en niet meer terug

Malaria: van mens tot mu
en niet meer terug
o
I
Een kUtSe achter de schermen b¡ TroplQ Health Sciences
J.
M. Bolsch er, Trop I Q
H
ealth
Sci ences, N ij meg
en
je'malaria'intypt bij Google krijg je al snel
miljoen hits. Dat geeft gelìjk aan hoe
omvangrijk deze ziekte is, Elk laar zijn er wereldwijd circa 207 miljoen mensen die malaria
krijgen. De ziekte heerst vooral in Afrika en Azië, waar de Anopheles muggen leven. |n2012
overleden 627.000 mensen aan de gevolgen van malaria, met name kinderen jonger dan
5 jaar. ln Nijmegen wordt nu onderzoek gedaan naar een medicijn dat niet alleen klachten
vermindert, maar ook versprelding van malaria tegengaat.
Als
b
t
11,8
Sporozoites
lnfection
Merozoites
d
C
Transmission
Asexual
cycle
to mosquito
Gametocytes
F¡guur
1
Levenscyclus van de malaria parasiet. (Nature 462,298-3OO (19 November 2009)
Malaria wordt veroorzaakt door
een parasiet van het geslacht P/asmodium. Er zijn vijf verschillende
soorten bekend die malaria veroorzaken bij de mens, de meeste
gevallen worden veroorzaakt door
Plasmodium falciparum, Deze stam
wordt ook het meest gebruikt
voor wetenschappelijk onderzoek.
Zo'n deÉig jaar geleden bleek een
meisje dat in de buurt van Schiphol
woonde, besmet te zijn met malaria
door Plasmodium falc¡parum. Ze
was gestoken door een malariamug
die met het vliegtuig was meege-
fO4 |
Analyse September 2014
reisd naar Schiphol, Er werd bloed
afgenomen en de parasiet bleek in
het laboratorium in Nijmegen opgekweekt te kunnen worden voor
wetenschappelijk onderzoek. Er
komen vaker monsters binnen van
malariapatiënten, maar slechts een
enkele keer lukt het om de parasieten ook daadwerkelijk op te kweken
en er experimenten mee te doen.
Tegenwoordig wordt de stam die
is afgenomen bij het meisje (genaamd NF54, N¡jmegen falciparum
54) over de hele wereld gebruikt
voor onderzoek.
De liefde van de parasiet gaat
door de (muggen)maag
De malariaparasiet heeft een heel
ingenieuze levenscyclus en maakt gebruik van twee gastheren: de mens
en de mug. In figuur 1 wordt de
levenscyclus schematisch weergegeven. Een geÏnfecteerde vrouwtjesmug
zuigt bloed op bij de mens en injecteeft daarbij zogenaamde sporozoiten in het bloed. Deze sporozorten
migreren binnen een minuut naar
de leveç waar ze levercellen infecteren. In de levercellen prolifereren de
sporozoïten tot merozoïten. Wa nneer
een spin-off bedrijf is heel anders als
het werken bij een groot farmaceutisch bedrijf, De lijntjes zijn hier koÉ,
maar er moet ook veel zelf geregeld
worden. Heel fijn aan het werken
bij TropIQ vind ik de nauwe samenwerking met de ondezoeksgroep
Medische Parasitologie onder leiding
van Robert. Zo zijn er elke week literatuur- en een werkbesprekingen,
waardoor we goede inhoudelijke
discussies voeren met collega's en
op de hoogte blijven van de laatste
ontwikkelingen en resultaten van het
vaccinonderzoek,
2
Figuur
ln schudincubatoren kweken we wekelijks vele parasieten die tweemaal per dag
automatisch ververst worden.
In Nijmegen beschikken we over de
juiste technologie voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen om
malaria uit te roeien. Mijn collega's
Figuur3
van medische parasitologie kweken
wekelijks miljarden malariaparasieten
onder gecontroleerde omstandigheden. De parasieten hebben tweemaal
per dag behoefte aan vers med¡um
met daarin humaan serum. Daarvoor
is een automatisch kweeksysteem
ontwikkeld dat het medium twee
keer per dag ververst. Daarnaast
hebben de parasieten driemaal per
week verse rode bloedcellen nodig.
