Toen één van de dochters van prof. dr. E. Wiertz moest uitleggen wat haar vader voor werk deed, zei ze zonder aarzeling: magische microbiologie. De nieuw benoemde hoogleraar vond dat zo’n toepasselijke uitdrukking dat hij deze titel meegaf aan zijn oratie.De magie van zijn vakgebied begint met de ontdekking van de myriaden, kleine beestjes die Antoni van Leeuwenhoek in 1677 via zijn microscoop ontdekte in slootwater en tandplaque. Het zou nog twee eeuwen duren voordat de relatie tussen deze kleine beestjes en het ontstaan van infectieziekten bewezen werd, zo bleek uit Wiertz’ historisch overzicht.
Rond het begin van de 20ste eeuw werd duidelijk dat er naast de ‘beestjes’ (bacteriën, protozoa en schimmels) die met een goede microscoop te zien zijn, ook nog een andere ziekteverwekker moest bestaan die men virus (slijm, infectieuze vloeistof) noemt.
De bestudering van het zeer kleine leven heeft in de afgelopen decennia voor belangrijke wetenschappelijke doorbraken gezorgd. Deze kennis is ten goede gekomen aan de behandeling en preventie van infectieziekten, maar is ook onmisbaar geweest bij het verkennen van de werking van onze eigen cellen. Beide onderwerpen kwamen in Wiertz’ oratie uitgebreid aan de orde.
Antibiotica en resistentie
Antibiotica kunnen gelden als een van de belangrijkste ontdekkingen van de afgelopen eeuw. Erg verstandig is de mensheid overigens niet met deze ontdekking omgegaan. Wiertz herinnerde aan het grote gevaar van resistentie tegen deze middelen. Hij legde uit dat bacteriën zich op allerlei manieren kunnen onttrekken aan de werking van antibiotica, bijvoorbeeld door enzymen te produceren die het geneesmiddel onwerkzaam maken. De erfelijke informatie voor deze eigenschap is opgeslagen op ‘losse’ stukjes DNA (plasmiden), die bacteriën onderling kunnen uitwisselen. Zo verspreidt de resistentie zich snel.
Elke keer als antibiotica worden toegepast, bestaat het gevaar dat er resistentie ontstaat. Als er bacteriën zijn die de behandeling overleven, verspreiden zij de plasmiden met de resistentie-genen onder hun soortgenoten en soms zelfs over de grenzen van soorten heen. Vandaar dat Wiertz waarschuwde voor het onoordeelkundig gebruik van antibiotica: “Helaas wordt er in veel andere landen bij het minste of geringste een antibioticumkuur voorgeschreven, vaak bestaande uit meerdere middelen omdat men niet precies weet waartegen de kuur gericht moet zijn. Vaak zijn antibiotica zonder recept te verkrijgen. In landen als Frankrijk, Italië, Spanje maar ook in de Verenigde Staten komt men bij drogisterijen en in supermarkten zalfjes en pleisters tegen met antibiotica erin, bedoeld voor de desinfectie van wondjes. Dit is een prima manier om resistentie in de hand te werken en te verspreiden, aangezien de huid wemelt van de bacteriën, met name stafylokokken.” Sommige soorten stafylokokken zijn verantwoordelijk voor zeer ernstige infecties; juist bij deze bacteriën is resistentie een zeer groot probleem. Er zijn al stafylokokken gevonden die resistent zijn tegen alle werkzame antibiotica.
Antibiotica werken alleen tegen bacteriën. Tegen virussen zijn aanmerkelijk minder middelen beschikbaar. Een virus leeft niet zelfstandig zoals een bacterie, waarvan de meesten zich ook buiten het lichaam van hun gastheer kunnen ontwikkelen. Virussen bestaan slechts uit DNA of RNA met een eiwitmantel. Voor hun vermenigvuldiging zijn ze aangewezen op de biochemische machinerie van onze eigen cellen. Een middel dat het virus aanpakt, richt zich dus ook al snel tegen gezonde lichaamscellen.
Aanslag op het geneesmiddelenbudget
De toegenomen moleculaire kennis over virussen heeft geleid tot het ontwikkelen van nieuwe geneesmiddelen ‘op de tekentafel’. Recent verschenen zo twee middelen tegen het influenza (‘griep’) virus op de markt. Ze remmen het enzym neuraminidase dat alleen bij griepvirussen voorkomt. Als ze in de eerste dagen van de ziekte worden ingenomen kunnen ze de ernst en duur van de ziekte beperken. Ook kunnen ze een griepinfectie helpen voorkomen. Helaas is nog onduidelijk hoe goed deze middelen de meest kwetsbare patiënten beschermen tegen complicaties, en of zij een nuttige aanvulling zijn op de bekende griepvaccinatie.
Wiertz: “Over het gebruik van deze nieuwe geneesmiddelen is inmiddels een levendige discussie ontstaan. Brede toepassing ervan betekent een enorme aanslag op het geneesmiddelenbudget. Eén kuur kost 50 gulden. Als eenvijfde van de bevolking eenmaal per jaar een kuur zou krijgen dan zou dat zo’n 150 miljoen gulden kosten. In Engeland heeft het National Institute of Clinical Excellence (NICE) negatief geadviseerd over de opname van neuraminidase-remmers in het pakket van de National Health Service. De hoge kosten hebben bij deze overweging een rol gespeeld. De twee farmaceutische multinationals die deze middelen op de markt brengen hebben zich tot premier Blair gewend en gedreigd zich uit Engeland terug te trekken als de middelen niet voor vergoeding in aanmerking komen.”
