CHOLERA

Zelden heeft een medisch onderzoeker de moed om een probleem achterna te jagen in vreemd terrein. De labdokter blijft in het lab, de klinicus bij de patiënt. Onderzoekers die pendelen zijn zeldzaam. Dat geeft het werk van de Zweed Jan Holmgren zoiets hartveroverends. Zijn probleem is de cholera en dat heeft hij over de hele wereld achterna gejaagd, pendelend tussen lab en kliniek, tussen Zweden en Bangladesh.

Cholera is een infectieziekte, die zich voornamelijk in de darm afspeelt. Patiënten krijgen enorme diarree, waarbij liters per uur naar buiten kunnen gaan. Wordt het lek niet gestopt of het vochtverlies niet aangevuld, dan komt de patiënt door uitdroging om. Simpele maatregelen, zoals de zout-infuus, zijn levensreddend maar zelfs die minimale geneeskundige voorzieningen ontbreken vaak in ontwikkelingslanden. Per jaar sterven ruim 150.000 mensen aan cholera en de recente epidemie in Ruanda heeft dat sterven nog eens onder de aandacht gebracht. Een effectief vaccin is daarom nog steeds onontbeerlijk. In de eerste fase van zijn carrière heeft Jan Holmgren gepoogd op te helderen hoe de cholerabacterie diarree veroorzaakt. Die blijkt te wijten aan een toxine dat de bacterie uitscheidt en dat kanaaltjes in de darmwand openzet, waardoor water en zout uit de darmwandcellen de darm in lopen. Het open en dichtgaan van die kanaaltjes is normaal goed geregeld, maar het choleratoxine blokkeert de kanalen in de open stand. Hoe dat biochemisch precies in zijn werk gaat, weten we inmiddels ook. Dankzij het werk van Titia Sixma in Groningen (voormalig laboratorium prof. Wim Hol) weten wij zelfs hoe het toxine er precies uitziet. Ik zal u die kennis besparen, want het gaat mij hier om de vaccinatie.

Waar Holmgren aan heeft bijgedragen is de kennis van de structuur van het choleratoxine en de wijze waarop het aan de darmwand bindt. Het toxine blijkt uit twee stuken te bestaan: het A-stuk is de gifpijl, die de darmwand lek maakt, het B-stuk is nodig om het toxine aan de darmwand te binden en om het A-stuk naar binnen te helpen. Het B-stuk is te vergelijken met de envelop om belastingaanslag A, die zorgt dat de aanslag in de juiste bus glijdt.

Holmgren slaagde er in om het A en B te scheiden (de aanslag uit de envelop te halen) zonder dat B beschadigd werd. Dit gezuiverde B-deel zonder A kan aan mensen worden toegediend in een glaasje melk. Het bindt nog steeds aan de darmwand, maar kan deze niet meer beschadigen, zodat de ontvanger in alle rust antilichamen kan maken tegen dit B-deel.

Waarom is die rust nodig? Waarom kan het lichaam niet antilichamen opbouwen tegen het toxine zelf op het moment dat de infectie toeslaat? Het probleem is dat ons immuunsysteem wel goed is, maar wat traag. Voordat goede antilichamen zijn gemaakt, is er een week heen, en dan ben je als cholerapatiënt al dood. Zijn er echter één keer goede antilichamen gemaakt dan blijft de herinnering aan de indringer vaak een leven lang levend. Bij de volgende invasie kan de antilichamenproduktie weer snel worden opgekrikt, zodat nu binnen 24 uur een effectieve verdediging beschikbaar is. De anti-B-antilichamen bleken ook te beschermen tegen het hele toxine. Dat dit werkte, bewees Jan Holmgren o.a. met proeven op zichzelf, daarmee aanhakend aan een mooie traditie waarin medische pioniers zichzelf als proefkonijn gebruikten. Het voordeel van deze vaccinatie via de mond is dat de afweer wordt opgebouwd op de plaats waar die nodig is, namelijk in de darmwand. Het unieke van cholera is juist dat mensen ziek worden zonder dat de bacteriën binnendringen. Alleen de lokale effecten van het toxine op de darmwand veroorzaken de tomeloze diarree waaraan de patiënt dood gaat. Het is daarom nodig dat er een lokale productie van antilichamen wordt opgebouwd in de darmwand. Deze antilichamen worden uitgescheiden in de darm, waardoor het toxine ter plaatse wordt geneutraliseerd voor het in staat is om de kanaaltjes in de darmwand open te zetten. Vaccinatie door inactief toxine in te spuiten, geeft wel afweer tegen toxine, maar op de verkeerde plaats, namelijk in het bloed. Vandaar dat die anti-choleravaccins, die vroeger werden gebruikt, niet veel bescherming boden.