Erg belangrijk is dat hier gewerkt
wordt met gecontroleerde humane
materialen als serum en bloed. Zo
gebruiken we humaan serum van een
LinkseenvolgezogenAnophelesstephensivrouwtjesmug,rechtseenmugineen
experi me ntee I kooitje.
een volle levercel openbarst, kunnen
de merozoTten de rode bloedcellen
infecteren. Binnenin de rode bloedcel vermeerderen de parasieten zich
aseksueel, D¡t gaat razendsnel (circa
24 uur) en wanneer de rode bloedcel
openbarst, worden vele nieuwe rode
bloedcellen geTnfecteerd. Deze aseksuele levenscyclus gaat gepaard met
ziekteverschijnselen als koofts en
koude rillingen, maar lijdt (nog) niet
tot verspreiding van de ziekte. Maar
wat dan wel? Af en toe besluit een
parasiet om zich niet aseksueel te
vermeerderen, maar om mannelijke
en vrouwelijke geslachtscellen te
vormen binnen de rode bloedcel, de
zogenaamde gametocyten. Wanneer
een volgende mug bloed opzuigt,
zijn het de gametocyten die in de
muggenmaag geactiveerd raken tot
gameten. Uiteindelijk ontwikkelen de
bevruchte gameten zich tot sporozoiten die migreren naar de speekselklieren van de mug. Op deze manier
is de cirkel rond en kan de mug een
volgende persoon infecteren. De hele
levenscyclus van de parasiet duurt
circa 28 dagen.
te creëren voor malariapat¡ënten in
de arme landen door hun gezondheid te verbeteren. Zelf heb ik negen
jaar als analist gewerkt bij Organon
/ MSD in Oss / Cambridge (USA)
en daarna nog een jaar bij de afdeling Reumatologie van het Radboud
UMC. TropIQ heb ik vanaf het begin
gevolgd en na mijn tweede zwangerschapsverlof mocht ik er in februari
2013 beginnen als research analist.
Wat een uitdaging! Het werken bij
zl-:
gemetes ookinetes oocysts
esexuals
gametoc'ytes
Asexual tnhibition
Assay (AIA)
Gametocyte Viability
Assay (GAVA)
TroplQ Health Sciences
In Nijmegen wordt al ruim dertig
jaar onderzoek naar malaria uitge-
Gametocyte Induction Assay (GIA)
en Robeft Sauerwein. De missie van
TropIQ is om betere omstandigheden
rgr
indirect mode
voerd. In januari 2Ot2werd TropIQ
Health Sciences opgericht als spin-off
bedrijf van het Radboud UMC door
Koen Dechering, Maes van Lanschot
cametogenesis Assay (GAGAI
:..
.ilg'::"i ::'.d:.
.
l
direct
mode
r
Standard Membrane Feeding Assay (SMFAI
Figuur4
HetTroplQassayplatform.
Analyse September 2014
|
1O5
bekende groep donoren, die nog nooit
in aanraking zijn geweest met malaria.
De rode bloedcellen worden geTsoleerd
uit bloed van donoren die minimaal 6
maanden niet in landen z'tjn geweest
waar malaria heerst (en dus malariavrij zijn). Uiteraard kweken wij bij TropIQ onze eigen parasieten op dezelfde
manier en ook hierin is er een goede
samenwerking met de collega's van de
parasitologie.
In Nijmegen worden niet alleen malaria parasieten gekweekt: in het
Centraal Dierenlaboratorium van het
Radboud UMC bevinden zich ook duizenden Anopheles muggen. Daarmee
is het de grootste'muggenfabriek'
ter wereld! De malaria parasiet kan
zich namelijk alleen in deze muggen
vermeerderen. Net zoals de parasietenkweek, wordt ook de kweek van
zo'n tienduizend muggen per week
goed gecontroleerd. Dit doen wij
echter niet zelf, maar gelukkig is de
samenwerking met onze collega's erg
goed en zijn ook hier de lijntjes kott.
Geneesmiddel dat verspre¡d¡ng
tegen gaat
Bij TropIQ Health Sciences zoeken
we naar een geneesmiddel dat specifiek de overdracht van de malariaparasiet van de mens naar de mug
tegengaat, De huidige geneesmiddelen bestrijden namelijk alleen de
symptomen van malaria, maar niet
de verspreiding, Dit komt omdat de
huidige medicijnen alleen de aseksuele parasieten aanpakken en niet
de gametocyten. Het idee is dat het
nieuwe geneesmiddel op twee manieren zou kunnen werken: enerzijds
door te voorkomen dat er gametocyten ontstaan in de mens, anderzijds
door de parasitaire bevruchting in
de muggenmaag te blokkeren. We
zoeken dus een ant¡conceptiemiddel
voor de malariaparasiet, dat door de
mens wordt geslikt.
Om de zoektocht te vergemakkelijken,
maken we gebruik van gespecialiseerde technologie binnen ons assayplatform. We hebben namelijk al veel
verschillende assay's opgezet tegen
de verschillende parasitaire stadia. Zo
kunnen we van heel veel verschillende
(bestaande en nieuwe) medicijnen
bekijken wat ze op al die stadia doen,
Voor meer informatie venvijs ik graag
naar onze website www.TroplQ.nl.
