Vaccins uit de kas

Genetische manipulatie kan voedingsgewassen veranderen in spotgoedkope vaccins – om te beginnen in arme landen.

VACCIN-FABRIKANTEN weifelen nog over grote investeringen en milieuactivisten piekeren of ze er tegen kunnen zijn. Maar op de achtergrond breidt het onderzoek naar vaccins gemaakt van genetisch gemanipuleerde gewassen zich reeds als een vuurtje uit.

Twaalf jaar nadat de Amerikaanse bioloog Charles Arntzen begon genetisch gemanipuleerde bananen aan te prijzen als wapen tegen epidemieën in ontwikkelingslanden, is een bedrijvig wetenschapsveld ontstaan. Wereldwijd werken tientallen onderzoeksgroepen aan de ontwikkeling van plantaardige vaccins. Bij elkaar construeerden ze al tenminste 45 experimentele vaccins tegen allerlei ziekten. Sommige vaccins zijn zelfs al op proefpersonen uitgeprobeerd.

Vaccinatie, zo leert de geschiedenis, is verreweg de goedkoopste en efficiëntste methode om hardnekkige infectieziekten te bestrijden. Niettemin zitten ontwikkelingslanden, waar jaarlijks vele miljoenen aan besmettelijke ziekten sterven, grotendeels zonder vaccins.

Sommige vaccins ontbreken omdat ziekten in het Westen niet als urgent gezondheidsprobleem worden gezien. Bacteriële en virale darminfecties, bijvoorbeeld, kosten arme landen jaarlijks miljoenen kinderlevens, maar kapitale investeringen die nodig zijn voor de ontwikkeling van vaccins blijven uit.

Andere vaccins bestaan wel, zoals die tegen geelzucht (hepatitis) A en B, maar kosten tientallen euro per dosis. Dat maakt ze onbetaalbaar voor landen die per inwoner maar een paar dollar per jaar te besteden hebben voor de complete gezondheidszorg. Bovendien moeten bestaande vaccins permanent worden gekoeld, en met steriele naalden worden toegediend door deskundig personeel. Een Nederlands consultatiebureau heeft met zulke eisen geen moeite, maar op het platteland van Afrika ligt dat anders.

Van het conventionele vaccinonderzoek, wist Arntzen, valt in deze opzichten weinig te verwachten: nieuwe vaccins zijn, als ze al worden ontwikkeld, duurder en meer hightech dan ooit. Begin jaren negentig bedacht de Amerikaan, tot dan toe gespecialiseerd in de fotosynthese van erwten, dat voedingsgewassen de oplossing zijn. Een genetisch gemodificeerde plant kan in de vorm van zaad simpel worden getransporteerd, en kan waar nodig lokaal worden vermeerderd, verbouwd én gegeten.

Dorpsplantages met vaccinbananen zullen altijd een droom blijven, erkent Arntzen inmiddels – het oorspronkelijke idee was `naïef', zegt hij nu, omdat vaccins dezer dagen alleen nog in nauwkeurig gedefinieerde doses mogen worden toegediend. Maar varianten van het idee zijn allerminst van tafel. In de Verenigde Staten breidt het onderzoek naar plantaardig bereide vaccins zich snel uit, en deze zomer reserveerde de Europese Commissie, om niet achter te blijven, 12 miljoen euro voor gericht onderzoek naar vaccins tegen aids, hondsdolheid en tuberculose. Alleen vaccinfabrikanten aarzelen nog. In een bedrijfstak die lijdt onder hoge aanloopkosten en grote afbreukrisico's, is niemand bereid de sprong als eerste te wagen.

orale vaccinsHilary Koprowski (87), een veteraan op het gebied van vaccinonderzoek, behoort tot de meest fervente voorvechters van planten als producenten van goedkope vaccins. Koprowski, Pool van geboorte, maar in de Tweede Wereldoorlog geëmigreerd naar de VS, verwierf in 1950 wereldfaam door als eerste een experimenteel eetbaar (`oraal') poliovaccin (OPV) op grote schaal te testen. Honderdduizenden Poolse en Congolese kinderen werden met succes gevaccineerd. Varianten van dit vaccin, tijdens massale vaccinatiecampages toegediend via suikerklontjes of druppeltjes op de tong, hielpen sindsdien polio wereldwijd bijna uit te roeien. ``Ik hou van orale vaccins,'' zegt Koprowski nu, ``mede vanwege het succes van OPV.''

