Het poliovirus is nog niet uitgeroeid of de mens maakt het zelf

Door Wim Köhler (copyright NRC-Handelsblad 27 juli 2002)

Polio kan binnen een paar jaar de wereld uit zijn, maar het plan om baby's niet meer tegen het virus te vaccineren gaat niet door. Iedere chemisch geschoolde gek of bioterrorist kan het virus nu vrij eenvoudig zelf maken.

Niemand had ooit uit losse chemische moleculen een virus gemaakt. Eckard Wimmer, professor aan de State University of New York, en zijn medewerkers Jeronimo Cello en Aniko Paul is dat nu wel gelukt. Het poliovirus dat zij synthetiseerden maakt (in elk geval) muizen ziek en vermenigvuldigt zichzelf vlot, als het eenmaal in een gastheercel is binnengedrongen. Er zijn veel mensen op de wereld die genoeg kennis hebben om ook zo'n virus te maken. Zeker nu Wimmer en de redactie van Science het recept hebben gepubliceerd (Science online, 11 juli). 

Wimmer beschrijft wat hij maakte als een chemische verbinding met de structuurformule C332652H492388O131196P7501S2340. Dit is een lange keten RNA met de erfelijke informatie van het poliovirus. Veel meer hoefden de onderzoekers niet te doen. Gekoppeld aan een promotor, een RNA-molecuul dat een enzym tot activiteit aanzet, vermenigvuldigde de virus-RNA-strengen zich toen Cello ze in geschikt celvocht brachten. En het virus-RNA begon zelf de productie van de vier verschillende eiwitjes waaruit het capside, de virusmantel bestaat. Zo ontstonden de virussen die zichzelf in levende cellen vervolgens goed wisten te vermenigvuldigen. 

Hebben Cello, Paul en Wimmer nu leven geschapen? Dat is maar hoe je het bekijkt. Een virus wordt over het algemeen als dood beschouwd als het buiten zijn gastheercel is, en als levend zodra het binnen een cel is. Daar neemt het een deel van de moleculaire celmachinerie over die voor DNA-verdubbeling en eiwitsynthese zorgt.

 "Onverantwoordelijk'' zo oordeelde Craig Venter over dit initiatief om te laten zien hoe je een ziekmakend virus uit eenvoudige bouwstenen maakt. Craig Venter is de man die de commerciële versie van de volgorde van het humane genoom bepaalde. Maar het Amerikaanse ministerie van defensie betaalde het virus-onderzoek. Het Pentagon had er 300.000 dollar voor over om de klus in drie jaar tijd te laten klaren. 

Wimmer ziet het als een demonstratieproject. Publicatie maakt volgens hem weinig uit. Iedereen kan uit openbare databanken de genetische code van het virus halen. Iedereen kan ook lange stukken DNA met een gewenste genetische code bij commerciële firma's bestellen. En een beetje moleculair bioloog weet ook wel welke enzymen er nodig zijn om losse, elkaar gedeeltelijk overlappende stukken DNA aan elkaar te zetten en er een RNA-kopie van te maken. 

Het poliovirus behoort tot de eenvoudigste virussen die er bestaan. Het duurt, schatten virologen, nog een paar jaar voordat iemand een veel ingewikkelder virus uit losse moleculen kan opbouwen. Dan is ook het pokkenvirus in het lab opnieuw te maken. Of het ebolavirus. 

Poliovirus bestaat uit één RNA-molecuul omringd door 240 eiwitten. Het RNA, enkelstrengs, is een keten van ongeveer 7.500 aan elkaar gekoppelde nucleotiden. Zo'n nucleotide bestaat uit een stukje `ruggengraat' dat de keten vormt (een suiker en een fosfaatgroep) en daaraan gekoppeld zit één van de vier basen adenine (A), uracil (U), cytosine (C) of guanosine (G). De volgorde waarin die basen in de keten liggen is de genetische code van het virus. Om die RNA-keten heen vormt het virus een mantel bestaande uit steeds 60 exemplaren van de 4 verschillende eiwitmoleculen VP1, VP2, VP3 en VP4. Die eiwitten hoefden Cello, Paul en Wimmer niet te maken. Dat deed het virus-RNA-molecuul zelf, toen de onderzoekers daarvoor de juiste omstandigheden schiepen. 

Het erfelijk materiaal van poliovirus bestaat uit RNA, maar dat is onstabiel. De erfelijke code die er in vastligt kan echter makkelijk enzymatisch in DNA worden omgezet. Dat is stabieler. Cello, Paul en Wimmer maakten in eerste instantie dus het DNA-molecuul dat de erfelijke informatie van het poliovirus bevat. In de virusvolgorde van ruim 7500 baseparen brachten ze bewust 19 mutaties aan, om hun eigengemaakte virus een duidelijke vingerafdruk mee te geven. Mochten er ooit mensen ziek worden van dit virus, dan weten hun advocaten van die patiënten dus bij wie ze moeten zijn voor een schadeclaim. 

