Hoe werken de nieuwe (mRNA) Corona Vaccins

Er zijn nu twee vaccins die meer dan 90% effectief lijken te zijn tegen Corona. Dit is heel hard gegaan, maar dat is goed te verklaren. Universitair Hoofddocent en kinderarts Patricia Bruijning heeft het hier heel duidelijk uitgelegd.

In het kort, we hebben zo snel vaccins want:

  1. Het SARS-CoV-2 virus is een relatief makkelijk doelwit om een vaccin tegen te ontwikkelen. (het is geen griep)
  2. De coronavaccins worden ontwikkeld met nieuwe en veel snellere technologie
  3. Geld was geen probleem
  4. Toelatingsinstanties voor vaccins waren vanaf het begin nauw betrokken.
  5. Vrijwilligers te over

Veel meer uitleg is te vinden in het hele stuk.

Hier wil ik punt ‘2’ uitleggen: hoe werken die nieuwe vaccins nou, waarom kon het zo snel, en waarom zijn ze zo effectief.

Terloops, het RIVM heeft op deze pagina grotendeels hetzelfde verhaal, maar mijn stukje leest een stuk lekkerder weg denk ik.

Ik probeer de informatie 100% correct te houden, mocht iemand een fout vinden, laat het snel weten via bert@hubertnet.nl of via Twitter op @PowerDNS_Bert!

Ons afweersysteem

Ons afweersysteem is buitengewoon knap en doet z’n werk meestal zonder dat we het doorhebben. Iedere dag doodt het virussen, bacteriën maar ook (potentiële) kankercellen. Helaas krijgen we geen melding van al dit succes, anders zouden we een stuk dankbaarder zijn.

Het immuunsysteem bestaat uit veel verschillende onderdelen en lagen. Een deel is ‘aangeboren’, en poogt zowel bekende als onbekende ziektes buiten de deur te houden. Dat lukt best goed, maar niet altijd.

Een ander deel is aangeleerd: ons afweersysteem leert van besmettingen en maakt antistoffen en slaat ook op hoe die antistoffen opnieuw weer gemaakt kunnen worden. Er zijn overlevenden van de Spaanse griep uit 1918 die nog steeds werkende antistoffen hebben tegen die pandemie, bijvoorbeeld.

Maar, om die antistoffen te maken moet je wel eerst ziek worden, en dat willen we liever niet.

Het zou geweldig zijn als er een truc was om ons lichaam afweer op te laten bouwen tegen ziektes ZONDER dat we er eerst door besmet moesten worden.

We worden zelden twee keer (heel) ziek van dezelfde ziekte. Helaas is griep een bijzonder geval: het husselt zichzelf steeds zo door elkaar dat ons afweersysteem er niet in slaagt antistoffen te maken tegen alle griep - alleen steeds tegen 1 griep. Het Coronavirus werkt niet zo, gelukkig.

Hoe ons afweersysteem leert

Zodra ons lichaam merkt dat er “schade” is, vlamt het immuunsysteem op en gaat op zoek naar indringers. Iedere indringer, een virus, een bacterie, een parasiet, of wat dan ook, heeft een bepaalde (chemische) vorm.

Ons afweersysteem beschikt over bergen lichaampjes die passen op dat soort chemische vormen. Maar als een ziekte nieuw is, passen geen van deze deeltjes heel erg goed. Maar sommige passen wel een beetje.

Wat ik nu schrijf klinkt te bizar om waar te zijn, maar het is echt zo. Net zoals je planten, honden en katten kunt fokken door steeds (zeg) de volgende generatie te beginnen met de pluizigste kat, precies zo fokt ons lichaam nieuwe antilichamen.

Felis Manul, Diergaarde Blijdorp, natuurlijk geëvolueerd - Sander van der Wel, Wikipedia Commons

Felis Manul, Diergaarde Blijdorp, natuurlijk geëvolueerd - Sander van der Wel, Wikipedia Commons

In ons lichaam is een soort kwekerij voor antilichamen. Hier ontmoeten antilichamen-in-opleiding en ziektedeeltjes elkaar. Ieder antilichaam dat zich (een beetje) weet te binden aan een ziektedeeltje mag zichzelf gaan kopiëren. En als dat niet lukt, dan niet. De volgende generatie is zo steeds iets beter dan de vorige.

Na een aantal dagen kopiëren ontstaat zo de eerste succesvolle generatie antilichamen die heel duurzaam kleven aan ziektedeeltjes.

En dat is geen goed nieuws voor die ziektedeeltjes. Als er een antilichaam op zit werken ze vaak gelijk al niet meer. En als dat niet genoeg is.. kunnen die antilichamen ook een knokploeg oproepen die de ziekte aan stukken scheurt.

Antilichamen op een virusdeeltje. Er is me verteld dat de antilichamen verkeerdom getekend zijn in dit plaatje, excuses! Bron: onbekend

Antilichamen op een virusdeeltje. Er is me verteld dat de antilichamen verkeerdom getekend zijn in dit plaatje, excuses! Bron: onbekend

Deze antilichamen heten “B cellen”.

