Proefdieren en COVID-19

Wanneer het nu over proefdieren gaat, dan komen al snel het nieuwe coronavirus SARS-CoV-2 en de ziekte COVID-19 ter sprake. Logisch, want proefdieren spelen een belangrijke rol in de ontwikkeling van vaccins en medicijnen.

Coronavirussen en proefdieren

Tot het begin van deze eeuw werden coronavirussen gezien als veroorzakers van milde verkoudheidsklachten in mensen. De uitbraken van SARS (2003) en MERS (2013) brachten daarin verandering. Bij proefdieren bleken fretten, hamsters, genetisch gemodificeerde muizen en apen ontvankelijk voor één of beide virussen.

Fretten, hamsters en muizen

Het COVID-19 gerelateerde proefdieronderzoek staat nog in de kinderschoenen. Maar ook nu blijken fretten en hamsters ontvankelijk voor SARS-CoV-2. Fretten ontwikkelen milde luchtweginfecties waarbij het virus ongeveer twee weken detecteerbaar blijft in de bovenste luchtwegen. In hamsters verloopt de infectie vergelijkbaar, maar zij vertonen iets meer ziekteverschijnselen en verliezen lichaamsgewicht. Momenteel worden fretten en hamsters voornamelijk ingezet om te bestuderen hoe het COVID-19-virus zich verspreidt.

Genetisch gemodificeerde muizen

Muizen zijn geen natuurlijke gastheer voor SARS-CoV-2. Wel zijn er een aantal genetisch gemodificeerde muizenstammen die de menselijke ACE2-receptor tot expressie brengen. Receptoren zijn eiwitten in het celmembraan, het cytoplasma of de celkern, waaraan een specifiek molecuul kan binden. In dit geval is de receptor cruciaal voor het virus om lichaamscellen binnen te dringen. Het ziektebeeld in muizen verschilt per stam, en varieert van nagenoeg geen ziekte tot een zeer agressieve longontsteking. Verschillende onderzoeksgroepen zijn bezig om betere muizenmodellen te ontwikkelen.

Biomedisch onderzoek in apen

Apen lijken fysiologisch op de mens. Ook hun afweersysteem vertoont sterke overeenkomsten met dat van ons. Toch is biomedisch onderzoek met apen meer uitzondering dan regel. De opkomst van aids, in het begin van de jaren tachtig van de vorige eeuw, was een belangrijke reden voor bredere inzet van de aap als proefdier. Alleen mensen en chimpansees bleken namelijk ontvankelijk voor de infectie. Dankzij de ontdekking van een hiv-achtig virus (SIV) in geelgroene meerkatten kon het onderzoek doorgaan in andere aapsoorten en was de inzet van chimpansees niet langer noodzakelijk. Naast chimpansees en geelgroene meerkatten hebben Java-apen en resusapen een cruciale rol gespeeld in de ontwikkeling van antivirale therapieën, en dus voor de overlevingskans van hiv-patiënten.

Coronavirus onderzoek in apen

Behalve voor hiv worden apen ook ingezet voor andere infectieziekten, zoals bijvoorbeeld ziekmakende coronavirussen bij de mens. In een ideaal diermodel veroorzaakt een virus hetzelfde ziektebeeld en overeenkomstige virusreplicatie en pathologie als in mensen. Maar verschillende aapsoorten reageren niet hetzelfde op coronavirussen. Zo veroorzaakt SARS in de geelgroene meerkat een zeer agressieve longziekte, terwijl het in resus- en Java-apen een milder ziektebeeld laat zien.

Vertaling naar mensen

In de afgelopen maanden zijn er experimentele infecties uitgevoerd met het nieuwe coronavirus in een beperkt aantal resus- en Java-apen. Het virus repliceert in beide aapsoorten en wordt tot ongeveer een week na infectie uitgescheiden via neus en keel. Het is nog te vroeg om te concluderen of apen wél of niet de ziekte COVID-19 ontwikkelen. In verschillende organen kan viraal RNA (ribonucleïnezuur, vaak afgekort als RNA, is een biologisch macromolecuul dat essentieel is voor de regeling van cellulaire processen) worden aangetoond. Samen met het gegeven dat apen een meetbaar immunologisch geheugen opbouwen na vaccinatie, maakt dit het mogelijk dat apen kunnen worden ingezet voor de evaluatie van experimentele vaccins.

Kandidaat-vaccins kunnen niet direct bij mensen worden onderzocht op veiligheid en werkzaamheid. Indien men wel bij vrijwillige proefpersonen wil onderzoeken of een experimenteel vaccin een immuunreactie opwekt en niet al te veel weefselirritatie geeft, dan moet de echte werkzaamheid van een vaccin blijken uit bescherming als de persoon wordt blootgesteld aan het SARS-CoV-2-virus. Als er dan besmetting optreedt, is de vraag uiteraard of de persoon beschermd is. Wanneer dit niet het geval is, zal de vrijwillige proefpersoon in meer of mindere mate ziek worden met alle risico’s van dien.

Ook kan de ziekte COVID-19 juist heftiger worden bij iemand die gevaccineerd is met een experimenteel vaccin (dat niet eerst op dieren is getest). De immuunreactie door vaccinatie kan dan tot een heftige longontsteking lijden. Dit fenomeen is eerder gevonden bij de ontwikkeling van vaccins tegen andere ziekten. Dit is één van de redenen waarom vaccins in ontwikkeling uitgebreid moeten worden getest en ook waarom de ontwikkeling van sommige vaccins moet worden gestopt. In de dierstudies kunnen we deze effecten op een gecontroleerde en snelle wijze onderzoeken. Een kandidaat-vaccin kan dus niet op mensen worden getest zonder uitgebreid onderzoek in dieren, omdat de onbekende bijwerkingen de veiligheid van de vrijwillige proefpersoon te veel zouden bedreigen.

Gastauteur: Babs Verstrepen, Biomedical Primate Research Centre