Een deel van het DNA, met 1895 van de in totaal ruim 7500 baseparen, maakten de onderzoekers zelf, door kleine DNA fragmenten, van gemiddeld 70 basen te synthetiseren en enzymatisch aan elkaar te plakken. Dat kostte Cello een jaar. Toen dat lukte en klopte hebben ze de rest van het poliovirus DNA in twee brokstukken besteld bij de firma Integrated DNA Technologies Inc (www.idtdan.com: Providing the highest quality custom DNA synthesis in the industry). De firma had daar twee maanden voor nodig. Cello vermenigvuldigde de drie DNA-brokstukken in een bacterie, knoopte ze enzymatisch aan elkaar, liet een ander enzym een RNA-kopie van het DNA maken en loste de RNA-strengen van het poliovirus op in een celvloeistof uit kapotgemaakte Hela-cellen. Hela-cellen zijn menselijke cellen, afgeleid van een menselijke tumor, die makkelijk in een laboratoriumschaaltje groeien. Tien jaar geleden had Wimmer met andere medewerkers al laten zien hoe en met welke hulpmiddelen kaal virus-RNA zich in die celvloeistof weet om te vormen tot een zichzelf vermenigvuldigend virus. 

Muizen werden na een week ziek als ze met het Wimmers poliovirus werden ingespoten: ze raken verlamd en gingen dood. Overigens is het synthetische viruss lang niet zo ziekmakend als het echte poliovirus. Er zijn duizend- tot tienduizend keer zoveel virusdeeltjes nodig om de muizen doodziek te maken. Waarschijnlijk is het virus minder dodelijk door de 19 mutaties die de onderzoekers aanbrachten. 

Dit demonstratieproject heeft verstrekkende gevolgen. Nadat er in 1954 en 1955 twee verschillende vaccins op de markt waren gekomen, die snel met veel succes werden toegepast, besloot de Wereldgezondheidsorganisatie in 1988 om polio wereldwijd uit te roeien. Na pokken is het de tweede virusziekte die wordt uitgebannen door grootschalige vaccinatiecampagnes. Het is al bijna gelukt. Het oorspronkelijke doel (polio in 2000 de wereld uit) is is niet gehaald. Begin dit jaar waren er nog tien landen waar ieder jaar opnieuw mensen polio krijgen. 

Uitroeien betekent ook dat het virus verdwijnt. De mens is de enige gastheer waarin het virus langere tijd aanwezig is en vanwaaruit het besmettelijk is voor anderen. Als het virus nergens meer aanwezig is, dan is het ook niet meer nodig om alle kinderen er tegen te vaccineren, was de redenering. In de kosten-batenanalyse van zo'n virusziekte-uitroeiing wordt de financiële winst van niet-vaccineren breed uitgemeten: het uitroeien kost miljarden dollars, maar als iedereen zijn best doet, verdien je die dollars op den duur terug doordat je geen gehandicapte kinderen hoeft te onderhouden en door bezuinigingen op het vaccinprogramma. Tegen pokken, de eerste virusziekte die de mens heeft uitgeroeid, wordt ook al niet meer gevaccineerd. 

In 1997 schreven Harry Hull en Bruce Aylward van het vaccinatieprogramma van de WHO, in een reactie op een somberder analyse, nog opgewekt in Science dat de poliovaccinatie in gedeelten van de wereld misschien al kan worden gestopt voordat de polio ook in de laatste uithoeken van Zuid-Azië en Afrika is verdwenen. In 1994 was het westelijk halfrond (de beide Amerika's) WHO-gecertificeerd vrij van polio. Vorige maand ontving de Europese regio van de WHO het document waarin het werelddeel poliovrij is verklaard. Het laatste patiëntje leeft (mank) in Turkije. Onderdeel van die WHO-certificering is de verplichting om aan te tonen dat kinderen die lijden aan zeldzaam voorkomende `slappe verlamming' niet met poliovirus zijn besmet. In Nederland letten artsen daar niet goed op. Daarom worden hier 7.000 tot 8.000 rioolwater- en fecesmonsters, vooral uit de gebieden met een lage vaccinatiegraad, op poliovirus onderzocht. Zo'n bewijs van virusafwezigheid accepteert de WHO ook.

 Stoppen met vaccineren betekent dat het aantal onbeschermde kinderen ieder jaar groeit. Mocht het virus weer gaan circuleren, ontsnapt uit de voorraden van een onderzoekers, een vaccinfabriek, of een terroristenlab, dan maakt een wereldwijde epidemie zeker veel slachtoffers. 

