DOQ

Coronavirus SARS-CoV-2 infecteert cellen van de darm

Onderzoekers van het Hubrecht Institute in Utrecht, Erasmus MC Universitair Medisch Centrum Rotterdam en Universiteit Maastricht hebben ontdekt dat het coronavirus SARS-CoV-2, dat COVID-19 veroorzaakt, darmcellen kan infecteren en zich daar kan vermenigvuldigen.

Met behulp van de modernste celkweekmodellen van de menselijke darm, hebben de onderzoekers het virus met succes in vitro vermeerderd en de reactie van de cellen op het virus onderzocht. Dit heeft een nieuw celkweekmodel voor het bestuderen van COVID-19 opgeleverd. De resultaten verklaren mogelijk waarom een derde van de COVID-19 patiënten maagdarmklachten heeft, zoals diarree, en het feit dat het virus vaak kan worden teruggevonden in ontlastingsmonsters. De resultaten van deze studie zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science op 1 mei 2020.

Darmorganoïden, de rechter geïnfecteerd met coronavirus SARS-CoV-2. Het coronavirus is wit gekleurd, de organoïden zelf zijn blauw en groen gekleurd.
(Beeld: Joep Beumer, copyright Hubrecht Institute)

Ook maagklachten

Patiënten met 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 maagdarmklachten, 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”.

ACE2-receptor

Hoewel de ademhalingsorganen en organen van het maagdarmkanaal erg verschillend lijken, zijn er enkele belangrijke overeenkomsten. Een bijzonder interessante overeenkomst is de aanwezigheid van de ACE2-receptor, de receptor waardoor het SARS-CoV-2 virus, dat COVID-19 veroorzaakt, de cellen kan binnendringen. De binnenkant van de darm zit vol met ACE2-receptoren. Tot nu toe was echter niet bekend of darmcellen daadwerkelijk geïnfecteerd konden raken en virusdeeltjes konden produceren.

Darmorganoïden

Onderzoekers van het Hubrecht Institute, Erasmus MC en Universiteit Maastricht onderzochten of het SARS-CoV-2 virus de cellen van de darmwand rechtstreeks kan infecteren en zo ja, of het virus zich daar ook kan vermenigvuldigen. Ze gebruikten menselijke darmorganoïden: minuscule versies van de menselijke darm die in het laboratorium kunnen worden gekweekt. Hans Clevers (Hubrecht Institute): “Deze organoïden bevatten de cellen van de menselijke darmwand, waardoor ze een aantrekkelijk model zijn om infectie door SARS-CoV-2 te onderzoeken.”

Infectie van darmcellen

Coronavirus SARS-CoV-2 (donkere rondjes) aan de rand van een darmcel (in de hoek links onder). (Beeld: Kèvin Knoops, copyright: Universiteit Maastricht)

Toen de onderzoekers het virus aan de organoïden toevoegden, raakten ze al snel geïnfecteerd. Het virus dringt een deel van de cellen in de darmorganoïden 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. Peter Peters (Universiteit Maastricht): “Door de lockdown hebben we allemaal op afstand vanuit huis virtuele dia’s van de geïnfecteerde organoïden bestudeerd.”

RNA-sequencing

De onderzoekers onderzochten de respons van de darmcellen 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.

De onderzoekers kweekten de organoïden ook onder verschillende omstandigheden die ervoor zorgen voor cellen met hogere en lagere niveaus van de ACE2-receptor, die SARS-CoV-2 gebruikt om de cellen binnen te dringen. Tot hun verbazing ontdekten ze dat het virus cellen met zowel hogere als lagere niveaus van de ACE2-receptor infecteerde. Uiteindelijk kunnen deze onderzoeken leiden tot nieuwe manieren om tegen te gaan dat het virus onze cellen binnendringt.

Implicaties

Bart Haagmans (Erasmus MC): “De resultaten van dit onderzoek zijn een duidelijk bewijs dat SARS-CoV-2 zich kan vermenigvuldigen in cellen van het maagdarmkanaal. We weten echter nog niet of SARS-CoV-2 in de darmen van COVID-19 patiënten een significante rol speelt bij de overdracht tussen personen. Onze bevindingen geven wel aan dat we deze mogelijkheid moeten onderzoeken.” De huidige studie sluit aan bij andere recente studies die lieten zien dat een groot deel van de COVID-19 patiënten maagdarmklachten heeft en dat het virus in de ontlasting van patiënten zonder ademhalingssymptomen gevonden kan worden. Er moet mogelijk extra gelet worden op patiënten met maagdarmklachten. Uitgebreider testen met niet alleen neus- en keeluitstrijkjes, maar ook rectale uitstrijkjes of ontlastingsmonsters kan dus nodig zijn.

Ondertussen zetten de onderzoekers hun samenwerking voort om meer te weten te komen over COVID-19. Ze onderzoeken de verschillen tussen long- en darminfecties door long- en darmorganoïden die zijn geïnfecteerd met SARS-CoV-2 te vergelijken.


