mRNA-vaccins tegen bacteriën: Listeria wijst de weg
De ontwikkeling van een Listeria-vaccin opent de weg naar de productie van mRNA-vaccins tegen andere bacteriële infecties.
17 oktober 2022
Gent, 17 oktober – De bacterie Listeria monocytogenes kan leiden tot listeriose na het eten van besmet voedsel. Bij sommige mensen veroorzaakt listeriose sepsis en meningitis. Het is zeldzaam maar dodelijk en ongeveer 20 – 30% van de geïnfecteerde mensen overleeft het niet. Het team van prof. Francis Impens (VIB-UGent Centrum voor Medische Biotechnologie) zet samen met collega's van de Universiteit Gent, het Kankeronderzoeksinstituut Gent en andere onderzoekers een belangrijke stap op weg naar een Listeria-vaccin. Door innovatieve antigeenontdekking en mRNA-vaccintechnologieën te combineren, baant de studie de weg voor de ontwikkeling van hoognodige vaccins tegen andere bacteriën.
Voedsel en listeriose
Vleesproducten en ongepasteuriseerde kaas zijn de favoriete voedingsbodem voor Listeria monocytogenes. Na infectie lopen zwangere vrouwen, ouderen en mensen met een verzwakt immuunsysteem het risico listeriose te ontwikkelen. Dit gebeurt wanneer de Listeria-bacteriën de darmbarrière passeren en de lymfeklieren bereiken. Van daaruit gaat ze de bloedbaan in en beginnen de problemen. De bacterie heeft de neiging om bij voorkeur naar de lever en milt te gaan, maar kan ook de bloed-hersenbarrière passeren of bij zwangere vrouwen de weg vinden naar de foetus.
De reizen van Listeria in het lichaam kunnen leiden tot complicaties zoals invasieve gastro-enteritis, sepsis, encefalitis, meningitis, endocarditis, of abortus. Omdat de bacterie kan groeien bij koelkasttemperaturen, is het een van de redenen waarom we strenge controle- en hygiënemaatregelen nodig hebben in de voedingsindustrie. Antibioticaresistentie is ook een toenemende zorg als het gaat om listeriose. Idealiter zouden we betere bescherming hebben. Een vaccin bijvoorbeeld.
Peptiden vinden
Om een vaccin te maken, hebben we eerst antigenen nodig. Deze bacteriële moleculen activeren het immuunsysteem en stimuleren de productie van cellen en antilichamen die de infectie aanvallen. Er is echter een probleem met Listeria. Het verbergt zich in menselijke cellen voor het immuunsysteem.
Dr. Rupert Mayer, eerste auteur van de studie, zegt: "Listeria kan de cellen van ons lichaam binnendringen en zich daar vermenigvuldigen. Om deze reden is het bijzonder moeilijk om de Listeria-antigenen te identificeren die door het immuunsysteem worden herkend. Dit is een algemeen probleem met intracellulaire bacteriën en heeft de ontwikkeling van vaccins tegen dergelijke pathogenen notoir moeilijk gemaakt”.
Gelukkig vertonen onze cellen kleine stukjes bacteriën op hun oppervlak als ze geïnfecteerd zijn. Menselijke cellen zijn bedekt met zogenaamde zelf-peptiden, korte eiwitfragmenten die het immuunsysteem signaleren 'val ons niet aan, we maken deel uit van het lichaam'. Wanneer een bacterie een cel infecteert, worden ook enkele bacteriële peptiden op het celoppervlak tot expressie gebracht. Het is een kwestie van ze te vinden.
Dat is wat het team van prof. Francis Impens en collega's deden. Met geavanceerde massaspectrometers in de VIB Proteomics Core detecteerden de onderzoekers meer dan 15.000 peptiden op geïnfecteerde menselijke cellen. Uiteindelijk ontdekten ze 68 Listeria-peptiden, waaronder verschillende met antigene eigenschappen.
Tijd voor een test
Het team selecteerde Listeria-antigenen die aanwezig waren op verschillende soorten menselijke cellen en met hulp van Dr. Ine Lentacker en haar team aan de Universiteit Gent werden deze antigenen gecodeerd in een mRNA-vaccin, bekend van de coronaviruspandemie. Het testen van het vaccin bij muizen leidde tot een specifieke immuunrespons en induceerde bescherming tegen listeriose. Dit werk kan de basis vormen voor een vaccin voor mensen en voor een vaccin voor vee, aangezien Listeria aanzienlijke problemen kan veroorzaken voor besmette dieren in die sector.
Francis Impens: “Naast het beschermen van mensen, zou een Listeria-vaccin voor landbouwdieren kunnen leiden tot veiliger voedsel en een betere diergezondheid. Onze studie toont ook het potentieel aan om hoognodige vaccins te ontwikkelen tegen andere intracellulaire bacteriën, zoals Salmonella, Shigella of Mycobacterium tuberculosis. Krachtige op massaspectrometrie gebaseerde ontdekking van antigenen in combinatie met de flexibiliteit van de mRNA-vaccintechnologie kan de ontwikkeling van vaccins drastisch versnellen. Dit is goed nieuws, aangezien antibacteriële vaccins een van de oplossingen zijn om het snelgroeiende probleem van antibioticaresistentie aan te pakken.”
Immunopeptidomics-based design of mRNA vaccine formulations against Listeria monocytogenes. Mayer et al. Nat Comms, 2022.
