Darmen zijn broedplaats voor coronavirus

Onderzoekers: Door de lockdown hebben we allemaal op afstand vanuit huis virtuele dia’s van de geïnfecteerde organoïden bestudeerd.

UTRECHT – Het nieuwe coronavirus voelt zich prima thuis in het menselijk darmstelsel. Het blijkt in staat darmcellen te infecteren en zich ook in de darmen te vermenigvuldigen.

Onderzoekers van het Hubrecht Instituut in Utrecht, het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam en de Universiteit Maastricht hebben dat gezamenlijk ontdekt. Een deel van hun onderzoek verrichtten zij tijdens de Nederlandse lockdown vanuit hun huizen; daar vandaan volgden zij het virus in het laboratorium op dia’s, gemaakt via een beeldverbinding met hun elektronenmicroscoop.

De resultaten van hun onderzoek vanuit ‘quarantaine’ zijn zojuist gepubliceerd in het wetenschapstijdschrift Science Ze verklaren mogelijk waarom een derde van de patiënten met de nieuwe corona-longziekte COVID-19 maag-darmklachten heeft, zoals diarree, en het feit dat het virus vaak kan worden teruggevonden in ontlastingsmonsters.

Overeenkomsten

Hoewel de ademhalingsorganen en organen van het maag-darmkanaal erg verschillend lijken, zijn er enkele belangrijke overeenkomsten, stelden de onderzoekers vast. Zoals de aanwezigheid in beide orgaansystemen van de ACE2-receptor, dat is een eiwit dat als een ‘doorgeefluik’ functioneert en in staat is signalen van binnen en buiten de cel door te spelen. Met die informatie kan het virus de cellen binnendringen. De binnenkant van de darm zit vol met deze eACE2-receptoren.

Tot nu toe was echter niet bekend of darmcellen daadwerkelijk geïnfecteerd konden raken en virusdeeltjes konden produceren. Voor hun onderzoek gebruikten de onderzoekers zogenoemde ‘darm-organoïden’, dat zijn miniatuurversies van de menselijke darm, gekweekt in het laboratorium en met dezelfde eigenschappen.Foto: Chokniti Khongchum/Pixabay

Toen de onderzoekers het nieuwe coronavirus (SARS CoV-2) aan de organoïden toevoegden, raakten deze minuscule darmpjes al snel geïnfecteerd. Het virus dringt een deel van de cellen in de darm-organoïden binnen en het aantal geïnfecteerde cellen neemt naar verloop van tijd toe. Met behulp van elektronenmicroscopie, een geavanceerde manier om verschillende componenten van de cel tot in detail te visualiseren, vonden de onderzoekers virusdeeltjes binnen en buiten de cellen van de organoïden.

Aantrekkelijk

Professor Peter J. Peters van de Universiteit Maastricht, hoogleraar nanobiologie en vooral bekend door zijn werk in de elektronenmicroscopie en cellulaire immunologie, zegt: ,,Door de lockdown hebben we allemaal op afstand vanuit huis virtuele dia’s van de geïnfecteerde organoïden bestudeerd.” Stamcelonderzoeker prof. dr.  Hans Clevers van het Hubrecht Instituut, ook wel het ‘instituut voor ontwikkelingsbiologie’ genoemd: ,,Deze organoïden bevatten de cellen van de menselijke darmwand, waardoor ze een aantrekkelijk model zijn om infectie door het SARS-CoV-2 virus te onderzoeken.”

De onderzoekers keken hoe de darmcellen reageerden op het virus met ‘RNA-sequencing’, een methode om te onderzoeken welke genen in de cellen actief zijn. Hieruit bleek dat zogenaamde interferon-gestimuleerde genen actief werden. Het is bekend dat deze genen een virale infectie bestrijden. Toekomstig werk zal zich richten op het verder bestuderen van deze genen en hoe ze kunnen worden gebruikt om nieuwe behandelingen te ontwikkelen. Waartoe de vinding concreet leidt is nog niet helder. Mogelijk zou dit tot een remmer van ACE2-receptoren kunnen leiden.

Hans Clevers is  niet alleen verrast over de uitkomsten van het onderzoek, maar ook over de snelheid waarmee het kon worden uitgevoerd. Aan Meer Over Medisch meldt hij per e-mail: ,,Wat voor ons bijzonder was: eerste idee en eerste contact tussen Utrecht en Rotterdam was op 15 maart. Vervolgens Peter Peters erbij gevraagd. Binnen 6-7 weken alle experimenten gedaan en geanalyseerd, paper geschreven en naar Science gestuurd, daar door drie referenten gereviewd, aanvullende proeven gedaan en weer ingestuurd, en uiteindelijk geaccepteerd door Science op 28 April; online gezet op 1 Mei.”

Patiënten met de corona-longziekte COVID-19 vertonen verschillende symptomen in relatie tot de ademhalingsorganen – zoals hoesten, niezen, kortademigheid en koorts – en de ziekte wordt overgedragen via kleine druppeltjes die voornamelijk worden verspreid door hoesten en niezen. Een derde van de patiënten heeft echter ook maag-darmklachten, zoals misselijkheid en diarree. Bovendien kan het virus lang na het verdwijnen van de ademhalingssymptomen nog in de menselijke ontlasting worden opgespoord. Dit suggereert dat het virus zich ook kan verspreiden via zogenaamde ‘fecaal-orale besmetting’.