Transmissie van het Morogorovirus binnen populaties Mastomys natalensis in Tanzania

Virussen in het wild: gevaarlijk voor (n)u en voor morgen

Maar liefst 60.3% van de opkomende infectieziekten in de wereld (de zogenaamde ‘Emerging Infectious Diseases’) is afkomstig van dieren. Het merendeel daarvan is afkomstig van dieren in het wild. Hun opmars is te wijten aan toenemende mondialisering en veranderende sociaaleconomische factoren. Ook ecologische problemen, zoals houtontginning en opwarming van de aarde, hebben tot gevolg dat wilde dieren steeds minder beschikken over een geschikte habitat, waardoor het aantal contacten tussen mensen en dieren toeneemt. Onderzoek aan de Universiteit Antwerpen (departement biologie) heeft als doel zo veel mogelijk te weten te komen over de impact van deze ziekten bij mensen en bij dieren. Hierdoor kunnen specifieke vaccinatiestrategieën worden ontwikkeld die de 'wilde virussen' een halt toeroepen.

Wilde virussen komen meestal per ongeluk terecht bij mensen. Normaal gezien zijn ze enkel aanwezig in hun echte gastheersoort, waar ze doorgaans weinig schade aanrichten. Onder bepaalde omstandigheden (bijvoorbeeld bij een beet van een besmet dier) kunnen virussen overspringen naar een secundaire gastheersoort. In de cellen van deze secundaire gastheer veroorzaken de virussen een ravage, waardoor de gastheer ziek wordt en in extremis sterft. Een actueel voorbeeld is het ebolavirus. Wetenschappers vermoeden dat dit virus onder normale omstandigheden voorkomt bij vleermuizen die leven in de tropische wouden van Afrika. De vleermuizen ondervinden zelf waarschijnlijk weinig last van het ebolavirus, maar zorgen er wel voor dat het virus zich kan vermeerderen. Mensen komen rechtstreeks of onrechtstreeks in contact met deze vleermuizen, waardoor besmetting en ziekte kunnen volgen. Het ebolavirus trekt op dit moment veel aandacht omwille van zijn hoge mortaliteitsgraad bij mensen. Er zijn echter nog een hele reeks andere beruchte virussen die van dieren op mensen worden overgedragen. Voorbeelden hiervan zijn: HIV (chimpansees), SARS-virus (vleermuizen), rabiësvirus (zoogdieren), hantavirus (knaagdieren), West-Nijlvirus (vogels), marburgvirus (vleermuizen),…

Een minder bekend voorbeeld van een wild virus dat overgedragen wordt van dier op mens is het lassavirus. Dit virus behoort tot de arenavirussen en komt voor in West-Afrika. Bij mensen veroorzaakt het de dodelijke ziekte lassakoorts. Jaarlijks worden 300.000 mensen besmet met dit virus waarvan er gemiddeld 5000 sterven. Het virus komt onder natuurlijke omstandigheden voor in populaties muizen (de Natal veeltepelmuis of Mastomys natalensis, zie figuur 1). Deze muizen zijn de primaire gastheer van het virus en zij worden, in tegenstelling tot mensen, niet ziek. De transmissie van dier op mens gebeurt door direct contact met urine of feces van veeltepelmuizen of via gecontamineerd voedsel. In sommige zeer arme gebieden geraken mensen besmet door het rechtstreeks eten van veeltepelmuizen als voedselbron. Door de hoge besmettelijkheid en hoge kans op sterfte bij infectie, wordt het lassavirus (net zoals het ebolavirus) beschouwd als een 'bioveiligheidsklasse 4' virus. Dit heeft tot gevolg dat onderzoek naar het lassavirus enkel mogelijk is in zeer gespecialiseerde laboratoria. Veldonderzoek is zeer gevaarlijk en erg duur.

