Universiteit van Amsterdam
Regulering van de genetische revolutie
Onderzoeksfocus
nr: 6
De wapenwedloop tussen HIV-virus en gastheer
Wetenschappers zoeken al jaren naar een antistof die de verspreiding van aids moet tegengaan. Testen in laboratoria hebben nog niet het verlangde effect. Bij de vaccins die tot nu toe ontwikkeld zijn, blijkt dat het effect ervan afhankelijk is van verschillende lichamelijke factoren. UvA-biologe Hester Korthals Altes probeert deze factoren te vangen in wiskundige modellen die meer licht kunnen werpen op de beste inentingsstrategie.
Een besmetting met het HIV-virus blijkt tot nu toe ongeneeslijk te zijn. Om die reden zijn medici en biologen op zoek gegaan naar een vaccin dat besmetting moet voorkomen. Memorabele momenten tijdens deze zoektocht waren de inenting van de Britse parlementariër Evan Harris met een vaccin dat was ontworpen in de groep van Oxford-wetenschapper Andrew McMichael, en het omstreden nieuws van dit jaar dat zwarten en latino s met een in de VS getest vaccin beter beschermd zouden zijn tegen HIV dan blanken. Laboratoriumonderzoeken en test-inentingen hebben echter nog geen eenduidig resultaat opgeleverd. UvA-biologe dr. Hester Korthals Altes, lid van de onderzoeksgroep Theoretische populatiedynamica van de UvA, ontwikkelt niettemin al wiskundige modellen voor de juiste toedieningsstrategie voor het HIV-vaccin.
Aanknopingspunt voor het onderzoek van Korthals Altes, die daarvoor een Veni-onderzoekssubsidie kreeg van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), was het biologisch onderzoek van UvA-collega en Akademie-onderzoeker dr. Maarten Boerlijst. Hester Korthals Altes: In het onderzoek van Maarten Boerlijst ligt het accent op de evolutie en de overdracht van het virus tussen individuen. Ik richt me meer op modellen van de zogeheten binnen-gastheerdynamica: de interactie tussen het virus en het afweersysteem, dus processen in het lichaam. Ik hield me bezig met infectiemodellen van HIV die het ziekteproces beschreven, toen bleek dat de ontwikkeling van een werkende antistof op problemen was gestuit. Bij vaccinatie-experimenten met proefdieren bleek de afweer van het lichaam na infectie met het SIV-virus - het equivalent van HIV bij apen - even traag op gang te komen bij gevaccineerde als bij ongevaccineerde dieren. En dat terwijl de verwachting was dat bij de eerste groep de afweer sneller op gang zou komen dan bij de tweede groep. Het vaccinatie-onderzoek is lange tijd een vrij empirisch vakgebied geweest. Ik vermoedde dat ik met mijn fundamentelere aanpak gebaseerd op wiskundige modellen van het inentingsproces en de immuunrespons - een bijdrage kon leveren aan het oplossen van dat probleem. Vandaar dat ik mijn onderzoek ben gaan richten op het identificeren van factoren die een inenting effectiever maken.
Factoren
Een eerste belangrijke factor voor de werking van het vaccin is het juiste aantal HIV-specifieke immuuncellen, zegt Korthals Altes. Een belangrijk onderscheid tussen HIV en andere virussen is dat HIV vooral immuuncellen infecteert. Juist de cellen die bijdragen aan de verwijdering van het virus uit het lichaam, worden dus besmet. Dat leidt tot een tegenstrijdige reactie: hoe meer immuuncellen in actie komen tegen het virus, hoe meer besmette cellen er kunnen ontstaan. Als je dit vergelijkt met een ecologisch systeem, zijn deze immuuncellen zowel roofdier als prooi. Wiskundige modellen helpen om een beter inzicht te krijgen in deze vrij complexe interacties. Ik probeer de juiste balans tussen die tegenstrijdige reacties te zoeken, te testen en uiteindelijk op een juiste manier weer te geven. Ik wil weten in welke mate het aantal immuuncellen moet worden verhoogd en hoe snel dat moet gebeuren. Een snelle en sterke immuunrespons brengt namelijk ook risico s met zich mee. Onderzoek bij proefdieren toont aan dat als de immuunrespons heel sterk is, het virus sneller kan muteren, zodanig dat het niet meer herkend wordt door het immuunsysteem. Het opkomen van dergelijke zogeheten escape-mutanten leidt sneller tot aids.
De tweede belangrijke factor is het soort afweercel dat op het HIV-virus reageert. Korthals Altes: Er zijn verschillende soorten afweercellen die elk op hun eigen manier op het virus reageren, en elk op een ander stukje van het virus. Ook daarmee houd ik in mijn modellen rekening. Wat verder meespeelt is de opmaak van het immuunsysteem van de geïnfecteerde, dat van invloed is op zowel de kans op besmetting als op het ziekteverloop. Afhankelijk van zijn of haar immuunsysteem wordt de ene persoon sneller ziek na infectie dan de ander. Bij de een is de immuunrespons sneller, of moet het virus veel meer escape-mutanten aanmaken om aids te kunnen veroorzaken. En tot slot: het type virus waarmee iemand besmet kan raken, bepaalt uiteraard ook de samenstelling van een vaccin.
Toetsbare hypotheses
Het doel van Korthals Altes is om hypotheses te formuleren
Universiteit van Amsterdam
Universiteit van Amsterdam