106 | AnalyseSeptember20l4
Ontwikkeling homogene
high-throughput assay
Het onderzoek naar de gametocyten
kwam een aantal jaren geleden in
een stroomversnelling toen bekend
werd dat daar de bottleneck van de
huidige medicijnen zat. Er zijn nieuwe medicijnen nodig die de gametocyten kunnen remmen en/of doden
om daarmee de verspreiding van
malaria tegen te gaan. Mijn belangrijkste taak werd het opzetten van
een nieuwe homogene assay in highthroughput format om het effect van
veel stoffen gemakkelijk op gametocyten te kunnen meten. Het idee
van deze assay was dat hij zo simpel
mogelijk moest worden: alleen maar
iets toevoegen, niets wegwassen
en het liefst korte ¡ncubatiestappen. Ik kon daarvoor gebruik maken
van nieuwe technologie. Maar waar
moest ik beginnen? Ik startte met
de kweek van veel parasieten, want
slechts een fractie van de parasieten
besluit om een gametocyt te worden.
Verder blijkt dat het 14 dagen duutt,
voordat voldoende rijpe gametocyten in een kweekflesje zitten. Deze
gametocyten worden vervol gens
gezuiverd van de rode bloedcellen,
waarna ik ze kan blootstellen aan
verschillende stoffen / potentiële
medicijnen,
In eerste instantie dacht men dat
gametocyten erg gevoelig waren.
Ze dragen immers genetisch materiaal van de parasiet met zich mee
en hebben als enige doel om zich
vooft te planten. Nu weten we dat
gametocyten zelfs een week lang
'hutje mutje' bij elkaar op de bodem
van een V-bodemplaat kunnen verblijven, zonder ververst te worden.
Zelfs dan zijn ze nog in staat om
gameten te vormen. Eigenlijk houden we de gametocyten bij ons in
het lab een beetje voor de gek, Wanneer we de temperatuur laten dalen
tot kameftemperatuur en tevens een
zuur toevoegen dat ook ¡n de muggenmaag voorkomt, dan worden de
gametocyten geactiveerd tot gameten. En wat je dan ziet onder de microscoop is fenomenaall Vlak voor de
activatie zien de gametocyten er nog
uit als banaantjes. Maar vlak na activatie breken de vrouwelijke gametocyten uit de rode bloedcel en worden
rond, in afwachting op een mannetje. Al na tien minuten breken de
mannelijke gametocyten uit de rode
bloedcel. De flagel (zweepstaaft)
van een mannelijke gametocyt (net
als die van een spermacel) gaat alle
kanten op. In één rode bloedcel zitten acht mannelijke gametocyten. Als
je je dan ook nog bedenkt dat er in
één microscopisch veld verschillende
mannelijke gametocyten liggen, dan
kun je je misschien voorstellen hoe
zo'n microscopisch beeld er uitziet,
Per rode bloedcel acht zweepstaarten die alle kanten opgaan, op zoek
naar een vrouwtje om te bevruchten.
Prachtig. En precies dat prachtige effect willen wij voorkomen!
Homogene
gametogenese assay
In vergelijking met gametocyten,
blijken de gameten een nieuw eiwit
tot expressie te brengen:
Pfs25.
Hiervan kon ik gebruik maken bij
het opzetten van de nieuwe assay,
de homogene gametogenese assay.
Binnen het team van Robert waren
al verschillende monoklonale antilichamen ontwikkeld en hiervan bleken twee geschikt te zijn om Pfs25
te vangen in deze nieuwe assay. Ik
was zeer bekend met het werken
met antilichamen. Maar omdat we
gebruik wilden maken van nieuwe
technologie in combinatie met gameten, was het voor mij toch een
sprong in het diepe. We wilden dat
de assay robuust was en in highthroughput format uitgevoerd kon
worden, zodat je 384 samples op
één plaat kunt meten. Maar na een
aantal maanden zwoegen, ligt die
assay er nu! En met het afronden
van het opzetten van deze assay is
bovendien het assayplatform van
TropIQ Health Sciences compleet.
We zijn nu in staat om tegen alle
parasitaire stadia (zoals te zien in
figuur 1) stoffen te testen. Maar
het meest belangrijk is dat we kunnen zien of er een correlatie is tussen het effect van een stof op de
gametocyten in vitro en het effect
van diezelfde stof op de transmissie
in de mug. Ik ben ervan overtuigd
dat dit de zoektocht naar een nieuw
medicijn, dat de overdracht van de
malariaparasiet van mens op mug
kan tegengaan, vergemakkelijkt.
En ik ben er trots op dat ik daaraan
mijn steentje heb kunnen bijdragen

Download Report