Kunnen muggen vaccins tegen malaria toedienen?

Kunnen muggen vaccins tegen malaria leveren?

Muggen worden meestal geassocieerd met ernstige ziekten zoals malaria, dengue koorts en gele koorts. Onderzoekers van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) en de Radboud Universiteit in Nederland hebben echter een waardevolle nieuwe rol voor deze insecten gevonden: als vaccinleveranciers.

Hun wetenschappers melden dat ze er met succes in zijn geslaagd om muggen te genetisch te modificeren zodat ze vaccins kunnen afgeven die mogelijk een aanzienlijk verbeterde immuniteit tegen malaria bieden.

Volgens het meest recente Wereld Malaria Rapport van de Wereldgezondheidsorganisatie zijn in 2023 naar schatting 597.000 mensen wereldwijd overleden aan malaria, waarbij Afrikaanse landen het zwaarst getroffen zijn en verantwoordelijk zijn voor 95 procent van de malaria-doden.

Wetenschappers schatten dat er jaarlijks meer dan 240 miljoen malaria-gevallen wereldwijd voorkomen. Kinderen en zwangere vrouwen zijn de meest kwetsbaren voor deze ziekte.

Hoe werkt een door muggen afgeleverd vaccin?

Het vaccin maakt gebruik van een verzwakte stam van Plasmodium falciparum (P. falciparum), de parasiet die de dodelijkste vorm van malaria bij mensen veroorzaakt. “We hebben een belangrijk gen uit de malaria-parasiet verwijderd, waardoor de parasiet mensen kan infecteren, maar ze niet ziek maakt,” legt vaccinoloog Meta Roestenberg uit, professor in de vaccinologie en klinisch hoofd van het Controlled Human Infection Center bij LUMC.

Typisch wordt de malaria-parasiet overgedragen op mensen door een beet. De mug gebruikt zijn lange, naaldachtige mond (de proboscis) om de huid door te prikken en injecteert zijn speeksel in de bloedbaan voordat hij bloed zuigt. Parasieten in het speeksel reizen rechtstreeks naar de lever, waar ze zich snel vermenigvuldigen, voordat ze de lever verlaten om rode bloedcellen te infecteren met malaria. Dit leidt tot symptomen zoals koorts, rillingen en zweten.

In de klinische proef gebruikte het onderzoeksteam muggen die de gemodificeerde parasiet droegen om het vaccin via beten af te leveren, wat de natuurlijke overdracht van malaria nabootst. Het doel was het creëren van een sterke immuunrespons in de lever en bescherming tegen een malaria-infectie.

“Omdat het gen is uitgeschakeld, kan deze parasiet zijn ontwikkeling in de lever niet voltooien, kan hij de bloedbaan niet binnengaan en kan hij dus geen ziekteverschijnselen veroorzaken,” zei Roestenberg. “Althans, dat was de theorie.”

Hoe zijn de proeven uitgevoerd?

De eerste proef testte een injecteerbaar malaria-vaccin afgeleid van een genetisch gemodificeerde parasiet, bekend als PfSPZ GA1. De gezamenlijke studie met Sanara, een in de VS gevestigde biotechnologiebedrijf dat vaccins ontwikkelt, omvatte 67 deelnemers uit twee steden in Nederland (Leiden en Nijmegen).

Resultaten van de studie, gepubliceerd in mei 2020 in Science Translational Medicine, toonden aan dat het GA1-vaccin veilig was in gebruik en de aanvang van malaria vertraagde, maar niet voorkwam dat deelnemers de ziekte kregen.

In de tweede proef ontvingen deelnemers, van wie niemand eerder malaria had gehad, door muggen afgeleverde versies van twee vaccins – GA1 en een gemodificeerde versie daarvan, GA2. Bij het GA1-vaccin vermenigvuldigde de parasiet zich in de lever over een periode van 24 uur. Bij het GA2-vaccin reproduceerde de parasiet over een langere periode – tot een week – wat het immuunsysteem meer tijd gaf om het te herkennen en te bestrijden.

Onderzoekers testten eerst doses van het GA2-vaccin op de deelnemers om de veiligheid en verdraagbaarheid te bepalen. Vervolgens werden deelnemers verdeeld in drie groepen: twee groepen testten respectievelijk de GA1 en GA2 vaccins, en één groep kreeg een placebo.

In elk van de drie sessies ontvingen deelnemers 50 beten van muggen: acht door muggen geïnfecteerd met GA1, negen door muggen geïnfecteerd met GA2 en drie door niet-geïnfecteerde muggen. Deelnemers die de immunisatiefase voltooiden, kregen vervolgens vijf beten van muggen die de malaria-parasiet droegen.

Wat waren de resultaten?

De resultaten van de studie werden in november gepubliceerd in de New England Journal of Medicine. Volgens de proef ontwikkelde 13 procent van de GA1-geïnfecteerde groep en 89 procent van de GA2-geïnfecteerde groep immuniteit tegen malaria. Niemand in de placebogroep ontwikkelde immuniteit.

Is verder onderzoek nodig?

Omdat de steekproefomvang van de klinische proef klein was (20 deelnemers), moet het GA2-vaccin nog in grotere studies worden getest, zeiden experts. Meer onderzoek is ook nodig om te bepalen hoe goed het GA2-vaccin het immuunsysteem over langere tijd versterkt en of het bescherming biedt tegen verschillende stammen van de malaria-parasiet in gebieden waar de ziekte veel voorkomt.

“Het gebruik van de mug als vector is een eenvoudigere en snellere manier om malaria-sporozoïeten af te leveren,” legt Roestenberg uit. “Natuurlijk is dit op de lange termijn niet duurzaam, dus het product moet worden ontwikkeld als een geflesd vaccin dat in Afrika kan worden uitgerold.”

“Muggen kunnen niet worden ingezet voor grootschalige vaccinaties. Dit is alleen haalbaar in de context van een klinische proef,” voegde ze eraan toe.

Zijn insecten eerder gebruikt om vaccins af te leveren?

In 2010 modificeerden Japanse wetenschappers muggen genetisch zodat ze een vaccin tegen leishmaniasis, een parasitaire ziekte die doorgaans door zandvliegen wordt verspreid, konden dragen in hun speekselklieren. Tijdens een muggenbeet werd het vaccin via het speeksel afgegeven. De studie toonde aan dat knaagdieren die door de “vliegende vaccinators” werden gebeten, antilichamen tegen de parasiet ontwikkelden. Onderzoekers moeten echter nog bepalen of de resulterende immuunrespons voldoende is om een infectie te voorkomen.

In september 2022 onderzocht een studie met 26 deelnemers in Seattle, Washington, de mogelijkheden van muggen als vaccinators. In een proef die vergelijkbaar was met die in Nederland, dienden muggen als dragers voor malaria-veroorzakende Plasmodium parasieten die genetisch verzwakt waren met behulp van CRISPR-genbewerkingstechnologie. Dit was de eerste significante klinische proef waarbij muggen als direct vaccinleveringssysteem met genetisch gemodificeerde parasieten werden gebruikt. De deelnemers kregen eerst het malaria-vaccin en vervolgens het malaria-virus om te zien of het vaccin hen zou beschermen tegen malaria. Het door muggen afgeleverde vaccin was 50 procent effectief, waarbij zeven van de veertien deelnemers de ziekte opliepen.