Nog altijd leidt Koprowski aan de Thomas Jefferson-universiteit in Philadelphia onderzoek naar vaccins voor, onder andere, sars, pokken, miltvuur, difterie en aids. En de veteraan is overtuigd dat plantenvaccins een gouden toekomst tegemoet gaan. ``Over tien, vijftien jaar zijn zulke vaccins volledig geaccepteerd,'' voorspelt hij.

Vaccins geproduceerd in genetisch gemodificeerde planten zijn in theorie immers veiliger, goedkoper en – zeker in ontwikkelingslanden – bruikbaarder dan bestaande vaccins.

Om op grote schaal vaccins te produceren worden nu veelal dieren, of dierlijke dan wel menselijke cellen, ingezet. Het pokkenvaccin bijvoorbeeld, komt uit blaasjes van met pokken besmette koeien; griepvaccins worden aangemaakt in kippenembryo's; poliovaccins vermeerderen zich in gekweekte apeniercellen.

Zulke kweekmethoden zijn riskant, wordt allengs duidelijker. Niet alleen omdat tijdens het kweken soms ook bekende bacteriën kunnen meegroeien, zoals dit jaar griepvaccinfabrikant Chiron overkwam. De helft van alle Amerikaanse griepvaccins moest dit jaar de prullenbak in, zodat de bevolking van de VS komend griepseizoen minder goed beschermd is. Veel riskanter is nog dat vaccins door hun dierlijke `gastouder' ongemerkt besmet kunnen raken met onbekende ziekteverwekkers die gevaarlijk zijn voor de mens.

Tot nog toe lijken vaccinproducenten altijd door het oog van de naald te zijn gekropen. Voor zover bekend is de veroorzaker van gekkekoeienziekte nooit in pokkenvaccins beland. En hoewel van twee apenvirussen, SV40 en HIV, door volhouders nog steeds wordt beweerd dat ze ooit via poliovaccins in mensen terecht zijn gekomen, lijken ze in werkelijkheid beide een andere route te hebben gevolgd.

Orale vaccins winnen uit planten zou veel veiliger zijn – mensen worden niet ziek van virussen die het op aardappels of tomaten hebben voorzien. Plantaardige vaccinproductie zou ook veel goedkoper zijn, want het vereist nauwelijks dure technologie. Wanneer de plant in een laboratorium eenmaal genetisch is gemanipuleerd zodat de bladeren, zaden of vruchten vaccineiwitten bevatten, kunnen dankzij gewone landbouwmethoden vele akkers of broeikassen worden ingezaaid. De oogst zou, afhankelijk van het gewas, worden gemalen, geperst of gevriesdroogd, en vervolgens verwerkt tot sappen, capsules of wafels – simpele handelingen die voor weinig geld overal ter wereld zijn uit te voeren. Groot voordeel zou tenslotte zijn dat je zulke vaccins eenvoudig zou kunnen opslaan, vervoeren en toedienen. Met vaccins in zaad, meel of ingeblikte vruchtensappen komen massale vaccinatiecampagnes in zicht die nu volstrekt onbereikbaar zijn.

buikgriepEen half dozijn experimentele vaccins heeft het al tot kleinschalige experimenten op proefpersonen geschopt. In 1998 gaf Arntzen, als directeur van het Centrum voor Infectieziekten en Vaccinologie bij Arizona State University in Tempe, elf vrijwilligers honderd gram rauwe, genetisch gemanipuleerde aardappelen te eten die een kenmerkend eiwit bevatten van een giftige darmbacterie. Onlangs herhaalde Arntzen de proef met gemanipuleerde maïs. Andere vrijwilligers aten aardappels met eiwit-onderdelen van het Norovirus, een belangrijke veroorzaker van buikgriep. Het laboratorium bereidt proeven voor met gevriesdroogde tomaten, die bij proefdieren meer effect laten zien.