Hoe ons afweersysteem ook de productie tegengaat

Een virus besmet je cel, en bouwt die cel vervolgens om tot een virusfabriek. Antilichamen kunnen die virusdeeltjes vervolgens wel blokkeren, maar leuk blijft anders.

Gelukkig kan ons afweersysteem ook “in” een cel kijken om te bepalen of er geen gekke dingen gebeuren. Op een soortgelijke manier als de B cellen worden er T cellen gekweekt die een virus ook binnenin een cel kunnen herkennen. Dat loopt dan overigens slecht af voor die cel.

En zo samen kunnen de B en T cellen ons goed beschermen.. maar pas nadat we besmet geweest zijn.

Vaccins

Het eerste goede onderzoek naar vaccins gebeurde eind 18e eeuw. Edward Jenner bewees toen dat als je eenmaal besmet was geweest met koepokken, je geen echte pokken meer kon krijgen.

Wat daar toen gebeurde, weten we nu, is dat een (onschuldige) besmetting met koepokken antistoffen opwekte die ook werkten tegen de vreselijke echte pokken.

Dit is wat we nog steeds proberen: kunnen we ons afweersysteem voorbereiden zonder er zelf ziek van te worden?

Traditionele vaccins doen dit op diverse manieren. Je kunt een virus bijvoorbeeld eerst doodkoken (chemisch of letterlijk) en daarna injecteren. Dat dode virus besmet geen enkele cel, maar als we tegelijkertijd iets injecteren waar ons afweersysteem wel van schrikt, worden er toch antistoffen tegen dat dode virus gemaakt. Soms werkt dit goed, soms werkt het minder goed.

Het kost ook heel veel tijd om uit te zoeken en soms eindigt men dan met een vaccin wat het gewoon niet doet. En dat is extra pijnlijk, want het produceren van grote hoeveelheden (dood) virus kost heel veel moeite - het vergt bijvoorbeeld miljarden kippeneieren, als we al de mazzel hebben dat het levende virus wil groeien in die eieren.

Productie mazelen vaccin - Wikipedia, Wereld Gezondheidsorganisatie

Productie mazelen vaccin - Wikipedia, Wereld Gezondheidsorganisatie

Om deze redenen duurde de ontwikkeling van nieuwe vaccins altijd lang.

Genetische code

We kunnen tegenwoordig moeiteloos de genetische code van alles lezen. Dit kan met een apparaatje wat iets groter is dan een USB stick, en daar komt in het geval van COVID-19 dan een bestandje uit van 7 kilobyte. Dit apparaat heeft overigens letterlijk een USB-aansluiting.

Oxford Nanopore Minion DNA sequencer - Wikipedia

Oxford Nanopore Minion DNA sequencer - Wikipedia

Deze genetische code is daadwerkelijk de blauwdruk (of broncode) voor een Corona virusdeeltje. Als je die code in een menselijke cel stopt gaat die cel direct nieuw COVID-19 virus maken. Die nieuwe virussen besmetten dan weer andere cellen en zo worden we ziek.

Maar stel nou dat we 90% van de genetische code weggooien, waardoor besmette cellen geen heel virus meer maken, maar alleen die stukjes waar het afweersysteem van leert? Dan zouden we immuniteit op kunnen bouwen, zonder ziek te worden!

Dat is wat we tegenwoordig kunnen. Door onderzoek aan de voorlopers van COVID-19 (SARS-CoV-1 en MERS) was al precies bekend welk stuk van het virus belangrijk is voor het afweersysteem.

En als het lukt die stukjes genetisch materiaal in onze cellen te krijgen dan kan het afweersysteem een volledige reactie geven: zowel B cellen voor (namaak)virusdeeltjes als op wat er IN de cellen gebeurt (T cellen).

Dit is ruim beter dan wat vroeger mogelijk was met “dode virus vaccins”.

mRNA vaccins

Ok, leuk, dan hebben we de genetische code die we graag in cellen willen krijgen. Maar hoe dan? Gek genoeg zit ons afweersysteem ons nu in de weg! Het buiten houden van vreemde genetische codes is het levensdoel van ons immuunsysteem.

Het lukt dus niet zomaar om het uitgezochte genetisch materiaal in cellen te krijgen: ons afweersysteem houdt het tegen. Het wil niet geholpen worden.

In moderne vaccins worden meerdere truken gebruikt om toch binnen te komen, waar er twee worden gebruikt door de eerste golf COVID-19 vaccins.

Deze nu succesvol geteste vaccins noemen we ‘mRNA vaccins’, wat staat voor Messenger RNA. RNA en het bekendere DNA heten ook wel genetisch materiaal, of de genetische code. mRNA is een kant en klare instructie voor een cel: ga nu dit doen.

Ons afweersysteem ziet mRNA op meters afstand aankomen en vernietigt het direct. Dit is onderdeel van onze bescherming tegen virussen.

De truc die mRNA vaccins gebruiken is onvoorstelbaar slim.

Onze genetische code bestaat uit vier verschillende moleculen die aan elkaar geregen worden tot een lange draad. Al het leven op aarde, echt al het leven, gebruikt precies dezelfde vier moleculen.