Hoewel het natuurlijk bevredigend is wanneer je Zweden in Zweden kunt beschermen tegen cholera, is het praktisch nut daarvan beperkt. In Zweden komt geen cholera voor. Holmgren trok daarom met steun van de WHO naar Bangladesh en testte zijn vaccin uit in de barre omstandigheden van een straatarm ontwikkelingsland. Deze test omvatte 90.000 mensen en werd een groot succes.

Toen ging Holmgren terug naar het lab om de produktie van het vaccin te vereenvoudigen. Met recombinant DNA technieken veranderde hij het genenpakket van de cholerabacterie: de genen voor de produktie van het A-stuk, de gifpijl, werden verwijderd, en er werd een groot aantal genen voor de produktie van het B-stuk bijgeplaatst, zodat deze gemodificeerde cholerabacterie nu 50 maal zoveel B-stukken maakt als normaal. Omdat hieraan geen A-stuk meer vast zit, is dit uitgescheiden B-stuk direct bruikbaar als vaccin. De nieuwe gericht-veranderde bacteriestam is daarom geschikt voor goedkope vaccinproduktie in ontwikkelingslanden. De verzwakte cholerabacterie kan zelfs direct aan mensen worden toegediend, zodat het B-stuk ter plaatse in de darm door de nog levende bacterie wordt geproduceerd.

De recombinant DNA techniek maakt het mogelijk om de cholerabacterie nog verder te optimaliseren als vaccinstam. Bij ieder levend vaccin is er altijd een klein kansje dat de verzwakte bacterie weer toxinegenen oppikt van een gezonde bacterie, die toevallig aanwezig is in de menselijke darm. Dat kansje kan worden geëlimineerd door de genen, die nodig zijn voor dit oppikken, weg te snijden uit het DNA van de vaccinbacterie. Een ander probleem is dat de vaccinstam soms ook wat diarree veroorzaakt. Ook daar wordt nog aan gesleuteld (zie bijvoorbeeld Science, vol. 265. p. 1387, 1994).

Een aardige bonus van dit anti-choleravaccin is dat het ook helpt tegen andere bacteriën, die toxines maken die lijken op het choleratoxine. Daaronder vallen ook de colibacteriën die reizigersdiarree veroorzaken, een onaangenaam nevenverschijnsel van schilderachtige restaurants, maar ook een plaag in arme landen, waar zo'n 800.000 mensen per jaar aan bezwijken, voornamelijk jonge kinderen. Uiteraard is Holmgren nog niet tevreden. Nu het B-deel van het choleratoxine zo'n goede darmimmuniteit blijkt op te wekken, is hij bezig om stukjes van andere bacteriën dan de cholerabacterie en zelfs stukjes virus aan het B-deel te koppelen. Zo hoopt hij lokale immuniteit in de mond op te wekken tegen bacteriën, die cariës veroorzaken en lokale immuniteit in darm- en urinewegen tegen het Aids-virus. Of uit die proeven ook iets nuttigs komt zal nog moeten blijken.

In april kreeg Jan Holmgren een mooie Europese prijs, de Jeantet Prijs, voor zijn kruistocht tegen de cholera. Dit succesverhaal illustreert hoe geavanceerd laboratoriumonderzoek kennis oplevert, die in de barre praktijk van Bangladesh kan worden toegepast en hoe de, soms zo gesmade, recombinant DNA technieken een belangrijk hulpmiddel kunnen zijn bij de produktie van goedkope vaccins voor ontwikkelingslanden.