Het persbericht is ook hier te vinden:
https://www.hubrecht.eu/nl/onderzoekers-ontwikkelen-virus-livestream
(Nederlands)
https://www.hubrecht.eu/development-virus-live-stream/ (Engels)
Onderzoekers ontwikkelen virus-livestream om virusinfectie te bestuderen
Onderzoekers van het Hubrecht Instituut en de Universiteit Utrecht hebben een
geavanceerde techniek ontwikkeld waarmee zij een virusinfectie voor het eerst
live kunnen volgen. De onderzoekers uit de groepen van Marvin Tanenbaum en
Frank van Kuppeveld verwachten dat de techniek ingezet kan worden om een breed
scala aan virussen te onderzoeken, waaronder SARS-CoV-2 – het virus dat
verantwoordelijk is voor de huidige pandemie. Daarmee vormt de techniek genaamd
VIRIM (‘virus infection real-time imaging’) een erg belangrijk middel om meer
inzicht te krijgen in de infectie van het menselijk lichaam door virussen. Op
den duur kunnen zulke inzichten leiden tot gerichtere behandelingen voor
virusinfecties. De resultaten zijn op 13 november gepubliceerd in het
toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Cell.
Virussen hebben een gigantische impact op de samenleving, zowel op financieel
vlak als op het gebied van de volksgezondheid. De ingrijpende gevolgen van de
huidige wereldwijde uitbraak van SARS-CoV-2 voor onder meer onze fysieke- en
mentale gezondheid en de economie maken dit wederom duidelijk zichtbaar.
Indringer vermeerdert in rap tempo
RNA-virussen vormen een grote groep virussen. Het genetische materiaal van dit
type virus bestaat uit RNA: een molecuul dat lijkt op DNA, het genetisch
materiaal van mensen. Een RNA-virus infecteert een cel, ook wel gastheercel
genoemd, waarna het virus de gastheercel overneemt en dwingt om nieuwe
virusdeeltjes te maken. Op deze manier kan de indringer zich in rap tempo
vermeerderen in het lichaam. De nieuwe virusdeeltjes worden veelal via de
luchtwegen uitgescheiden en kunnen zo andere mensen infecteren. Voorbeelden van
RNA-virussen zijn coronavirussen, het hepatitis-C-virus, het zikavirus en
enterovirussen – een grote groep virussen, waaronder rhinovirussen
(veroorzakers van verkoudheid), coxsackievirussen (belangrijke veroorzaker van
virale hersen(vlies)ontsteking) en het poliovirus (veroorzaker van paralytische
polio).
Livestream van virusinfectie
Tot op heden bestonden er technieken waarmee uitsluitend een statische ‘foto’
van de virusinfectie gemaakt kon worden. Dat wil zeggen, onderzoekers konden
geïnfecteerde cellen enkel op een bepaald punt in de tijd zien, maar het was
niet mogelijk om een virusinfectie van begin tot eind te volgen. Daar komt met
de komst van de nieuwe microscopietechnologie VIRIM verandering in:
onderzoekers uit de groep van Marvin Tanenbaum ontwikkelden deze geavanceerde
techniek in samenwerking met Frank van Kuppeveld (Universiteit Utrecht),
waarmee in het lab live het gehele verloop van een virusinfectie met grote
precisie gevolgd kan worden. “Met deze nieuwe methode kunnen we heel veel
belangrijke vragen over virussen beantwoorden”, aldus Sanne Boersma, een van de
onderzoekers.
[cid:image001.png@01D6B9DC.108343B0]
Lichtgevend virus
De methode gebruikt SunTag – een techniek die eerder al ontwikkeld werd in het
lab van Tanenbaum – in een enterovirus, een groep virussen waarmee Van
Kuppeveld veel ervaring heeft. De SunTag wordt ingebracht in het RNA van het
virus en markeert het de eiwitten van het virus met een fluorescerend label.
Deze lichtgevende viruseiwitten kunnen met grote nauwkeurigheid zichtbaar
worden gemaakt onder de microscoop. Hierdoor kunnen onderzoekers voor het eerst
bekijken wanneer, waar en hoe snel een virus eiwitten produceert en zich
vermenigvuldigt in de gastheercel. Waar andere technieken de viruseiwitten pas
kunnen waarnemen wanneer het virale RNA gekopieerd is, is VIRIM veel
gevoeliger. Zo zijn zelfs de viruseiwitten die van een enkel RNA-molecuul
gemaakt worden te zien onder de microscoop. Hierdoor kunnen onderzoekers al
vanaf het eerste moment meekijken met het verloop van de virusinfectie.
Wedstrijd tussen virus en gastheercel
De bouwstenen van ons lichaam – onze cellen – hebben elk hun eigen
afweersysteem om een virusinfectie op te sporen en uit te schakelen. Zodra een
virus een cel in ons lichaam binnendringt, ontstaat als het ware een wedstrijd
tussen het virus en de gastheercel: het virus probeert zich zo snel mogelijk te
vermenigvuldigen, terwijl de gastheercel dit uit alle macht probeert tegen te
gaan. Met VIRIM, konden de onderzoekers de uitkomst van deze wedstrijd zien. In
een deel van de cellen zagen ze dat de gastheercel de wedstrijd won. Boersma:
“De gastheercel was geïnfecteerd en het virus probeerde zich te vermeerderen,
maar dat lukte niet.” Dit wekte de nieuwsgierigheid van Boersma en haar
collega’s en leidde tot een nieuw experiment.