In Philadelphia testte Koprowski het effect van slablaadjes met eiwitten van de buitenkant van het hepatitis-B-virus. Proeven met blaadjes spinazie die een eiwit van het hondsdolheidsvirus bevatten volgden. Onderzoek met een mogelijk aids-vaccin in spinazieblaadjes is nog gaande.

Alle klinische onderzoeken bij elkaar, zegt Arntzen, bevestigen dat menselijke vrijwilligers `passende afweerreacties' vertonen na het eten van in planten geproduceerde vaccins: in hun bloed groeit de hoeveelheid antilichamen tegen de betreffende ziekteverwekker, met name wanneer het vaccin wordt gebruikt voor een vervolgvaccinatie. Belangrijk is ook dat de orale vaccins niet alleen lijken te werken tegen ziekteverwekkers die van nature binnenkomen via het maagdarmkanaal, zoals buikgriep of polio, maar ook tegen virussen die het lichaam via het bloed binnendringen, zoals hepatitis en hondsdolheid. Maar de definitieve test is nog niet uitgevoerd: aangezien ethische commissies uiteraard geen toestemming geven proefpersonen moedwillig te besmetten met ziekteverwekkers, blijft vooralsnog onduidelijk of de opgewekte afweerreacties mensen daadwerkelijk tegen de ziekten beschermen.

Met dieren mag meer. In een van zijn grote experimenten, vertelt John Howard van het Texaanse bedrijf ProdiGene, verbouwde het bedrijf maïsplanten met daarin een vaccin tegen het `overdraagbare darmontstekingsvirus', een ziekte die jonge biggetjes treft. De onderzoekers gebruikten de vaccinmaïs als herhalingsvaccin voor moedervarkens, en konden na afloop aantonen dat biggetjes, via de moedermelk, inderdaad effectief tegen de ziekte waren beschermd. Daarmee is, meent Howard, overtuigend aangetoond dat het principe van orale plantenvaccins werkt.

Het enige dat ontbreekt, zeggen de vaccinonderzoekers, is een fabrikant die bereid is de volgende, peperdure fase te financieren. Geen enkel vaccin komt op de markt zonder dat het eerst jarenlang bij duizenden vrijwilligers op veiligheid en effectiviteit is getest. Zulk grootschalig klinisch onderzoek kost vele miljoenen. ``Ik heb met alle grote producenten gepraat'', zegt een gefrustreerde Koprowski, ``en tot nu toe lijkt het verspilde tijd.''

riskantGrote vaccinmakers als GlaxoSmithKline, Merck, Aventis Pasteur and Wyeth zien geen reden hun bestaande, dure vaccins te herontwikkelen voor plantaardige productie. Alleen voor nieuwe vaccins zou het gebruik van planten zin kunnen hebben – zij het dat de sector nu al geldt als economisch riskant, en dus weinig zin heeft in grotere avonturen.

Volgens Stanley Plotkin, een Amerikaanse vaccinveteraan die ooit het rodehondvaccin hielp ontwerpen en nu Aventis Pasteur adviseert, zal meer onderzoek nodig zijn voordat fabrikanten de sprong naar plantaardige vaccins zullen wagen. Om te beginnen, zegt Plotkin, zullen de genetisch gemanipuleerde gewassen méér vaccineiwit moeten aanmaken, want in de proeven tot nu toe waren de afweerreacties relatief zwak. Bovendien, vindt de Amerikaan, moeten we beter begrijpen waaróm orale vaccins zouden werken, want de theorie is eigenlijk nog een raadsel. ``Het afweersysteem van ons spijsverteringsstelsel is zo geprogrammeerd dat het normaal juist níet reageert op ziekteverwekkers in het voedsel'', zegt Plotkin. Het theoretische gevaar van gegeten vaccins, legt hij uit, is daarom dat ze de afweer tegen ziekteverwekkers kunnen verzwakken in plaats van versterken. ``We zullen eerst moeten uitvinden hoe het afweersysteem het precies doet, en zeker moeten weten dat het in 99,9999 procent van de gevallen goed gaat.'' Al was het maar, zegt hij, om wantrouwige gezondheidsautoriteiten te overtuigen van de veiligheid van een compleet nieuwe technologie: ``Wanneer wij als vaccinmakers straks bij de overheid op de stoep staan, zullen we meer moeten hebben dan alleen een mooi idee.''