De WHO was al bezig met de plannen om de officiële virusvoorraden te gaan beperken, net als bij het pokkenvirus dat nu officieel alleen in Rusland en de VS in twee overheidslaboratoria wordt bewaard. Maar de WHO keek jarenlang het liefst alleen naar officiële instanties. Met het idee dat er in schurkenlanden, of in schurkenlabs ook onofficiële virusvoorraden bestaan kon de ambtelijk-formele organisatie maar moeilijk leven. 

Het plan om te stoppen met poliovaccinatie lijkt definitief doorkruist met Wimmers door het Pentagon betaalde demonstratieproject, zoals ook wordt benadrukt in commentaren in Science en het British Medical Journal. Niemand kan er nu meer omheen dat mensen die er voor door hebben geleerd het virus uit eenvoudige chemische bouwstenen zelf kunnen maken. 

Suikerklontje 

Maar de vaccinatiestaakplannen hadden al eerder averij opgelopen. Van de twee poliovaccins is er één gebaseerd op levend, verzwakt virus. Dit Sabinvaccin wordt uit een flesje in de mond gedruppeld, of op een suikerklontje aangebracht en dan opgezogen. Dit vaccinvirus kan zich een tijdje in het slijmvlies van keel en darm vestigen. Bij mensen met een zwak afweersysteem is het zelfs na twee jaar nog in de poep aantoonbaar. Bij één op de ongeveer een miljoen gevaccineerde kinderen muteert het virus terug naar een ziekmakende vorm. In Noord- en Zuid-Amerika, waar het Sabinvaccin wordt gebruikt, is polio officieel uitgeroeid, maar soms krijgt er nog een kind `slappe verlamming' door het vaccin. In Nederland en niet veel andere landen krijgen kinderen een prik met het Salkvaccin. Dat bevat dode, gefragmenteerde virusdeeltjes die nooit meer levend virus vormen. Logistiek en virologisch heeft het levende Sabinvaccin zijn voordelen en dat wordt daarom veel meer gebruikt dan het Salkvaccin. Maar nu de uitroeiing bijna een feit is worden vooral de nadelen van het levende vaccin duidelijk. De aanhangers van Sabinvaccin hebben altijd volgehouden dat het vaccin in één patiëntje wel kon terugmuteren naar een ziekmakend virus, maar dat dat virus nooit meer anderen zou kunnen besmetten. 

Toch is dat gebeurd. Op Hispaniola, het Caribische eiland dat de Dominicaanse Republiek en Haïti met elkaar delen, raakten in 2000 en 2001 21 kinderen verlamd. Twee ervan stierven. Ze bleken ziek door een besmettelijk én ziekmakend vaccinvirus. Het vaccinvirus, zo bleek bij genetische analyse, had een genetic shift ondergaan door zijn halve gen in te ruilen voor dat van een aan het poliovirus verwant, onschuldig enterovirus, waarmee één van de gevaccineerde kinderen kennelijk ook besmet is geweest. Binnen een gastheercel kunnen twee verwante virussen genetische informatie uitwisselen. Dat is goed bekend van het influenzavirus en is nu voor het eerst bij het poliovaccinvirus waargenomen. 

Het Sabinvaccin vormt dus een potentieel gevaar, niet alleen voor individuen die ermee worden gevaccineerd, maar ook voor ongevaccineerden in hun omgeving. Stoppen met vaccineren is dus pas mogelijk als het Sabinvaccinvirus is verdwenen. Zelfs in Nederland, waar het wel wordt gegeven aan mensen die naar poliogebieden reizen, wordt dit vaccinvirus (in zijn onschuldige vorm) een paar keer per jaar in de fecesmonsters aangetroffen. De aanvankelijke hoop om enige jaren nadat de WHO de wereld officieel poliovrij is verklaard het poliovaccin uit het Nederlandse Rijksvaccinatieprogramma te halen, is inmiddels al ter discussie gesteld. Nederlandse vaccindeskundigen dachten rond 2010 het poliovaccin te kunnen vervangen door een vaccin tegen een ziekte (zoals bijvoorbeeld pneumokokkensepsis en -hersenvliesontsteking) die nog wel jaarlijks slachtoffers maakt. Maar H.J. Boot en T.G. Kimman van het lab voor infectieziektenonderzoek van het RIVM schreven deze maand in het Infectieziektebulletin: "We verwachten dat in de westerse landen ook na 2010 het IPV (het veilige Salkvaccin, red) onderdeel zal blijven uitmaken van het algemene vaccinatieprogramma voor kinderen.''