hoofdreceptor ACE2 gebruiken,” aldus onderzoeker Ravi Ojha.
Tweede huissleutel
Om dit verschil tussen beide coronavirussen te verklaren, bestudeerden de onderzoekers verschillende spike-eiwitten. Op het oppervlak van het coronavirus bevinden zich zogenoemde ‘spikes’: eiwitten waarmee het virus zich kan binden aan de ACE2-receptor en menselijke cellen binnen kan dringen. En dat leidde tot een verrassende ontdekking. Vergeleken met het oudere neefje van SARS-CoV-2, had het nieuwe coronavirus een ‘extra stukje’ op dit spike-eiwit gekregen. “Ditzelfde stukje vinden we ook op de spike-eiwitten van vele andere desastreuse menselijke virussen, zoals ebola en hiv,” legt Balistreri uit. En dat leidde uiteindelijk tot het verlossende antwoord. Het huidige coronavirus blijkt in zekere zin niet over één huissleutel, maar twee huissleutels te beschikken. En die extra huissleutel is het eiwit Neuropilin-1.
Het betekent dat de spikes van SARS-CoV-2 zich dus niet alleen binden aan de ACE2-receptor, maar ook aan Neuropilin-1. En hierdoor dringt SARS-CoV-2 veel gemakkelijker menselijke cellen binnen. Bovendien vinden we Neuropilin-1 in ons ademhalingsstelsel en reukepitheel (een gespecialiseerd weefsel in de neusholte dat betrokken is bij ons reukvermogen). En dat is een strategisch belangrijke plek dat mogelijk bijdraagt aan de besmettelijkheid en verspreiding van SARS-CoV-2. Kortom, doordat de spike-eiwitten zich tevens binden aan Neuropilin-1 wordt het binnendringen van het virus in onze cellen vergemakkelijkt. Bovendien geeft dit een verklaring waarom SARS-CoV-2 besmettelijker is dan SARS-CoV. “Door de ACE2-receptor kan SARS-CoV-2 onze cellen binnendringen, maar andere factoren, zoals Neuropilin-1, ondersteunen waarschijnlijk die functie,” concludeert onderzoeker Mikael Simons. “Op dit moment kunnen we echter alleen nog maar speculeren over de precieze processen die erbij betrokken zijn. Vermoedelijk vangt Neuropilin-1 het virus op en stuurt het naar ACE2. Maar vervolgonderzoek is nodig om dit verder op te helderen.”
Blokkeren
Door Neuropilin-1 specifiek te blokkeren met antilichamen, slaagden de onderzoekers erin om infecties onder laboratoriumomstandigheden drastisch te verminderen. Toch houden de onderzoekers een slag om de arm. “Het is op dit moment nog te vroeg om te kunnen stellen dat het blokkeren van Neuropilin-1 een effectieve behandeling zou kunnen zijn,” aldus Balistreri. “Mogelijk kan dit namelijk ook tot bijwerkingen leiden. Dit zal in toekomstige studies moeten worden bekeken. Momenteel testen we het effect van nieuwe moleculen die we specifiek hebben ontworpen om de verbinding tussen het virus en Neuropilin-1 te onderbreken. De voorlopige resultaten zijn veelbelovend.” Deze vorderingen zijn echter enkel in het laboratorium geboekt. Toekomstig onderzoek moet uitwijzen of het ook in vivo – oftewel in het menselijk lichaam – hetzelfde resultaat heeft.
De bevindingen zijn hoe dan ook veelbelovend. “De studie geeft meer inzicht in het mechanisme waarmee het SARS-CoV-2-virus cellen infecteert,” stelt Lawrence Young, een onafhankelijke expert. “En dat draagt een belangrijke steen bij aan ons begrip over het virus. De studie zal dan ook kunnen helpen bij de ontwikkeling van vaccins en mogelijke antivirale geneesmiddelen.”