Toch is de Aventis-adviseur niet pessimistisch over de kansen van plantaardige vaccins. ``Het zou voorbarig zijn ze af te schrijven,'' zegt Plotkin. Hij voorziet dat diergeneeskundige vaccins over een paar jaar het spits zullen afbijten, voorzichtig gevolgd door herhalingsvaccins bij mensen, omdat de kans op succes daar relatief groot is en het risico op onvoorspelbare afweerreacties klein.

proefveldjesDat grote vaccinproducenten wel degelijk de vinger aan de pols houden, bevestigt ook Stefan Schillberg, moleculair-bioloog bij het Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie in het Duitse Aken. In Europa zijn nog nooit proefveldjes met genetisch gemanipuleerde vaccinplanten ingezaaid, denkt Schillberg, maar het Akense instituut doet wel veel laboratoriumonderzoek voor externe opdrachtgevers. Alle grote vaccinmakers, meldt Schillberg, hebben wel kleine projecten lopen om ervaring met plantenvaccins op te doen. Géén van alle, zegt hij, is echter nog bereid in het diepe te springen.

Het Fraunhofer-Institut vormt ook het middelpunt van het Europese consortium Pharma-Planta dat deze zomer 12 miljoen euro kreeg van de Europese Commissie om plantenvaccins tegen ziekten als aids, hondsdolheid en tuberculose te ontwikkelen. Als het aan de Commissie ligt, zullen de eerste Europese plantaardige vaccins in 2009 op proefpersonen worden getest.

Gedreven vaccinonderzoekers als Koprowski en Arntzen reageren wat korzelig op aanbevelingen om meer onderzoek vóórdat vaccins op grote schaal kunnen worden getest. Persoonlijk zou het Arntzen ook niet verbazen wanneer ontwikkelingslanden, met hun nijpende behoefte aan goedkope vaccins, de komende jaren het voortouw gaan nemen. De Amerikaan werkt al samen, zegt hij, met semi-overheidsvaccinproducenten in Egypte, Zuid-Afrika en Zuid-Korea. Innoverende landen als India en Pakistan zouden snel kunnen volgen.

``De grote westerse vaccinproducenten zullen het klassieke denken in de vaccinwereld niet doorbreken,'' zegt Koprowski. Hij denkt dat het de beurt is aan nieuwe, kleine vaccinmakers, met innovatieve mensen die risico's durven nemen.

Grote onbekende is ten slotte hoe het grote publiek zal reageren op maïsvelden waarvan de kolven niet bestemd zijn voor de supermarkt maar het consultatiebureau. Enquêtes over genetische manipulatie wijzen meestal op brede steun voor medische toepassingen. Maar in de Verenigde Staten hebben milieu- en consumentenorganisaties als Friends of the Earth en het Center for Science in the Public Interest al opgeroepen tot een algeheel verbod op het gebruiken van voedingsgewassen voor de productie van geneesmiddelen, uit angst dat sporen van medicijnen of vaccins per ongeluk toch terechtkomen bij de groenteboer.

Zo'n verbod, zegt Arntzen, zou zijn zoektocht naar eetbare vaccins feitelijk stilleggen. Twijfels bij het publiek zullen overwinbaar zijn, hoopt hij, bijvoorbeeld door af te spreken dat vaccinplanten alleen in kassen worden verbouwd, en door nadrukkelijk te wijzen op de voordelen van plantaardige vaccins.

``Als ik een nieuw vaccin heb dat vele levens in ontwikkelingslanden zal redden'', voorspelt Arntzen, ``dan denk ik dat ik een pressiegroep heb die zelfs Europese afdelingen van Greenpeace kan weerstaan.''