Een wereldprimeur: Onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv en het Israel Institute for Biological Research ontwikkelen een mRNA-gebaseerd vaccin tegen een dodelijke bacterie

Prof. Dan Peer, Dr. Yinon Levy en Shani Nennaroch. Foto Universiteit Tel Aviv

Onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv en het Israel Institute for Biological Research in Ness Ziona hebben het platform dat is ontwikkeld voor COVID-19-vaccins gebruikt om 's werelds eerste mRNA-vaccin te ontwikkelen tegen een dodelijke, antibioticaresistente bacterie.

In deze baanbrekende studie testten de onderzoekers de resistentie van het vaccin tegen de virulente ziekteverwekker die de ziekte veroorzaakt en konden ze 100% bescherming tegen infectie aantonen in diermodellen. De onderzoekers hopen nu dat deze technologie ook kan worden gebruikt om andere dodelijke bacteriën te bestrijden.

De studie werd geleid door prof. Dan Peer, vicevoorzitter Onderzoek en Ontwikkeling van de Universiteit van Tel Aviv, een wereldwijde pionier in de ontwikkeling van mRNA-medicijnen en directeur van het Laboratorium voor Precisie NanoMedicine aan de Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research. Hij werkte samen met onderzoekers van het Israel Institute for Biological Research – Dr. Uri Elia, Dr. Yinon Levy, Dr. Emmy Mamroud en Dr. Ofer Cohen – en met leden van zijn eigen laboratoriumteam: Dr. Edo Kon, Dr. Inbal Hazan-Halevy en promovendus Shani Benarroch. De studie verscheen op de cover van het prestigieuze tijdschrift Advanced Science.

Het vaccin, ontwikkeld door het team van het Institute for Biological Research en de Universiteit van Tel Aviv, is een mRNA-gebaseerd vaccin dat wordt toegediend via lipidennanodeeltjes, vergelijkbaar met het COVID-19-vaccin. MRNA-vaccins zijn echter doorgaans effectief tegen virussen zoals COVID-19 – niet tegen bacteriën zoals de pest.

Dr. Uri Elia legt uit: "Virussen zijn afhankelijk van een gastheercel om te overleven en zich te vermenigvuldigen. Ze infecteren de cel met een RNA-molecuul (mRNA) dat instructies bevat voor de aanmaak van virale eiwitten. Het virus gebruikt de cel als fabriek om zichzelf te vermenigvuldigen. In een mRNA-vaccin wordt dit molecuul gesynthetiseerd en ingekapseld in een lipidenanodeeltje dat lijkt op menselijke celmembranen. Het nanodeeltje versmelt met de cel, de cel produceert de virale eiwitten en het immuunsysteem leert het virus zelf te herkennen en zich ertegen te verdedigen na blootstelling. Bacteriën zijn echter een ander verhaal: zij produceren hun eigen eiwitten en zijn niet afhankelijk van menselijke cellen.

Bovendien verschillen hun eiwitten, door de verschillende evolutionaire paden van mensen en bacteriën, sterk van die van ons."

In 2023 ontwikkelden onderzoekers een unieke methode om het bacteriële eiwit in een menselijke cel te produceren op een manier die het immuunsysteem ertoe aanzet het te herkennen als een echt bacterieel eiwit en zo te leren zich ertegen te verdedigen. De onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv en het Institute for Biological Research bewezen voor het eerst dat het mogelijk is om een ​​effectief mRNA-vaccin tegen bacteriën te ontwikkelen. Ze kozen voor Yersinia pestis, de bacterie die de builenpest veroorzaakt – een ziekte die verantwoordelijk is voor dodelijke pandemieën in de menselijke geschiedenis. In diermodellen toonden de onderzoekers aan dat het mogelijk is om effectief tegen de ziekte te vaccineren met een enkele dosis.

Prof. Dan Peer: "In de vorige studie ontwikkelden we een vaccin voor een vorm van pest die via de huid wordt overgedragen – bijvoorbeeld via vlooienbeten. In de huidige studie kozen we voor een veel ambitieuzer doelwit: de longpest, die zich van mens op mens verspreidt en luchtwegaandoeningen veroorzaakt – waardoor het bijzonder moeilijk is om er een vaccin tegen te ontwikkelen. Daarom gebruikten we twee eiwitten – twee antigenen – om het vaccin te maken. We testten het op verschillende diermodelstammen en ontdekten dat we na twee vaccindoses 100% bescherming tegen de longpest bereikten: de met de pest besmette dieren werden helemaal niet ziek. Het succes van de huidige studie maakt de weg vrij voor een hele wereld aan mRNA-gebaseerde vaccins tegen andere dodelijke bacteriën.

"De pest – een ziekte die in de Middeleeuwen ongeveer twee derde van de Europese bevolking doodde ('De Zwarte Dood') – duikt vandaag de dag nog steeds af en toe op, bijvoorbeeld in Madagaskar. De kans op een pandemie bestaat dus nog steeds", aldus dr. Uri Elia.

"De ziekte wordt veroorzaakt door een bacterie genaamd Yersinia pestis, waarvoor in westerse landen geen goedgekeurd vaccin bestaat. Deze bacterie is zeer besmettelijk en extreem dodelijk, waardoor hij een ernstige bedreiging vormt. Bovendien baart deze bacterie ons zorgen als een potentiële agent van bioterrorisme. Mocht een van onze vijanden hem tegen ons gebruiken, dan willen we voorbereid zijn met een vaccin.”