Israëlische onderzoekers hebben een gecombineerd mRNA-vaccin ontwikkeld dat gericht is tegen Yersinia pestis, de bacterie die verantwoordelijk is voor de pest

Yersinia pestis-bacteriën. Foto Ynet

De pest, die tijdens de Zwarte Dood in de 14e eeuw een groot deel van de Europese bevolking uitroeide, teistert de mensheid al sinds de oudheid. De ziekte wordt veroorzaakt door de bacterie Yersinia pestis, die doorgaans op mensen wordt overgedragen via beten van geïnfecteerde rattenvlooien of -luizen, schrijft Ynet.

Wanneer het op deze manier wordt overgedragen, leidt het meestal tot builenpest, waarbij de bacteriën de lymfeklieren bereiken, zich vermenigvuldigen en pijnlijke zwellingen veroorzaken. Van daaruit kan de infectie zich verspreiden naar de bloedbaan – wat septische pest veroorzaakt – of naar de longen, wat resulteert in longpest.

Zonder antibiotica varieert het sterftecijfer voor builenpest van 60% tot 90%. De andere twee vormen zijn nog dodelijker en hebben bijna altijd een fatale afloop. Longpest is bijzonder gevaarlijk omdat de ziekte rechtstreeks van mens op mens kan worden overgedragen via speekseldruppels in de lucht, zonder dat er insecten nodig zijn.

Dankzij grote verbeteringen in de wereldwijde sanitaire voorzieningen en de ontwikkeling van effectieve antibiotica sinds het midden van de 20e eeuw is deze dodelijke ziekte in de meeste delen van de wereld vrijwel uitgeroeid. Zelfs in de zeldzame gevallen waarin mensen de pest nog steeds oplopen, zijn de resultaten aanzienlijk verbeterd: het huidige sterftecijfer is gedaald tot ongeveer één op de tien patiënten. Er is echter groeiende bezorgdheid dat de Yersinia pestis-bacterie uiteindelijk resistentie tegen antibiotica kan ontwikkelen, wat mogelijk een wereldwijde heropleving van de ziekte kan veroorzaken.

Sinds eind 19e eeuw bestaat er een vaccin tegen Yersinia pestis. Het maakt gebruik van een geïnactiveerde vorm van de bacterie die geen ziekte kan veroorzaken, maar het immuunsysteem wel in staat stelt de ziekteverwekker te herkennen en er antistoffen tegen aan te maken. Dit vaccin is echter voornamelijk effectief tegen de builenpest en biedt beperkte bescherming tegen de ernstigere vormen van de ziekte.

De afgelopen twee decennia is er hard gewerkt aan de ontwikkeling van een nieuw vaccin dat bescherming biedt tegen zowel de builenpest als de longpest. Alleen al in 2024 bevonden zich meer dan 21 verschillende vaccins tegen de pest in verschillende stadia van ontwikkeling. Een team Israëlische onderzoekers, dat werkte aan een mRNA-gebaseerd vaccin dat gecombineerde bescherming biedt, rapporteerde onlangs een zeer hoge werkzaamheid bij het beschermen van muizen tegen de longpest.

Van rechts naar links: Shani Ben Haroush, Dr. Inbal Hazan-Halevy en Prof. Dan Peer. Foto: Universiteit van Tel Aviv

De afgelopen twee decennia is er intensief gewerkt aan de ontwikkeling van een nieuw vaccin dat bescherming biedt tegen zowel de builenpest als de longpest. Alleen al in 2024 bevonden zich meer dan 21 verschillende vaccins tegen de pest in verschillende stadia van ontwikkeling. Een team van Israëlische onderzoekers, dat werkte aan een beschermend mRNA-gebaseerd combinatievaccin, rapporteerde onlangs een zeer hoge werkzaamheid bij het beschermen van muizen tegen de longpest.