De kosten zouden nog verder de pan uit rijzen als de middelen worden toegediend op het moment waarop zij het meeste effect sorteren, namelijk voordat de griepverschijnselen merkbaar zijn. Dan zouden immers tijdens een griepepidemie vele honderdduizenden mensen een neuraminidase-remmer moeten gebruiken om bij een veel kleiner aantal van hen infectie te voorkomen. Maar wellicht zijn er werkgevers die wel een paar duizend gulden over hebben voor het tegengaan van ziekteverzuim.
Dr. Struisvogel op het Internet
Niet elke ‘griep’ is een influenza, zodat het voor arts en patiënt moeilijk kan zijn om te bepalen wie geholpen zou kunnen worden met een middel tegen influenza. Wiertz wees op het bestaan van vele Internetsites over dit onderwerp. Niet alleen de reguliere farmaceutische industrie blijkt van deze nieuwe mogelijkheid gebruik te maken om patiënten te wijzen op de zegeningen van hun producten: "Griep is traditioneel een goudmijn voor aanbieders van tovermiddelen. Magische microbiologie in de slechte zin des woords. Door het Internet heeft deze vorm van kwakzalverij een nieuwe dimensie gekregen. Dr. Struisvogel en collegae kunnen op eenvoudige en goedkope wijze een groot publiek bereiken.
Om consumenten en patiënten tegen bedrog te beschermen zou er een kwaliteitskeurmerk moeten komen. Aan dat keurmerk zouden informatie en producten kunnen worden herkend, waarvan de betrouwbaarheid of werkzaamheid door middel van wetenschappelijk onderzoek is aangetoond. Een onafhankelijke organisatie zou op verzoek en voor rekening van de verstrekker of producent een internationaal geldend label kunnen toekennen. De consument heeft dan de mogelijkheid zijn zoekgebied elektronisch te beperken tot betrouwbare producten en eerlijke informatie."
Microbiologie als gids
Wiertz’ eigen onderzoek in de ‘magische microbiologie’ heeft een aantal opmerkelijke ontdekkingen opgeleverd voor de celbiologie. Zo ontdekte hij (tijdens een onderzoek naar mechanismen waarmee virussen zich schuilhouden voor het afweersysteem) een nieuwe transportroute voor eiwitten binnen de cel. Afweercellen kunnen de inhoud van cellen inspecteren via speciale moleculen op het celoppervlak, de MHC-moleculen (MHC = Major Histocompatibility Complex), die bij de mens ook wel HLA (Human Leucocyte Antigen) worden genoemd. Deze eiwitmoleculen presenteren fragmenten van de meeste eiwitten die zich in het inwendige van de cel bevinden. Als een afweercel fragmenten van viruseiwit in het MHC-eiwit aantreft, wordt deze cel vernietigd en gaan er beschermende signaalstoffen naar andere cellen.
Sommige virussen kunnen ervoor zorgen dat de cel de MHC-moleculen niet meer op het oppervlak draagt. Wiertz ontdekte hoe zij dit doen en langs welke route de door de cel aangemaakte MHC-moleculen worden ‘omgeleid’ op hun weg naar het celoppervlak. Deze route blijkt ook van belang te zijn voor diverse andere processen in de cel.
Uit zijn oratie bleek dat er nog veel belangrijke ontdekkingen te verwachten zijn uit het onderzoek naar virussen die langdurig in het lichaam verblijven, zoals de verschillende herpesvirussen. Ten eerste gaat het hierbij om virussen die ernstige aandoeningen kunnen veroorzaken, met name bij patiënten met een slecht functionerend afweersysteem. Het Epstein-Barr virus uit de herpesfamilie veroorzaakt niet alleen de ziekte van Pfeiffer (‘klierkoorts’), maar kan ook ernstige vormen van kanker veroorzaken. Dat biedt voor de onderzoekers weer aanknopingspunten voor de behandeling van kanker. Op dit moment vindt in het LUMC een onderzoek plaats naar immunotherapie tegen bloedcelkanker die ontstaat bij transplantatiepatiënten. De behandeling is gericht tegen kenmerken van het Epstein-Barr virus.
Voorlopig nog een raadsel
Wiertz’ onderzoek beperkt zich echter niet tot de virussen, maar ook tot (producten van) bacteriën. Zo produceren sommige bacteriën giftige stoffen (toxines), die vaak de belangrijkste ziekteverschijnselen zoals koorts en diarree veroorzaken. Deze toxines doen hun destructieve werk vaak in het binnenste van de cel. De manier waarop zij in de cel worden opgenomen is één van die fundamentele celbiologische processen die ook voor vele andere zaken worden toegepast: endocytose (letterlijk: in de cel brengen).
De moleculen van de toxines zijn te groot om rechtstreeks door de celmembraan te gaan. Bij endocytose stulpt een stukje celmembraan zich om een deeltje heen naar binnen, waarna het deeltje, omsloten door een stukje celmembraan, de cel in reist. Hoe het vandaar de celvloeistof bereikt, is voorlopig nog een raadsel. Maar niet lang meer, als het aan Wiertz en zijn collega’s ligt. Het is duidelijk dat de tovenaars van de ‘magische microbiologie’ nog heel wat geheimen aan de natuur willen ontfrutselen.