BESMETTELIJKE DIERZIEKTEN
Supersnelle diagnose bij uitbraak nieuwe dierziekte
Beeld: WBVR
Een uitbraak van een besmettelijke dierziekte heeft grote maatschappelijke en economische gevolgen. Om grote uitbraken te voorkomen, heeft Wageningen University & Research een diagnostische pijplijn ontwikkeld waarmee nieuwe ziekteverwekkers sneller kunnen worden gekarakteriseerd. De overheid kan dan gerichter maatregelen nemen.
De afgelopen jaren is Nederland regelmatig opgeschrikt door uitbraken van besmettelijke dierziekten. De televisiebeelden van ruimingen van miljoenen varkens met varkenspest, koeien met mond-en klauwzeer en kippen met vogelgriep staan in het nationaal geheugen gegrift.
Om mogelijke uitbraken ten gevolge van nieuwe, nog onbekende virussen te detecteren en te bestrijden, heeft de WOT-unit Besmettelijke dierziekten bij Wageningen Bioveterinary Research (WBVR) een diagnostische procedure ontwikkeld om nieuwe ziekteverwekkers sneller, beter en efficiënter te kunnen karakteriseren. Wim van der Poel is de geestelijk vader van deze diagnostische ‘pijplijn’, waarbij met behulp van moleculaire technieken bekende en onbekende virussen kunnen worden gekarakteriseerd.
Mogelijke uitbraak
Er is een lijst met 117 dierziekten, opgesteld door de Wereldorganisatie voor diergezondheid (OIE). Voor 32 ervan geldt een meldingsplicht in Nederland, waaronder varkenspest, blauwtong, mond- en klauwzeer en vogelgriep.
Om de gezondheid van dier en mens te blijven garanderen is het signaleren en karakteriseren van nieuwe virussen van groot belang. Foto: Shutterstock
Voor deze ziekten liggen bij mogelijke uitbraken de testen klaar om te bepalen of een dier besmet is. Soms zijn er hardnekkige ziekteverschijnselen die niet door de bekende dierziekten verklaard kunnen worden. Op dat moment treedt de diagnostische pijplijn in werking.
Stap 1: Microarray
De eerste stap is de microarray-test. Dit is een techniek waarbij je vast kunt stellen of er genen (erfelijk materiaal, DNA- of RNA-strengen) van een virus in een monster, dat afkomstig is van een ziek dier, aanwezig zijn. Met microarray’s kun je de aanwezigheid van duizenden genen tegelijkertijd meten. Van der Poel: “Met behulp van deze test wordt in één keer op 300 verschillende virussen gescreend. Voordeel van deze methode is de snelheid. Nadeel is dat deze test niet heel gevoelig is, al komen er vaak wel hits op bekende virusfamilies.”
Met microarray’s kun je de aanwezigheid van duizenden genen van een virus in een monster, afkomstig van een ziek dier, tegelijkertijd meten. Foto: Shutterstock
Stap 2: PCR-test
Als uit de microarray screening bepaalde virusfamilies naar boven komen, kan specifieker worden getest met de PCR-test. PCR staat voor Polymerase Chain Reaction en is een manier om uit zeer kleine hoeveelheden DNA of RNA specifiek een of meer gedeeltes te vermenigvuldigen tot er genoeg van is om het aan te tonen en verder te analyseren.
Met behulp van de test wordt een monster in één keer op 300 verschillende virussen gescreend
Volgens Van der Poel is het de meest gevoelige moleculaire test om virussen aan te tonen. “Het genetisch materiaal is heel specifiek voor elk virus en op het lab hebben we PCR-tests klaar liggen voor heel veel virussen.”
Een ruimte met verschillende apparaten voor Polymerase Chain Reaction (PCR). Foto: WBVR
Stap 3: Deep sequencing
Als het onderzoekers niet lukt om het virus in het monster te karakteriseren, rest er een derde stap in de diagnostische pijplijn: het bepalen van de volgorde van het DNA of RNA van het virus met behulp van deep sequencing. De volgorde van de bouwsteentjes van een DNA- of RNA-streng is virusspecifiek. Die volgorde wordt met behulp van een moleculaire techniek vergeleken met databases waar alle bekende virussen in beschreven staan.
Het komt ook voor dat de volgorde die onderzoekers vinden in een monster niet helemaal overeenkomt met de volgorde in de database. Van der Poel: “Dan kijken we naar de familie van virussen waar het virus uit het monster het meest op lijkt.”
Op het lab van Wageningen Bioveterinary Research hebben onderzoekers PCR-tests klaar liggen voor heel veel virussen. Foto: WBVR
Groot voordeel van de diagnostische pijplijn van Van der Poel is dat je snel tot een karakterisering van een virus komt. “Toen het SARS-virus in 2003 opdook, duurde het een maand om het virus te karakteriseren. Dat gaat ons nu niet meer gebeuren. De microarray duurt een paar dagen, de PCR-test kan je in een paar uur afronden en met deep sequencing kunnen we een virusbepaling realiseren binnen een week.”
Het karakteriseren van nieuwe virussen is van groot belang voor het ontwikkelen van vaccins
Snelheid is vooral van belang bij gemakkelijk overdraagbare ziekten zoals vogelgriep. In het monster dat Van der Poel krijgt aangeboden zit naast genetisch materiaal van het ziekteverwekkende virus, ook DNA van het zieke dier, van de bacteriën en van andere micro-organismen. En aangezien deze genetische soep is opgebouwd uit dezelfde bouwstenen, is het een toer om in korte tijd het genoom van het virus te isoleren. “Ik breng het heel eenvoudig, maar we hebben veel verschillende computerprogramma’s om in dat DNA selecties te maken. Alsof je uit een kist met puzzelstukjes één stukje met een specifieke vorm zoekt.”
Sneller bepalen
Van der Poel zit virussen heel dicht op de huid, maar moet constateren dat hij en zijn collega’s altijd achter de feiten aanlopen. “We kunnen virussen natuurlijk pas detecteren en karakteriseren als ze zich voordoen. We doen al heel veel om de bepalingen sneller te maken, maar het kan altijd sneller. Ik ben nog niet tevreden met een viruskarakterisering die een week duurt.”
Om de gezondheid van dier en mens te blijven garanderen is het signaleren en karakteriseren van nieuwe virussen van groot belang voor het ontwikkelen van vaccins. De Wageningse onderzoeker hoopt ooit zover te zijn dat hij met behulp van patronen van micro-organismen en rekenmodellen kan voorspellen welke nieuwe varianten van virussen zich zullen voordoen.
WIE
Wim van der Poel, dierenarts/viroloog en onderzoeksleider opkomende en overdraagbare virussen
ONDERZOEK
Ontwikkeling van een diagnostische pijplijn om nieuwe ziekteverwekkers sneller en efficiënter te detecteren en karakteriseren
WOT
Besmettelijke dierziekten, Wageningen Bioveterinary Research