Onderzoekers van het Hubrecht Instituut in Utrecht, Erasmus MC Universitair Medisch Centrum Rotterdam en Maastricht University in Nederland hebben ontdekt dat het coronavirus SARS-CoV-2, dat COVID-19 veroorzaakt, cellen van de darm kan infecteren en zich daar kan vermenigvuldigen. De resultaten van deze Nederlandse studie zijn op 1 mei 2020 gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

Met behulp van de modernste celkweekmodellen van de menselijke darm hebben onderzoekers uit Nederland het virus met succes in vitro vermeerderd en de reactie van de cellen op het virus gevolgd, wat een nieuw celkweekmodel voor de studie van COVID-19 oplevert. Deze bevindingen zouden de waarneming kunnen verklaren dat ongeveer een derde van de COVID-19-patiënten maagdarm-klachten zoals diarree ervaart, en het feit dat het virus vaak is te zien in ontlastingsmonsters.

Patiënten met COVID-19 vertonen verschillende symptomen die verband houden met 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 gastro-intestinale symptomen, zoals misselijkheid en diarree. Bovendien kan het virus lang na het verdwijnen van de ademhalingssymptomen in de menselijke ontlasting worden opgespoord. Dit suggereert dat het virus zich ook kan verspreiden via zogenaamde “fecaal-orale transmissie”.

Hoewel de ademhalings- en gastro-intestinale organen erg verschillend lijken, zijn er enkele belangrijke overeenkomsten. Een bijzonder interessante overeenkomst is de aanwezigheid van de ACE2-receptor, de receptor waardoor het COVID-19 dat het SARS-CoV-2-virus 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 Instituut, Erasmus MC en Universiteit Maastricht gingen na of het SARS-CoV-2-virus de darmcellen direct kan infecteren en zo ja, of het zich daar ook kan vermenigvuldigen. Ze gebruikten menselijke organoïden: kleine 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

Toen de onderzoekers het virus aan de organoïden toevoegden, raakten ze snel besmet. Het virus komt een deel van de cellen in de darmorganoïden binnen en het aantal geïnfecteerde cellen neemt met de 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 afsluiting hebben we allemaal op afstand virtuele dia’s van de geïnfecteerde organoïden bestudeerd.”

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 worden geactiveerd. Het is bekend dat deze genen virale infectie bestrijden. Toekomstig werk zal zich meer richten op deze genen en op hoe ze kunnen worden gebruikt om nieuwe behandelingen te ontwikkelen.

De onderzoekers kweekten de organoïden ook onder verschillende omstandigheden die resulteren in cellen met hogere en lagere niveaus van de ACE2-receptor, waardoor SARS-CoV-2 de cellen kan binnendringen. Tot hun verbazing ontdekten ze dat het virus cellen infecteerde met zowel hoge als lage niveaus van de ACE2-receptor. Uiteindelijk kunnen deze onderzoeken leiden tot nieuwe manieren om de binnenkomst van het virus in onze cellen te blokkeren.

Implicaties

Bart Haagmans (Erasmus MC): “De waarnemingen in dit onderzoek bewijzen duidelijk dat SARS-CoV-2 zich kan vermenigvuldigen in cellen van het maagdarmkanaal. We weten echter nog niet of SARS-CoV-2, aanwezig in de darmen van COVID-19-patiënten, speelt een belangrijke rol bij de overdracht. Onze bevindingen geven aan dat we deze mogelijkheid nader moeten onderzoeken. ” De huidige studie sluit aan bij andere recente studies die gastro-intestinale symptomen identificeerden bij een grote fractie van COVID-19-patiënten en virussen in de ontlasting van patiënten zonder ademhalingssymptomen. Speciale aandacht kan nodig zijn voor patiënten met gastro-intestinale symptomen. Uitvoeriger 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.

Bron: Science/ Eurekalert/ Hubrecht Instituut

Afbeelding: Joep Beumer, copyright Hubrecht Institute

Doneer
Ondersteun vrije journalistiek. Als je dit artikel waardeert en dat wilt laten blijken met een kleine bijdrage, doneer dan via onderstaande Paypal-button:

Geef een reactie

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

Share via
Copy link
Powered by Social Snap