Genetisch onderzoek brengt veranderingen in het coronavirus in beeld

Zoals alle virussen muteert ook SARS-CoV-2. Viroloog prof. Marion Koopmans (Erasmus MC) en collega’s brengen met steun van ZonMw sinds het begin van de uitbraak de genetische varianten in kaart. Hun onderzoek wierp nieuw licht op besmettingsroutes én maakt het mogelijk om snel nieuwe varianten op te merken die bijvoorbeeld besmettelijker zijn of niet herkend kunnen worden door de PCR-test.


Icoon 1

Wie
Erasmus MC, RIVM, UMC Utrecht, Julius Centrum en Amsterdam UMC

Icoon 2

Wat
Genetisch onderzoek SARS-CoV-2

Icoon 5

Wanneer
2020 – 2021

Icoon 6

Investering
€410.020

Zodra SARS-CoV-2 ons land bereikte, ontstond er behoefte aan veel genetische informatie over het virus. ZonMw verstrekte subsidie aan viroloog prof. dr. Marion Koopmans en collega’s van het Erasmus MC, RIVM, UMC Utrecht, Julius Centrum en Amsterdam UMC om de genetische varianten van het virus nauwkeurig te bestuderen.

‘In eerste instantie was ons doel vooral om besmettingsroutes in kaart te brengen’, zegt Koopmans. ‘De virusuitbraak startte met heel weinig genetische diversiteit, maar met de toenemende verspreiding ontstonden er steeds meer onderlinge verschillen. Aan de hand daarvan kun je ontrafelen hoe de verspreiding verloopt: als het genetisch materiaal van het virus bij twee patiënten vrijwel identiek is, dan kent hun besmetting hoogstwaarschijnlijk dezelfde bron.’

Verspreiding in ziekenhuizen en slachthuizen

De onderzoekers zetten stevig in op het vastleggen van virusvarianten en hun verspreidingsroutes, zeker nadat contact- en brononderzoek door de grote besmettingsaantallen onmogelijk werd. Verschillende GGD’s en laboratoria leveren sindsdien regelmatig een aantal monsters van positief geteste personen aan. Daaruit bleek dat er in Nederland weinig regionale clustering is, maar er zijn wel clusters van specifieke uitbraken.

Met ons genetisch onderzoek konden we een aantal openstaande vragen beantwoorden’, vertelt de viroloog. ‘Bijvoorbeeld toen er in Brabantse ziekenhuizen veel personeel besmet raakte. Liepen de medewerkers het virus op het werk op of daarbuiten? Ons onderzoek wees uit dat besmettingen grotendeels van buitenaf kwamen. Daarmee konden we de angst wegnemen dat beschermingsmiddelen onvoldoende werkten.

Ook slachthuizen met virusuitbraken werden onder de loep genomen. Koopmans: ‘Daar zagen we dat medewerkers juist wél op de werkvloer besmet raakten en niet zozeer in de thuissituatie, ook al schiepen de media een ander beeld.’ Het onderzoek toonde daarnaast aan dat de terugkeer van COVID-19 na de zomervakantie voor een groot deel te wijten was aan buitenlandse vakanties. ‘We waren het virus in de zomer bijna kwijt en kregen het opnieuw binnen via mensen die op reis waren geweest, zo bleek uit ons genetisch onderzoek.

SARS-CoV-2 bij dieren

Een belangrijk deel van het virusonderzoek richt zich op SARS-CoV-2-infecties bij dieren. ‘Na circulatie onder nertsen bleek het virus te muteren op een van de plekken waarmee het bindt aan cellen. Die mutaties kennen we alleen van virusvarianten bij schubdieren en vleermuizen. Dit suggereert dat het virus terug adapteert naar dierlijke varianten. Wat betekent dat voor de infectie van mensen? Dit moeten we nog uitzoeken, maar het is duidelijk dat we niet op zulke verrassingen zitten te wachten. Gelukkig is de nertsenvariant uitgedoofd doordat de nertsenfokkerijen vervroegd gesloten zijn, mede vanwege ons onderzoek.

Interessant is dat de virusmutaties bij nertsen deels op dezelfde genetische locaties zitten als mutaties van de Britse en Zuid-Afrikaanse virusvarianten. ‘Wat betekent dat? Is het virus daar misschien ook via dieren gepasseerd? En hoe komt het dat de Zuid-Afrikaanse en Braziliaanse variant ook muizen kunnen infecteren, maar de ‘gewone’ en de Britse variant niet?

Aan het woord

Marion Koopmans

‘We waren het virus in de zomer bijna kwijt en kregen het opnieuw binnen via mensen die op reis waren geweest, zo bleek uit ons genetisch onderzoek.’

Marion Koopmans, Viroloog Erasmus MC

Effect van mutaties op viruseigenschappen

Gaandeweg breidde de interesse van de onderzoekers zich steeds verder uit. ‘Naast het in kaart brengen van verspreidingsroutes wilden we ook weten welke veranderingen in het virus de eigenschappen ervan kunnen veranderen’, licht Koopmans toe.