Maar stel nou dat we genetisch materiaal maken van.. net iets andere moleculen. Zou het dan nog werken in de cel? En zou het nog steeds vernietigd worden door ons afweersysteem?

Het was 20 jaar proberen, maar uiteindelijk zijn er een manieren gevonden om precies in het midden aan te komen: Iets gewijzigde RNA-code die in de cel werkt om stukjes virus te maken, maar waar ons afweersysteem vrede mee heeft.

Nobelprijstip voor 2021 is overigens Katalin Karikó, die deze truc heeft uitgevonden.

Wat zit er precies in een mRNA vaccin?

Om te beginnen bestaat het vaccin uit een klein stukje genetisch materiaal wat de blauwdruk is voor de beroemde ‘punten’ op het Coronavirus. De “Spikes”. Het materiaal is een klein beetje aangepast zodat de Spike (“S Protein”) ook goed rechtop blijft staan zonder dat de rest van het virus aanwezig is.

SARS-CoV-2 deeltje - Wikipedia commons

SARS-CoV-2 deeltje - Wikipedia commons

Aan de Spike is ook een extra onderdeel toegevoegd zodat deze na productie gelijk uit de cel wordt geëxporteerd, zodat ons afweersysteem er los op kan.

Het genetisch materiaal wordt vervolgens in een heel klein vetbolletje gestopt, een ‘lipid nanoparticle’. Bloed en olie mengen niet, dus dit bolletje blijft ook na injectie bestaan. En de olie in het vetbolletje is zo uitgekozen dat onze cellen deze graag in zich opnemen.

En dan is het genetisch materiaal (bijna) op zijn plek om virusdeeltjes te maken. En die virusdeeltjes leiden ons afweersysteem op zodat we weerstand maken.. zonder ooit ziek geweest te zijn.

Extra bijzonder is dat ons afweersysteem op deze manier ook verdachte cellen waarneemt die virus produceren. De mRNA afweer-training is op deze manier heel realistisch.

Is dit niet eng?

De technologie komt niet uit de lucht vallen, en was al eerder succesvol gebruikt, maar dan met name in dieren. Omdat ondernemers geld verdienen met deze dieren is er echt veel aandacht voor nadelige gevolgen. “Als het niet werkt zouden ze het niet doen”.

De 50.000 mensen die deze vaccins nu gekregen hebben worden nog lang goed in de gaten gehouden of er geen rare dingen gebeuren. Tot nu toe niet.

Een vraag die natuurlijk gelijk opduikt is of virussen niet die slimme truc van mevrouw Karikó over zouden kunnen nemen. Het goeie nieuws is dat dat er niet in zit. Een virus gebruikt menselijke systemen om zichzelf te vermenigvuldigen. En die menselijke systemen maken, net als het HELE LEVEN op aarde, alleen normaal RNA. Dus als een virus al zoiets zou willen, moet het eerst het hele leven herprogrammeren.

Dat klinkt veelbelovend

De mRNA-techniek is veel sneller dan eerdere vaccinsystemen. Het is daardoor goed mogelijk of zelfs waarschijnlijk dat we ook voor andere ziektes veel betere vaccins zullen kunnen gaan maken.

Doordat op deze manier ons afweersysteem zo exact de weg gewezen kan worden lijkt het ook mogelijk om bijvoorbeeld tumoren te laten krimpen of zelfs verdwijnen.

In zoverre is het een gelukje bij een groot ongeluk dat COVID-19 deze enorme investering in de uitrol van mRNA mogelijk heeft gemaakt!

Wat gebeurt er nu?

Twee vaccins hebben inmiddels indrukwekkende cijfers gepubliceerd. Er zijn nog andere vaccins die ook bijna zover zijn. De volgende cijfers zullen komen van “vectorvaccins”. Die gebruiken een net iets andere truc om de cel binnen te dringen. Hier wordt een onschuldig virus uitgebreid met het eerder genoemde Spike onderdeel. Het proces loopt daarna ongeveer hetzelfde.

Het spannende bij deze vaccins is dat ze niet werken als je al immuun was tegen het vectorvirus. Om dit te voorkomen gebruikt men zeldzame virussen, maar het is toch een beperkende factor.

Update 23 november: het eerste vectorvirusvaccin heeft cijfers gepubliceerd - het lijkt erop dat het het beste werkt als de eerste dosis laag is en de tweede hoog. Er is speculatie dat dit komt omdat ons lichaam na de 1e hoge dosis deels weerstand opbouwt tegen het vaccin.

Andere vaccins injecteren rechtstreeks het “Spike” onderdeel (plus wat aanjagers voor ons afweersysteem) in de hoop dat dit een immuunreactie opwekt.

Het RIVM houdt een overzicht bij van de diverse vaccinatietypes.

Afsluitend

Ik hoop dat dit heeft verduidelijkt hoe de nieuwe vaccins werken. Als er nog vragen zijn, weet me te vinden op bert@hubertnet.nl of via Twitter op @PowerDNS_Bert, dan kan ik de post updaten of je vraag meenemen in een volgende post.

Bedankt voor het lezen!