Of een vaccin dat je via druppeltjes in de mond binnenkrijgt wel of niet beschermt, wordt voor een belangrijk deel bepaald in de darmen. Vanessa Harris onderzoekt met financiële steun van Bill Gates de rol van darmbacteriën bij een vaccin tegen het diarree veroorzakende rotavirus.
Onze darmpopulatie wordt steeds meer op waarde geschat. De rol die al die bacteriën in onze darmen spelen, blijkt veel groter dan we tot pakweg tien jaar geleden dachten. Het humane microbioom zoals we al die bacteriën samen noemen, is aan een ware wetenschappelijke opmars bezig. Je ziet het bijvoorbeeld in de boekhandel, waar titels als ‘De beestjes in ons’ van arts-microbioloog Martin Blaser (die in 2014 De Anatomische Les hierover uitsprak in het Amsterdamse Concertgebouw) of ‘De mooie voedselmachine – de charme van de darmen’ van Giulia Anders nog steeds populair zijn.
Maar je kunt de opmars van het microbioom ook aflezen aan de groeiende wetenschappelijke productie over dit onderwerp. Een opvallend artikel verscheen eind vorig jaar van de hand van Vanessa Harris, internist-infectioloog en promovendus op de afdeling Infectieziekten van het AMC. Het Journal of Infectious Diseases publiceerde haar artikel over het verband tussen de darmflora en het succes van vaccinatie tegen het rotavirus.
Vooral in Afrika en Azië is het zeer besmettelijke rotavirus oorzaak van veel kindersterfte. Het leidt tot diarree en uitdroging. Sinds 2006 is er een vaccin beschikbaar. “Grote trials hebben aangetoond dat het vaccin werkt”, vertelt Harris, “maar aantoonbaar minder goed in ontwikkelingslanden dan in ontwikkelde landen. Er is een duidelijk verband tussen de regio en de effectiviteit.” In Afrika en Azië werkt het vaccin bij 48 tot 64 procent van de mensen, in Latijns-Amerika en Europa bij 85 tot 98 procent. Harris besloot zich te verdiepen in die opvallende verschillen in effectiviteit.
“De impact van een goed werkend vaccin is heel groot”, verklaart ze haar belangstelling. “Het mag dan nog niet overal supereffectief zijn, voordat het werd toegepast stierven er jaarlijks een half miljoen kinderen, nu zijn dat er 320.000 wereldwijd. Als we de effectiviteit verder kunnen verbeteren, levert dat veel winst op.” Bestaande verklaringen over het verschil in effectiviteit voldeden niet. Harris besloot daarom haar blik te richten op de rol van het microbioom. “Daarover vergaren we steeds meer kennis”, legt ze haar keuze uit.
“We weten dat het microbioom geografisch verschilt, en we weten ook dat er een wisselwerking is tussen virussen en de darmflora. Dan is het logisch om te denken dat er wellicht een relatie is tussen het microbioom en een oraal vaccin als het rotavaccin.”
Aanzienlijk anders
Harris keek bij kinderen in Nederland en kinderen in Ghana naar de reactie van het afweersysteem op het vaccin en zocht een verband met de samenstelling van hun darmbacteriën. “Dit is de eerste studie die dat heeft gedaan. We zijn hierdoor te weten gekomen dat het microbioom aanzienlijk anders is bij kinderen van wie de afweer niet reageert op het rotavirus-vaccin, waardoor het geen bescherming biedt. Maar: er is alleen een sterk statistisch verband tussen het microbioom en de afweerreactie op een vaccin. Dat wil niet zeggen dat de samenstelling van de darmbacteriën er de oorzaak van is dat het vaccin niet effectief is. We moeten verder onderzoek doen om dat te bewijzen.”
Een mogelijke verklaring voor de verschillen in effectiviteit is de aanwezigheid van de Bacteroidetes groep. Kinderen met een microbioom dat meer bacteriën van deze bacteriegroep bevat, bleken minder goed te reageren op het rotavaccin. “Uit muizenstudies weten we dat de darmflora soms beslissend kan zijn voor het succes van een vaccin. Bij het griepvaccin bijvoorbeeld, kunnen elementen van het microbioom fungeren als een ‘booster’.”
