Genetisch aangepaste longbacterie tegen vogelgriep

De laatste jaren is de vogelgriep niet meer verdwenen uit grote delen van Europa. Wilde vogels verspreiden dit zeer besmettelijke virus, dat steeds meer boerderijen met gevogelte treft. Als het virus in zo’n bedrijf wordt aangetroffen, moeten alle vogels geruimd worden. De economische schade is enorm, en mede daarom denken beleidsmakers nu na over vaccinatie. Studenten van de RUG hebben een nieuwe manier gevonden om vogels te beschermen: een genetisch aangepaste versie van een bacterie die normaal al in de longen aanwezig is. Hun project is de RUG-inzending voor de jaarlijkse iGEM competitie.

iGEM, de International Genetically Engineered Machine wedstrijd, daagt studenten uit om een concreet probleem op te lossen door een micro-organisme genetisch aan te passen. Elk jaar doen teams van over de hele wereld mee aan wat oorspronkelijk een ‘zomerschool’-project was, maar op veel universiteiten nu een compleet jaar vult. Ook het RUG-team begon dit jaar al vroeg. ‘Ons team is in februari 2022 opgericht en we hebben ons project in het vroege voorjaar geselecteerd’, vertelt Bindert Algra van ‘team Nanobuddy’.

Nieuwe strategie

Deze naam verwijst naar de technologie die het team ontwikkelt. ‘We werken met nanobodies, kleine fragmenten van antilichamen’, legt teamlid Mink Sieders uit. Antilichamen worden door het afweersysteem geproduceerd, zij binden zich aan ziekteverwekkers. Die antilichamen zijn zeer grote eiwitten, maar het deel dat bindt is veel kleiner. Dat zijn de ‘nanolichaampjes’.

Sieders: ‘We zochten naar een nieuwe strategie om gevogelte te beschermen tegen de vogelgriep. Eerst dachten we aan een eetbaar vaccin, bijvoorbeeld via aangepaste sla. Toen ontdekte een teamlid de nanobodies.’ De genetische code voor deze kleine eiwitten is relatief eenvoudig aan te passen. Het idee was om die code in een bacterie te plaatsen die van nature in vogellongen voorkomt.

Daarvoor koos het team Lactobacillus reuteri, een bacteriestam die bekend staat als probiotisch; een bacterie die nuttig is voor de gastheer. Algra: ‘We wilden deze direct in de longen zien te krijgen, waar de bacterie dan nanobodies kan maken en uitscheiden. Ons idee is dat de nanobodies zich binden aan het vogelgriepvirus en het al in de longen neutraliseren.’

Werkpaard

Daarvoor moesten ze allereerst de genetische code vinden voor zo’n nanobody. ‘We ontdekten een publicatie waarin een nanobody werd beschreven die een zeer ziekteverwekkende vorm van influenza kan neutraliseren’, zegt Algra. ‘En we vroegen de auteurs ervan of we hun genetische construct voor deze nanobody konden krijgen. Dat vonden ze prima.’ Het genetische construct werd in een E.coli bacterie geplaatst, het standaard laboratoriumwerkpaard. Vervolgens moesten de studenten het overbrengen naar een L. reuteri bacterie. Sieders: ‘Dat vergde enkele aanpassingen, omdat deze bacterie de genetische code net iets anders vertaald dan een E.coli.’

Inmiddels is het labwerk bijna klaar, het team is nog wel bezig aan te tonen dat de nanobodies zich ook binden aan het vogelgriepvirus. Ze kunnen een oplossing met de aangepaste bacterie verspreiden in een vogelstal met behulp van een standaard vernevelaar. ‘Die draagbare vernevelaars horen bij de standaarduitrusting in de landbouw’, weet Sieders. Wanneer vogels de aerosolen inademen, komen de aangepaste bacteriën in hun longen terecht, waar ze nanobodies gaan uitscheiden. Algra: ‘Onze strategie kan een reguliere vaccinatiecampagne ondersteunen en extra bescherming van de longen bieden. Maar als de gemanipuleerde bacteriën goed gedijen in de longen, zullen ze de nanobodies blijven uitscheiden, wat al lijkt op een echte vaccinatie.’

(artikel gaat verder onder de video)

Prijzen

Aangezien het idee om een genetisch aangepaste bacterie in een kippenstal te sproeien wel veilig moet zijn, werkt het team ook aan een ‘dodemansknop’ voor de bacterie. Sieders: ‘Die moet temperatuurgevoelig zijn, de lichaamstemperatuur van een kip is 41 graden, de schakelaar zou de bacterie moeten doden bij een temperatuur onder 40 graden.’

Een aantal van de ideeën voor dit project zijn al uitgewerkt en getest, andere zijn alleen nog theorie op basis van de wetenschappelijke literatuur. De bedoeling van de iGEM wedstrijd is om zoveel mogelijk werk gedaan te krijgen, maar een compleet getest product hoeft het niet te zijn. ‘We hebben tot 12 oktober om materiaal te uploaden naar onze wedstrijd-webpagina. Van 26 tot 28 oktober is dan de internationale jamboree in Parijs, waar alle deelnemers hun werk presenteren en de prijzen worden toegekend’, vertelt Algra.

Het team zal een dagje eerder naar de Lichtstad gaan – niet om de Moulin Rouge te bezoeken, maar om aanwezig te zijn bij een internationale conferentie over de aanpak van vogelgriep, die op de 25e plaatsvindt. Sieders: ‘We hopen dat we daar bij de koffie iets kunnen delen van onze aanpak. Het is een prachtige gelegenheid om onze methoden voor het voetlicht te brengen.’