Denk aan de Britse virusvariant: die is besmettelijker. Maar het kan ook draaien om hoe ziek je van het virus wordt of hoe effectief een vaccin ertegen beschermt. Mutaties kunnen zelfs beïnvloeden hoe goed je het virus kunt aantonen met een diagnostische test.

Dit soort zaken zijn onder meer te onderzoeken door virussen met specifieke mutaties in het laboratorium op te kweken. ‘Je kunt dan kijken hoe virusvarianten zich gedragen in celkweken, mini-orgaantjes en mogelijk ook in dieren’, legt de viroloog uit.

Is het virus bijvoorbeeld nog goed te remmen met antistoffen? Dit soort onderzoek staat nog in de kinderschoenen, maar als we het wereldwijd systematisch blijven doen, bouwen we gestaag onze kennis op’, verwacht Koopmans. De Virus Evolution Working Groep van de World Health Organization wijst onderzoekers op nieuwe relevante mutaties die nader onderzoek in het lab verdienen.

Bescherming tegen infectie

Een prangende vraag is of bestaande vaccins en maatregelen ook beschermen tegen nieuwe virusvarianten. ‘Het onderzoek daarnaar is nog in de beginfase; wij zijn er ook volop mee bezig’, zegt Koopmans. ‘We weten al dat door vaccins opgewekte antistoffen helaas minder goed werken tegen de Zuid-Afrikaanse variant. Opvallend is verder dat sommige volledig gevaccineerde zorgmedewerkers in Nederland toch geïnfecteerd raken met SARS-CoV-2. Hoe kan dat? Is dat misschien zo’n Zuid-Afrikaanse variant, of nog weer een andere? Dat zoeken we nu uit.

Je hoort wel eens dat het virus meer gaat muteren wanneer meer mensen gevaccineerd zijn: het virus moet dan meer moeite doen om zich te verspreiden. Klopt dat?

Op zich zorgt selectiedruk inderdaad voor meer mutaties, maar het fenomeen valt of staat met hoeveel virus er circuleert in de samenleving. Want hoe meer mensen er geïnfecteerd rondlopen, hoe meer kans het virus krijgt om te muteren. Je moet dus proberen het aantal besmettingen zo laag mogelijk te houden, door te vaccineren én door voorzorgsmaatregelen.’ Koopmans wijst op de Braziliaanse stad Manaus. ‘Tijdens een eerdere massale uitbraak kreeg minimaal 60% van de inwoners al COVID-19, en nu is er wéér een massale uitbraak. Dat heeft waarschijnlijk te maken met het gebrek aan maatregelen om verspreiding te voorkomen. Er waart heel veel virus rond en zo kan het virus naar hartenlust muteren, waardoor mensen zelfs twee keer besmet kunnen raken.

‘Wij communiceren elke bevinding heel breed en hopen dat ook fabrikanten van commerciële PCR-tests de nodige aanpassingen maken.

Ontsnappen aan PCR-test

Virusmutaties kunnen ook invloed hebben op hoe goed een PCR-test werkt. ‘Zo’n test kijkt niet naar het volledige genetische materiaal, maar werkt met zogenoemde primers – stoffen die aangrijpen op kleine, herkenbare stukjes van het virus’, legt Koopmans uit. ‘Als er precies in dat stukje een mutatie zit, kan het zijn dat de primer niet meer goed bindt. Dan krijgt een patiënt ten onrechte een negatieve testuitslag.’ Het is dus zaak dit permanent in de gaten te houden. ‘We hebben hiervoor een website ontwikkeld waar iedereen kan checken of een bepaalde primer nog werkt voor een bepaalde variant.

Is het al voorgekomen dat bepaalde PCR-tests niet meer werkten door mutaties?

Jazeker, bijvoorbeeld bij de Britse variant. Die kwam in Engeland juist aan het licht toen bleek dat een van de drie gebruikte PCR-tests het virus niet kon opmerken.’ Voor PCR-testen uitgevoerd in medisch-microbiologische laboratoria is het eenvoudig om de test zo aan te passen dat een nieuwe variant weer gedetecteerd kan worden. ‘Wij communiceren elke bevinding heel breed en hopen dat ook fabrikanten van commerciële PCR-tests de nodige aanpassingen maken. Maar sommige fabrikanten houden geheim welke primers ze gebruiken, dus dat kunnen we niet controleren. Daarom hebben we afspraken met teststraten om steekproeven te nemen onder de negatieve testuitslagen: glippen er geen infecties doorheen? Daar soms wel iets uitgekomen, maar tot nu toe gelukkig niets belangrijks.

Meer data delen

Al sinds februari 2020 publiceert het Erasmus MC alle gevonden virusvarianten in de online databanken GISAID en Nextstrain. ‘Dat blijven we doen, maar we willen de kennis nog structureler inzetten. Bijvoorbeeld door binnen Europa ook de ruwe data te delen waarmee onderzoekers elders de analyses kunnen herhalen.

Dit delen zal verlopen via het internationale COVID-19 open data portal van de Europese Unie. ‘Iedereen wil graag data delen, maar in praktijk blijken er toch veel barrières vanwege allerlei wet- en regelgeving. Die moeten we dus zien te overwinnen.

Meer over Effect op de maatschappij

Deel deze pagina

Meer lezen