Malariamoleculen

De genvolgorde van de malariamug en de parasiet is nu bekend. En misschien nog wel belangrijker: óók alle eiwitten van de parasiet. `We hebben daarmee al 150 kandidaten voor een nieuw vaccin.'

Met de publicatie van de complete genetische codes van de malariaparasiet Plasmodium falciparum en van de malariamug Anopheles gambiae is de kurk van de fles. Een stroom van artikelen volgt in het kielzog van de opheldering van deze sleutelgenomen: Nature bracht deze week wel zeven artikelen over malaria en Science zelfs meer dan twintig artikelen. Zoiets is nog nooit eerder vertoont.

Maar zelfs nu er veel moleculaire details van malaria op tafel liggen, lijkt een oplossing voor deze infectie nog heel ver weg. Volgens schattingen van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) bedraagt het aantal gevallen van malaria in de wereld jaarlijks minstens 300 miljoen. Malaria tropica veroorzaakt door de parasiet Plasmodium falciparum treft vooral tropisch Afrika. De parasiet wordt verspreid door de malariamug. Jaarlijks sterven er 2,5 miljoen mensen aan malaria, waarvan meer dan 90 procent in Afrika. Met name onder kinderen jonger dan vijf jaar eist de ziekte slachtoffers; naar schatting sterven er elke minuut drie kinderen aan malaria in Afrika.

Armoedeziekte

``Het malariaprobleem neemt eerder toe dan af'', zegt de Wageningse entomoloog Willem Takken. ``Net als aids is malaria een armoedeziekte. Er is in Afrika een toenemende armoede waardoor er een gebrek is aan goede preventie. Dat is de hoofdoorzaak. Als wij westerlingen in de tropen wonen, zorgen we er wel voor dat er horren in de ramen zitten, dat er airconditioning is, dat we onder een klamboe slapen en dat we preventief medicijnen slikken. De lokale bevolking kan dat vaak niet betalen.

``De oplossing van de WHO is om de hele wereld onder geïmpregneerde klamboes te leggen. Maar in mijn ogen is dat duur en onhandig. De klamboes moeten regelmatig opnieuw behandeld worden met pyrethroïden. Bovendien is er al massale resistentie van muggen tegen pyrethroïden in West-Afrika. Boeren gebruiken pyrethroïden daar ook als bestrijdingsmiddel op katoenplantages en daardoor is er een stevige selectie geweest op resistente muggen. Dat betekent dat de resistente muggen niet alleen uit het westen maar ook uit het zuidoosten oprukken. Het is daarom de vraag hoe lang dit soort netten nog bescherming bieden tegen de muggen.'' Volgens Takken moeten malariabestrijders een tweesnijdend zwaard hanteren: een goede basisgezondheidszorg moet samengaan met verlaging van de muggendichtheid door de broedplaatsen van muggen op te ruimen. Dat laatste lijkt triviaal, maar volgens Takken moet niet vergeten worden dat op die manier al grote delen van de wereld gevrijwaard zijn van malaria. ``In Italië, Griekenland en de Verenigde Staten zijn moerassen drooggelegd, waarna de malariamug is verdwenen. De bestrijding met DDT die na de Tweede Wereldoorlog opgang maakte, heeft heel veel succes gehad in India en Sri Lanka. Helaas is die chemische bestrijding mislukt doordat de mug resistentie ontwikkelde.''

``Maar het is een utopie dat we de malariamug geheel kunnen uitroeien'', waarschuwt Takken. Ook genetische manipulatie van de mug zal daaraan niet veel kunnen bijdragen, verwacht de entomoloog. ``Sommige onderzoekers denken dat we nu al zo ver zijn dat we door genetische manipulatie muggen kunnen maken die ongevoelig zijn voor de parasiet. Op papier klinkt dat fantastisch maar helaas werkt het niet zo. In het laboratorium kun je heel goed transgene muggen maken die vrijblijven van parasieten. Maar in de natuur worden die laboratoriuminsecten op den duur altijd verdrongen door de natuurlijke muggenpopulatie. Het laboratoriuminsect met zijn smalle genetische basis kan niet op tegen de natuurlijke variatie van goed aan hun omgeving aangepaste muggen.''

De kans is zelfs groot dat het uitzetten van transgene muggen in het wild een averechts effect zal hebben, denkt Takken. ``Na het uitzetten heb je vier of vijf generaties voordeel, maar als je de transgene muggen niet telkens blijft aanvullen, ben je snel weer terug bij af. Het kan zelfs gevaarlijk zijn, want de mensen verliezen hun natuurlijke immuniteit door de parasitaire druk tijdelijk weg te nemen.''