Het is ook aannemelijk dat elementen van het microbioom de afweerreactie op het vaccin kunnen dempen, waardoor het minder goed aanslaat. Harris vermoedt dat lipopolysaccharide (LPS) wel eens een rol hierbij zou kunnen spelen. LPS zit op de celwand van bacteriën. Bij sommige bacteriën kan LPS de immuunreactie sterk aanzwengelen, maar in Bacteroidetes kan deze hem ook onderdrukken.
Perplex
Hoewel er steeds meer belangstelling komt voor het microbioom, noemt Harris de relatie met de volksgezondheid nog een ‘onontgonnen gebied’. “Dat maakt het heel leuk. Dit onderzoek zit op het snijvlak van global health, klinische studies en basale immunologie. Er komt veel samen. Tegelijkertijd heeft het grote relevantie. Maar microbioomstudies nemen wel veel tijd in beslag.” Kennelijk is het ook een gebied waar nog veel te ontdekken valt, vertelt ze.
“Toen we dit verband ontdekten, stonden we perplex. Je kunt dit niet voorspellen. Je begint met een hypothese: degenen bij wie het vaccin niet aanslaat, zullen wel meer ziekmakende bacteriën in hun darmen hebben. Maar dat was het dus niet. Dat is het allermooiste moment in een onderzoek, want het brengt je een laag dieper. Het is een fundamentele stap verder. Tegelijk roept het meteen allerlei nieuwe vragen op. Dit is vooral een beginpunt. Als we het mechanisme zouden kunnen achterhalen, zou dat een ontdekking zijn. Maar zo ver zijn we nog niet.”
Ondertussen houden ook andere onderzoeksgroepen zich met het onderwerp bezig. Waaronder de universiteit van Liverpool in samenwerking met wetenschappers in Malawi en India. Zij doen een prospectieve studie (waarbij een steekproef wordt genomen bij kinderen die nog gevaccineerd moeten worden, red.) . “Dat zal meer antwoorden opleveren. Het microbioom verschilt per land. Wij hebben ook gezien dat kinderen in Ghana een heel ander microbioom hebben dan kinderen in de sloppenwijken van Pakistan. Dus het is goed als ook anderen daar onderzoek naar doen. Het Britse onderzoek vult het onze mooi aan.”
China
Ook het oog van Bill Gates is op dit onderzoeksgebied gevallen. In oktober 2016 kreeg Harris een beurs van de Bill & Melinda Gates Foundation om de komende anderhalf jaar verder onderzoek te doen naar het effect van darmflora op vaccinaties. Dat doet ze vanuit haar aanstelling bij het Amsterdam Institute of Global Health and Development (AIGHD), maar wel vanuit China, waar zij en haar partner werken. “Ik hoef mijn onderzoek niet per se in Nederland te doen. Een aantal dagen werk ik in het Shenzen Hospital van de Universiteit van Hong Kong, in de kliniek als infectioloog. De rest van de tijd werk ik voor het AIGHD aan mijn onderzoek en zet ik nieuwe studies op.”
Met de Gates Grant gaat Harris in samenwerking met Washington University en de Universiteit van Ghana meer in detail kijken naar de kinderen in Ghana. Bij het eerste onderzoek werd er op één moment gekeken naar alleen de bacteriële samenstelling van het microbioom. Dat gaat nu op vier tijdspunten gebeuren, zowel voor als na vaccinatie. “We weten dat het microbioom aan verandering onderhevig is. En niet alleen bacteriën, maar ook virussen en schimmels kunnen belangrijk zijn in het bepalen van afweerreacties. Dankzij deze beurs kunnen we bij meer kinderen bekijken wat er met het microbioom gebeurt. We gaan de samenstelling ervan over langere tijd beschrijven, zowel wat bacteriën, virussen als schimmels betreft. De Gates Grant is een verdieping voor het onderzoek naar de oorzaak en naar het onderliggende mechanisme.”
Tekst: Jasper Enklaar
Foto’s: Marieke de Lorijn/Marsprine
Dit verhaal verscheen eerder in AMC Magazine.