Implementation of a multiplex assay for detection of antibodies against different (20) Plasmodium antigens

Een grote stap vooruit naar de uitroeiing van malaria in Cambodja! Een nieuwe aanpak om de laatste malaria haarden op te sporen en uit te roeien.

Malaria is wereldwijd de meest voorkomende infectieziekte, veroorzaakt door een parasiet die wordt overgedragen door de steek van malariamuggen.
Volgens cijfers van de Wereldgezondheidsorganisatie leven 3.3 miljard mensen verspreid over 107 landen in risicogebieden. In Cambodja lopen ongeveer 2.1 miljoen mensen risico op malaria. Mijn onderzoek in dit land toonde aan dat een test die antilichamen tegen malariaparasieten opspoort de sleutel is om daar de laatste malariahaarden op te sporen en uit te roeien.

Het gevaar om malaria op te lopen is in Cambodja het grootst in het tropisch regenwoud, waar de gevaarlijkste malariamuggen hun broedplaatsen hebben. In risicogebieden gebruiken mensen gelukkig middelen om zich te beschermen tegen malaria. Ze spuiten bijvoorbeeld insecticiden op de binnenmuren van huizen, waardoor muggen die erop rusten sterven. Ze slapen ‘s nachts onder muggennetten die behandeld zijn met insecticiden, zodat muggen die op zoek zijn naar een lekker bloedmaal dit niet bij slapende mensen kunnen halen, en sterker nog, sterven als ze toch op de netten landen. Een ander controlemiddel is het opsporen en behandelen van zieke mensen.

Spijtig genoeg is de mens, zelfs met al deze middelen, er nog niet in geslaagd de malariaparasiet volledig uit te roeien. Sommige landen zoals Cambodja zijn goed op weg, maar hebben net iets extra’s nodig. Daarom zoeken onderzoekers van het Instituut voor Tropische Geneeskunde in Cambodja naar bijkomende middelen om de bevolking te beschermen tegen muggensteken. Eén van hun ideeën is het aanbrengen van muggenmelk op de huid bij valavond. Malariamuggen, die op dat moment actief zijn, krijgen zo geen kans om hun honger te stillen. ‘s Nachts zullen de mensen gebruik maken van een muggennet.
Om te onderzoeken of dit idee werkt, vroegen de onderzoekers aan 20.000 mensen uit meer dan 50 dorpen om zich elke avond met muggenmelk in te smeren en ‘s nachts onder een muggennet te slapen. In 50 andere dorpen gebruikten de mensen geen muggenmelk, maar sliepen ze wel onder een muggennet. Ook werd er bij een selectie van deze mensen een druppeltje bloed afgenomen, waarmee de onderzoekers de aanwezigheid van malariaparasieten wilden vaststellen. Zo kunnen ze beoordelen of het gebruik van muggenmelk leidt tot minder malaria besmettingen.

Maar daar ligt net het probleem! De meeste mensen, besmet met malariaparasieten, voelen zich niet ziek en raadplegen dus geen dokter. Deze asymptomatische mensen spelen echter een belangrijke rol als parasiet reservoir, omdat muggen die hen steken ook besmet kunnen worden. Door de aanwezigheid van DNA van parasieten in het bloed op te sporen kunnen we ook deze asymptomatische mensen identificeren. Het nadeel van deze test is dat die alleen informatie geeft over de aanwezigheid van de malariaparasiet op het moment van de bloedafname. Doordat er minder malaria overgedragen wordt, in Cambodia bijvoorbeeld zijn maar 5 procent van de mensen tegelijkertijd besmet, wordt het steeds moeilijker om besmette mensen te vinden en daarmee te evalueren of nieuwe controlemiddelen inderdaad bijdragen tot de vermindering van het aantal besmette mensen.

Gelukkig hebben we ook een andere mogelijkheid tot onze beschikking. Wordt een mens besmet met de parasiet, herkent het menselijk lichaam deze als iets lichaamsvreemd. Hierop reageert het, onder andere door het aanmaken van zogenaamde antilichamen. Dit zijn minuscule moleculen die binden op de eiwitten van de malariaparasiet om andere cellen in het lichaam te waarschuwen dat de malariaparasiet aangevallen moet worden. De aanwezigheid van deze antilichamen in het bloed vertellen ons dat de persoon besmet geweest is met malariaparasieten, zelf als deze niet meer aanwezig zijn. Indien we weten wie met welke antilichamen rondloopt, krijgen we een idee van wie recent, of lang geleden, besmet werd met de malariaparasiet.

Een test die deze antilichamen aantoont is de sleutel naar succes. In zo’n “serologische” test, gebruiken we de eiwitten van de malariaparasiet om antilichamen te vangen en aan te tonen. We kennen gelukkig al een aantal van deze eiwitten en wetenschappers zijn erin geslaagd een 20-tal van deze eiwitten na te maken. Het enige wat we moesten doen is testen of de mensen in Cambodja inderdaad antilichamen aanmaakten tegen de gekozen eiwitten. Hiervoor wilden we bloeddruppeltjes van 1400 mensen testen. Een grote meevaller in deze testfase was dat we tegenwoordig het vangen van antilichamen niet meer één voor één moeten uitvoeren. Dit was vroeger wel het geval. Het zou betekend hebben dat we in totaal 28.000 testen hadden moeten uitvoeren (namelijk 20 eiwitten vermenigvuldigd met 1400 bloeddruppeltjes). In de vroegere testmethode, werden de afzonderlijke eiwitten gebonden aan de plastieken wand van het buisje waaraan het bloeddruppeltje werd toegevoegd. In de test die wij nu hebben ontwikkeld, kunnen we de afzonderlijke eiwitten binden op minuscule magnetische bolletjes met elk hun eigen kleur. Alle verschillende bolletjes worden dan voor één persoon in hetzelfde buisje verzameld, waardoor we maar één bloeddruppeltje nodig hebben per persoon. Met gespecialiseerde magnetische apparatuur hebben we achteraf het onderscheid gemaakt tussen de verschillende gekleurde bolletjes, om de aanwezigheid van alle afzonderlijke antilichamen in het bloeddruppeltje te bepalen. Daarmee kan heel wat tijd, moeite én geld bespaard worden. Deze “multiplex” test is van wezenlijk belang, niet alleen om na te gaan of het gebruik van muggenmelk werkt, maar ook voor het uittesten van nieuwe wilde ideeën. Afhankelijk van welke antilichamen je zoekt (degenen die kort, of lang, in het bloed blijven), kunnen veranderingen in de malaria-overdracht op korte of lange termijn worden onderzocht.

In de toekomst zal deze test noodzakelijk zijn voor de evaluatie van nieuwe bestrijdingsmiddelen tegen malaria en om de laatste malaria haarden doeltreffend op te sporen en uit te roeien. Binnen mijn onderzoek, dat ik samen met mijn Cambodjaanse collega’s heb uitgevoerd, is het implementeren van de “multiplex” test succesvol verlopen. Deze methode bleek waardevol voor het testen van de aanwezigheid van antilichamen tegen malaria in een gebied waar het aantal malaria gevallen relatief laag is. Andere landen die in zo’n pre-eliminatie-fase terechtkomen, kunnen ook met deze test de doeltreffendheid van hun malariabestrijdings-programma meten.