Achilleshiel van het virus
De onderzoekers hielpen de gastheercellen een handje door hun afweersysteem een
boost te geven. Toen bleek dat de allereerste vermenigvuldiging van het
virusdeeltje in de gebooste cellen vaak te falen. “De eerste stap in het
vermenigvuldigingsproces is dus de achilleshiel van dit virus: dit moment
bepaalt of het virus zich verder kan verspreiden,” vertelt Boersma. “Als de
gastheercel er helemaal in het begin niet in slaagt om het virus af te weren,
dan wint het virus.” Voor de ontwikkeling van VIRIM gebruikten Boersma en haar
collega’s een picorna-virus. Leden van de picornafamilie kunnen zorgen voor een
onschuldige verkoudheid, maar ook het virus dat Polio veroorzaakt behoort tot
deze virusfamilie.
Breed scala aan virussen
VIRIM maakt het mogelijk om de kwetsbare fase van een breed scala aan virussen
te identificeren. De onderzoekers verwachten dat de techniek inzetbaar is voor
onderzoek naar vele levensbedreigende virussen, waaronder SARS-CoV-2. Boersma
legt uit: “Als we beter inzicht hebben in hoe een virus zich vermenigvuldigt en
verspreidt, kunnen we zien wat de achilleshiel van dat virus is. Hierdoor
kunnen we op den duur betere behandelingen ontwikkelen, bijvoorbeeld een
behandeling die ingrijpt op het moment dat het virus het meest kwetsbaar is. Zo
creëren we efficiëntere therapieën en kunnen we de impact van virussen op de
samenleving hopelijk verkleinen.”
Auteur Marvin Tanenbaum presenteert het onderzoek op maandag 16 november om
16:30 tijdens de online ‘Science for Life’ conferentie. Voor meer informatie en
registratie: https://science-life-conference-2020.iseated.com/session/53952.
Pers is welkom.
Publicatie
Translation and replication dynamics of single RNA
viruses<https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.10.019>. Sanne Boersma, Huib H.
Rabouw, Lucas J. M. Bruurs, Tonja Pavlovič, Arno L. W. van Vliet, Joep Beumer,
Hans Clevers, Frank J. M. van Kuppeveld, en Marvin E. Tanenbaum. Cell 2020.
doi.org/10.1016/j.cell/2020.10.019
Marvin Tanenbaum<https://www.hubrecht.eu/nl/research-groups/tanenbaum-groep/>
is groepsleider bij het Hubrecht Instituut en Oncode Investigator.
Frank van Kuppeveld<https://www.uu.nl/medewerkers/FJMvanKuppeveld> is
groepsleider en hoofd van de divisie Virologie van het departement
Infectieziekten & Immunologie, Faculteit Diergeneeskunde, Universiteit Utrecht.
Noot voor de pers
Bedankt voor uw interesse in ons onderzoek. Voor meer informatie of een
interview kunt u contact opnemen met de Communicatieafdeling van het Hubrecht
Institute via communication@xxxxxxxxxxx<mailto:communication@xxxxxxxxxxx> of 06
83 59 65 48. Bijbehorende video’s zijn te bekijken via
https://youtu.be/PIJ_vPF0FEw<https://youtu.be/PIJ_vPF0FEw%20> en
https://youtu.be/zZiG0BfNUck.
Over het Hubrecht Institute
Het Hubrecht Institute<https://www.hubrecht.eu/nl/> is een onderzoeksinstituut
dat zich richt op ontwikkelings- en stamcelbiologie. De 23 onderzoeksgroepen
van het instituut doen fundamenteel en multidisciplinair onderzoek, zowel in
gezonde systemen als in ziektemodellen. Het Hubrecht Institute is onderdeel van
de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen
(KNAW<https://www.knaw.nl/nl?set_language=nl>) en bevindt zich op Utrecht
Science Park. Sinds 2008 is het instituut geaffilieerd met het UMC
Utrecht<https://www.umcutrecht.nl/nl/>. Dit bevordert de vertaling van het
onderzoek naar de kliniek. Het Hubrecht Institute heeft een partnerschap met
het European Molecular Biology Laboratory (EMBL). Voor meer informatie, ga naar
www.hubrecht.eu/nl<http://www.hubrecht.eu/nl>.
Over de Universiteit Utrecht
De Universiteit Utrecht<https://www.uu.nl/>, opgericht in 1636, is met meer dan
dertigduizend studenten en ruim zesduizend medewerkers één van de grootste
onderzoeksuniversiteiten van Europa. We investeren in de leiders van morgen
door innovatief onderwijs van de hoogste kwaliteit. We dragen met baanbrekend
onderzoek bij aan de oplossing voor wereldwijde vraagstukken. Onze cultuur
waarin samenwerken centraal staat, is vruchtbare grond voor innovatie, nieuwe
inzichten en sociale impact.