Publicatie:

SARS-CoV-2 productively Infects Human Gut Enterocytes. Mart M. Lamers*, Joep Beumer*, Jelte van der Vaart*, Kèvin Knoops, Jens Puschhof, Tim I. Breugem, Raimond B.G. Ravelli, J. Paul van Schayck, Anna Z. Mykytyn, Hans Q. Duimel, Elly van Donselaar, Samra Riesebosch, Helma J.H. Kuijpers, Debby Schipper, Willine J. van de Wetering, Miranda de Graaf, Marion Koopmans, Edwin Cuppen, Peter J. Peters, Bart L. Haagmans† en Hans Clevers†. Science 2020.
* Gelijke bijdrage, † gelijke bijdrage.


Deze studie was een samenwerking tussen het Hubrecht Institute in Utrecht, Erasmus MC Universitair Medisch Centrum Rotterdam, Universiteit Maastricht, UMC Utrecht en Single Cell Discoveries. De microscoopdata zijn vrij beschikbaar via de Image Data Resource (idr0083, https://idr.openmicroscopy.org – met hulp van de University of Dundee en het European Bioinformatics Institute) en de genomische data zijn vrij beschikbaar via de Gene Expression Omnibus (GSE149312, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo), om ervoor te zorgen dat data gerelateerd aan COVID-19 efficient gedeeld kunnen worden met onderzoekers over de hele wereld.

Bron: Hubrecht Institute
Lees meer over:


Voor u geselecteerde artikelen

Limburgse apotheek wil chronisch gebruik slaap­medi­catie voorkomen

Apotheker Waan Yasen startte in samenwerking met huisartsen en de gemeente Reuver een project om chronisch gebruik van slaapmedicatie te voorkomen. “We willen patiënten bewust maken van de risico’s. Een alternatief voor medicatie is bijvoorbeeld slaaptherapie.”

‘Zorg dat je digitaal geletterd blijft’

Maartje Schermer deelt enkele ethische vraagstukken die spelen bij technologische ontwikkelingen in de zorg, zoals AI. “Wees er niet bang voor, probeer het uit, en vooral: blijf je er vragen bij stellen. Want één ding is zeker: dit gaat niet meer weg.”

‘Het is belangrijk om de hele mens te zien als arts’

Geïnspireerd door haar eigen leven verkent Machteld Huber inzichten en praktische handvatten over de laatste levensfase onder de titel ‘De laatste 1000 dagen’. “Artsen richten zich vaak puur op het fysieke, terwijl de mens een combinatie is van lichaam en geest.”

Ook medisch specialisten kunnen Bloeizones inzetten

Dyane Stolwijk-Woudstra wil medisch specialisten inspireren om Bloeizones door te zetten naar de tweedelijnszorg. “Het gaat er niet om dat je een probleem signaleert en dat ook meteen moet oplossen, maar maak het bespreekbaar, daar gaat het om!”

Casus: man met hinderlijk nachtplassen

Een 67-jarige man bezoekt uw spreekuur met al langer bestaande hinderlijke klachten van nycturie. De ochtendplas niet meegerekend moet hij er zeker drie keer per nacht uit, maar ook wel vaker. Wat is uw diagnose?

Casus: jongen met klachten na operatie keelamandelen

Op de dienstpost verschijnt de 6-jarige Daan, die afgelopen woensdag is geopereerd aan zijn keelamandelen. Hij wil niet drinken, heeft keelpijn, ruikt naar uit zijn mond, is hangerig en heeft witte plekken achter in de mond. Wat is uw diagnose?

Geneeskunde­­student­en krijgen bijsluiter bij AI

Eerstejaars studenten geneeskunde in Leiden krijgen les in de betekenis van AI en medische technologie. Marcel Haas probeert de studenten te laten nadenken over hun rol als arts in de toekomst. “Hoe kunnen artsen technologie inzetten in het contact met patiënten?”

‘Ergo­therapie is het meest bewaarde geheim in de gezond­heids­zorg’

De meerwaarde van ergotherapie in de eerste lijn is bij veel artsen onbekend, terwijl het vak hen juist helpt om zorg dicht bij huis te kunnen bieden, vertelt Lucelle van de Ven. “De paramedische zorg in de eerste lijn moet groeien, dus ook de ergotherapie.”

Winst in levensjaren met persoonlijke aanpak bijwerk­ingen immuun­therapie

De onderzoeksgroep van Karijn Suijkerbuijk ontdekte dat prednison het effect van immuuntherapie bij kanker onderdrukt. Prednison is vaak nodig voor de bijwerkingen, maar zou persoonlijker ingezet moeten worden. “Mijns inziens moet de richtlijn worden aangepast.”

‘Wil je het komende jaar zwanger worden?’

De vraag ‘Wil je het komend jaar zwanger worden?’ zou veel vaker gesteld moeten worden door álle hulpverleners, stelt Annemarie Mulders. “Gezond zwanger worden begint bij bewustwording en kennis over het belang van de periode vóór de zwangerschap.”


0
Laat een reactie achterx