Er bestaat een alternatieve onderzoeksmethode om het gevaarlijke veldonderzoek naar het lassavirus te vervangen. In Oost-Afrika werd recent een ander arenavirus ontdekt dat genetisch nauw verwant is aan het lassavirus en ook in dezelfde muizensoort voorkomt. Het kreeg de naam morogorovirus, omdat het voor de eerste keer werd waargenomen in de velden rondom de Tanzaniaanse stad Morogoro. Het morogorovirus heeft als voordeel dat het geen mensen besmet waardoor onderzoek minder risico's inhoudt. De overeenkomsten tussen het morogorovirus en het lassavirus zorgen ervoor dat ecologische modellen van het morogorovirus onrechtstreeks veel zouden kunnen vertellen over de ecologie van het lassavirus. Momenteel is nog veel onbekend over de ecologie van het morogorovirus, waardoor ecologische modellen moeilijk geparameteriseerd kunnen worden. Het is bijvoorbeeld nog steeds niet geweten ‘hoe, hoe snel en waar’ transmissie van het virus gebeurt binnen populaties veeltepelmuizen.

Voor dit onderzoek ging Joachim Mariën, masterstudent biologie aan de Universiteit Antwerpen, samen met een studiegenoot (Bram Vanden Broecke) en een begeleider (Benny Borremans) drie maanden naar Morogoro. Daar hebben ze, samen met twee techniekers van de Sokoine University of Agriculture, op vijf velden muizen gevangen via een vangst-merk-hervangst methode (zie figuren 2 en 3). Bij die methode worden muizen gevangen en gemerkt, zodat ze bij een volgende vangstsessie opnieuw herkenbaar zijn. De onderzoekers namen steeds bloed af van de gevangen dieren en noteerden de belangrijkste gastheerkarakteristieken (reproductieve status, geslacht en gewicht). Daarna lieten ze de dieren terug vrij in het veld in de hoop ze bij een volgende vangstsessie (één week later) opnieuw te vangen. In België controleerden ze de bloedstalen op de aanwezigheid van antilichamen tegen het morogorovirus. Antilichamen zijn namelijk een natuurlijk bewijs van vroegere infecties met het virus.

Joachim Mariën ontwikkelde vervolgens acht verschillende computermodellen die een infectie van het morogorovirus simuleerden in populaties veeltepelmuizen. De computermodellen hielden per tijdstip bij welke muizen vatbaar waren voor een infectie, welke muizen besmet waren en welke muizen antilichamen ontwikkelden tegen het virus. De simulaties van de verschillende modellen vergeleek hij met de velddata afkomstig van Morogoro. Daardoor werd het mogelijk om één van de acht modellen te selecteren die het best de realiteit ter plaatse benadert. Dat bleek een model te zijn waarbij rekening wordt gehouden met verticale en horizontale transmissie. Bij verticale transmissie wordt het virus van moeder op kind overgedragen tijdens de zwangerschap of tijdens de geboorte. Bij horizontale transmissie gebeurt de virusoverdracht door direct of indirect contact, bijvoorbeeld via speeksel. In het meest waarschijnlijke model bleken de muizen zowel acuut als chronisch geïnfecteerd. Via de beschreven methode kon Joachim ook de transmissiecoëfficiënt schatten. Die coëfficiënt bepaalt het tempo waarmee vatbare muizen geïnfecteerd worden met het morogorovirus.

De resultaten van dit onderzoek zijn belangrijk voor het opstellen van een gedetailleerd morogorovirus-knaagdier model. Via dat model wordt het mogelijk een densiteitsdrempelwaarde te berekenen. Dat is de drempel waaronder een infectie met het morogorovirus uitdooft. Deze kennis is cruciaal voor vaccinatiestrategieën in de toekomst waarbij men de primaire gastheer wil vaccineren om een epidemie tegen te gaan. Daarnaast zal dit model nog veel andere informatie bieden over de interactie tussen knaagdieren en virussen. Informatie die noodzakelijk is om de opmars van virussen in het wild een halt toe te roepen.