Door Steijn van Schie - FOTO: CDC AND NIAID - 13-12-2024 - Microbiologie
Ingekleurd beeld van H5N1-vogelgriepdeeltjes (geel) in zogeheten Madin-Darby-hondenniercellen, die vaak als model voor zoogdiercellijnen worden gebruikt in biomedisch onderzoek.
De overstap van vogel naar mens is voor het vogelgriepvirus kleiner dan gedacht. Om effectief te binden aan menselijke cellen in de luchtwegen is slechts één mutatie nodig.
Slechts één mutatie in het oppervlakte-eiwit van het hoogpathogene H5N1-vogelgriepvirus, en het virus prefereert binding met menselijke receptoren. Dat schrijven Amerikaanse virologen op 6 december in Science. Voorheen dacht men dat er voor deze switch in affiniteit van dier naar mens minstens twee mutaties nodig waren. ‘Hoewel er nu niet acuut een pandemie op de loer ligt, is dit wel een verrassende én verontrustende ontdekking die laat zien dat we goed moeten opletten wat er nu gebeurt in de Verenigde Staten’, duidt de Rotterdamse viroloog Ron Fouchier, niet betrokken bij dit onderzoek.
Fouchier verwijst hiermee onder meer naar de razendsnelle opmars van het hoogpathogene influenzavirus in Noord-Amerika. Eind 2021 deed het H5N1-virus daar zijn intrede en wist in de daaropvolgende jaren een breed spectrum aan vogel- en zoogdiersoorten te infecteren, met als opvallend hoogtepunt de uitbraak onder melkvee begin 2024 in Texas. Inmiddels is het virus gevonden in minstens 282 melkveeshouderijen verspreid over veertien Amerikaanse staten, en infecteerde deze specifieke clade – 2.3.4.4b – meer dan zestig zoogdiersoorten, waaronder mensen.
Al die tijd behield het virus echter zijn voorkeur voor vogelreceptoren, constateren de Science-onderzoekers wanneer ze van 2.3.4.4b uit runderen de structuur in kaart brengen van hemagglutinine, het oppervlakte-eiwit dat bindt aan receptoren van gastheercellen en infectie mogelijk maakt. Dat blijkt perfect aangepast om te hechten aan zogeheten α-2,3-siaalzuren. Die zijn veelvuldig aanwezig in de luchtwegen van vogels, maar komen in mindere mate ook voor in andere dieren, zoals runderen en mensen. Bij mensen zitten deze specifieke siaalzuren echter vooral diep in de longen en nauwelijks in de bovenste luchtwegen.
Barrières
‘Bij ons zitten in de bovenste luchtwegen juist vooral zogenaamde α-2,6-siaalzuren’, legt Fouchier uit. ‘Alle menselijke influenzavirussen binden daar graag aan, maar niet het vogelgriepvirus. Bij eerdere grieppandemieën, zoals in 1918, 1957, 1968 en 2009, zien we telkens dezelfde switch naar deze menselijke α-2,6-siaalzuren – met telkens twee aminozuursubstituties.’ Als de onderzoekers gerichte mutaties aanbrengen in de bindingsplek van de recente H5N1-variant uit runderen, constateren ze echter dat één mutatie al genoeg is om het virus van voorkeursgastheer te doen switchen.
Rock solid
‘Als het gaat om structuuranalyse en receptorbinding, behoren deze onderzoekers tot de wereldtop. Dit is echt rock solid science ’, constateert Fouchier. ‘Het resultaat is natuurlijk verontrustend – één mutatie is immers makkelijker dan twee – maar ik vlieg niet direct tegen het plafond. Het virus moet nog veel meer barrières doorbreken voordat we een pandemie hebben. Nadat het bindt aan cellen in de luchtwegen, moet het zich vervolgens efficiënt kunnen vermenigvuldigen en de genetische factoren van cellen omzeilen die het griepvirus actief onderdrukken. Ook moet het de menselijke cellen daarna nog zien te verlaten. Maar we moeten wel alert blijven: als je dit soort mutaties in mensen of dieren ziet ontstaan, moet je snel ingrijpen om verdere aanpassing aan de mens te voorkomen.’