Nu de genetische codes van mens, mug en parasiet bekend zijn, kunnen nieuwe wegen worden ingeslagen. Belangrijk is daarbij welke genen met de bijbehorende eiwitten op welk moment in de levenscyclus van de parasiet actief zijn. Nederlandse onderzoekers uit Nijmegen en Leiden zijn daar samen met een Deense groep al heel ver mee gekomen. In de Nature van deze week bieden ze een blik op het complete eiwitrepertoire van de parasiet. Voor deze klus maakten zij gebruik van een gloednieuwe techniek High Throughput Massaspectrometrie (HTMS).

Nieuwe techniek

Henk Stunnenberg, hoogleraar moleculaire biologie in Nijmegen: ``Het is een nieuwe techniek. Het Deense laboratorium is het enige in Europa dat dit kan met deze snelheid en gevoeligheid. Er is ontzettend veel interessant onderzoek mee te doen. We hebben de Denen flink moeten pushen om malaria op de agenda te zetten. In de zomermaanden heeft de machine twee tot drie weken 24 uur gedraaid om onze gegevens te bepalen. Hij werd in tweeploegendiensten bediend. Het is fantastisch dat dit nu zo snel kan. Met conventionele methoden zouden twee tot drie jaar over de bepaling doen.'' Het apparaat scheidt mengsels van eiwitten, waarna hun identiteit in een massaspectrometer wordt bepaald. De Nijmegenaren concentreerden zich op membraaneiwitten, omdat die belangrijk zijn voor de ontwikkeling van vaccins. Membraaneiwitten zitten aan de buitenkant van de cel en kunnen door het immuunsysteem herkend worden. Stunnenberg: ``Uit onze studie komen meer dan 150 nieuwe kandidaateiwitten naar voren voor een vaccin dat de verspreiding van de parasiet in de bevolking moet voorkomen. Tot nu toe waren er maar enkele kandidaten bekend, die we nu ook weer terugvinden.''

Stunnenberg: ``Onze metingen leveren meteen de aminozuursamenstelling van de geanalyseerde eiwitten. Daardoor kunnen onze resultaten ook worden gebruikt om de eiwitten die in het genoom gecodeerd zijn met zekerheid te identificeren. Met de aminozuurvolgorde in handen kunnen we op zoek gaan naar het bijbehorende gen.

``Uit onze metingen komt naar voren dat ongeveer vijf procent van de gevonden eiwitten niet juist of onvolledig voorspeld wordt in het genoomproject. Er zijn ook eiwitten waarvan nog geen gen bekend is. Die vijf procent is eigenlijk meer dan wij hadden verwacht. Op grond van deze resultaten zal de software moeten worden aangepast die de genen in de ontcijferde basenvolgordes opspoort. Het annoteren van de genetische code, identificeren waar welk gen ligt en beschrijven waar het voor dient, is in dit geval de grote moeilijkheid.''

In 2001 publiceerden de Nijmeegse groepen van Stunnenberg en Robert Sauerwein (hoogleraar Tropische Parasitologie) samen met Leidse collega's in het tijdschrift Cell al de vondst van een oppervlakte-eiwit dat een potentieel vaccin zou kunnen zijn in de bestrijding van malaria. Maar het bleek een probleem om dit eiwit in grote hoeveelheden in de juiste vouwing in handen te krijgen. Dat was mede aanleiding om de speurtocht naar kandidaateiwitten nu eens grootschalig aan te pakken.

``Een gedegen malariavaccin is een multisupercocktail'', zegt mede-auteur Sauerwein. ``Om resistentie te voorkomen moet het een vaccin zijn dat de parasiet op meer plaatsen tegelijk aanpakt en het liefst in verschillende levenstadia tegelijk. De parasiet heeft veel variante genen. Door zo'n meervoudig vaccin kun je voorkomen dat er ontsnappingsmutanten ontstaan die het vaccin waardeloos maken.''

Het grootste probleem in de strijd tegen malaria is volgens de Nijmeegse onderzoekers het gebrek aan geld. Zeker twintig potentiële malariavaccins zijn geïdentificeerd. Ten minste zeven daarvan gaan of zijn al in klinische studies, op één na allemaal door de overheid of privéfondsen gefinancierd. Sauerwein: ``De investeringen in malariaremedies zijn slechts een fractie van het bedrag dat in vergelijkbare ernstige ziektes als aids wordt gestopt. De farmaceutische industrie kijkt geïnteresseerd toe, maar houdt haar kruit liever droog omdat zij een vraagteken zet bij de revenuen. De industrie is bijvoorbeeld bang dat de monopoliepositie van Afrikaanse overheden straks de prijs gaat bepalen, zoals nu met aidsremmende middelen gebeurt. Toch ben ik optimistisch, want vroeger zat de industrie niet eens aan tafel.''