mRNA-vaccins hebben de afgelopen jaren aan populariteit gewonnen, vooral vanwege hun cruciale rol tijdens de COVID-19-pandemie. In tegenstelling tot traditionele vaccins – die doorgaans verzwakte of geïnactiveerde virussen, bacteriën of fragmenten van ziekteverwekkers introduceren – maken mRNA-vaccins gebruik van lichaamseigen cellen om een specifiek pathogeengerelateerd eiwit te produceren, wat een immuunreactie opwekt.

mRNA (messenger-RNA) is een tijdelijke kopie van een DNA-segment dat instructies bevat voor de aanmaak van een bepaald eiwit. In het vaccin zijn deze mRNA-moleculen omhuld door een lipidenomhulsel dat ze beschermt totdat ze de doelcellen binnendringen. Eenmaal binnen, geeft het mRNA de cel opdracht om het vreemde eiwit te produceren en aan het immuunsysteem te presenteren. Zo wordt het immuunsysteem getraind om de ziekteverwekker te herkennen en erop te reageren.

Twee jaar geleden ontwikkelden onderzoekers in het laboratorium van professor Dan Peer aan de Universiteit van Tel Aviv , in samenwerking met wetenschappers van het Israel Institute for Biological Research in Ness Ziona, een mRNA-vaccin gericht op het F1-eiwit, dat deel uitmaakt van het buitenste membraan van de pestveroorzakende bacterie Yersinia pestis. Het vaccin bleek zeer effectief tegen de builenpest bij genetisch gemanipuleerde muizen, hoewel het nog niet was getest tegen de pneumonische vorm van de ziekte.

In een recente studie, gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Science, presenteerden de onderzoekers de volgende cruciale stap in de ontwikkeling van het vaccin. Dit keer ontwierpen ze een mRNA dat cellen instrueert om een ander bacterieel eiwit te produceren – onderdeel van een naaldachtige eiwitstructuur op het bacteriële celoppervlak, waarmee de bacterie de ontstekingsreactie van het lichaam kan verstoren.

Dit systeem is cruciaal voor het vermogen van de bacterie om ziekten te veroorzaken. Het mRNA-vaccin wekte een sterke immuunreactie tegen het eiwit op en bood volledige bescherming aan muizen die besmet waren met de longpest. Vaccinatie met het eiwit zelf – zonder mRNA-technologie – bood daarentegen slechts gedeeltelijke bescherming.

De onderzoekers combineerden vervolgens beide soorten mRNA tot één vaccin. Ze ontdekten dat het gecombineerde vaccin ook volledige bescherming bood tegen longpest. Bovendien bood het gecombineerde vaccin, in tegenstelling tot het vaccin met één proteïne, waarvoor drie doses nodig waren om volledige bescherming te bereiken, de muizen al na twee doses volledige bescherming. Opmerkelijk genoeg beschermde het gecombineerde vaccin de muizen ook tegen een bacteriestam zonder F1-eiwitten.

Een van de belangrijkste voordelen van RNA-vaccins is dat ze gemakkelijk massaal geproduceerd kunnen worden. Even belangrijk is dat ze snel kunnen worden aangepast aan mutaties in het genetische materiaal van een ziekteverwekker. Deze flexibiliteit is vooral cruciaal voor snel evoluerende virussen zoals SARS-CoV-2, het virus achter de COVID-19-pandemie.

Het is eveneens waardevol in de bestrijding van Yersinia pestis, aangezien sommige bacteriestammen mutaties hebben opgelopen in het eiwit dat betrokken is bij de vorming van de "injectienaald"-structuur. Het gecombineerde vaccin verkleint ook de kans dat de bacterie de immuunrespons ontwijkt, aangezien de kans op gelijktijdige mutaties in beide beoogde eiwitten binnen dezelfde stam extreem laag is.

Tot nu toe is dit onderzoek echter alleen bij muizen uitgevoerd. Er is meer onderzoek nodig om te bepalen of het vaccin een effectieve immuunreactie bij mensen kan opwekken en bescherming kan bieden tegen deze dodelijke ziekte.