Wetenschappers ontdekken verborgen parasieten bij Leishmaniasis-patiënten

Wetenschappers van het Instituut voor Tropische Geneeskunde in Antwerpen (ITG) hebben een studie geleid die een nieuwe methode ontwikkelde waarmee het genoom van parasieten die Leishmaniasis veroorzaken rechtstreeks in klinische monsters kan gerangschikt worden, zonder dat de parasiet geïsoleerd en gekweekt moet worden. Ze ontdekten dat de parasieten bij patiënten niet dezelfde waren als de gecultiveerde. Als men dus enkel met gekweekte parasieten werkt, kan er nogal wat informatie in de patiënt verborgen blijven. Dit onderzoek werd uitgevoerd met wetenschappers van het Sanger Institute in het Verenigd Koninkrijk, Banaras Hindu University in India, en BP Koirala Institute of Health Sciences in Nepal (BPKIHS). De bevindingen werden gepubliceerd in PLOS-NTD. Viscerale leishmaniasis, ook bekend als kala-azar, is een parasitaire ziekte die elk jaar 100.000 mensen treft. Eén op tien van die slachtoffers overlijdt aan de gevolgen ervan.

In het voorbije decennium bundelden wetenschappers uit België, het VK, India en Nepal hun krachten om het genoom van honderden Leishmania-parasieten in kaart te brengen. Deze studies zijn essentieel voor de ondersteuning van de huidige eliminatieprogramma's. Prof. Jean-Claude Dujardin, hoofd van het Departement Biomedische Wetenschappen bij het ITG, verklaart: “Deze wetenschappelijke samenwerking over Leishmania genomica geeft managers van eliminatieprogramma's informatie over eerdere epidemieën en de migratie van parasieten van het ene land naar het andere. Ze leidde verder tot de ontdekking van nieuwe parasietvarianten en verschafte opheldering over een aantal resistentiemechanismen tegen bepaalde geneesmiddelen.”

Tot nu toe werden alle genomische onderzoeken gedaan met parasieten die uit patiënten geisoleerd werden en in laboratoria werden gekweekt. In hun artikel beschrijven de wetenschappers een methode om DNA van Leishmania te isoleren van dat van het meeste menselijke DNA. Op die manier verbeteren de preparaten van het DNA zodat latere sequencing gemakkelijker wordt. Dr. Malgorzata Domagalska, ITG verantwoordelijke van de studie en eerste auteur van het artikel, licht toe: “Op basis van eerder experimenteel onderzoek vermoedden we dat het kweken van de parasieten de waarheid verborg, daarom was het tijd om een methode te ontwikkelen om het Leishmania-genoom rechtstreeks in klinische monsters te sequensen zonder dat we de parasieten moesten kweken. Dit vormde echter een grote technische uitdaging aangezien het DNA van menselijke Kala-Azar-monsters soms 99,99% menselijk DNA en slechts 0,01% Leishmania-DNA bevat. Het vinden en sequensen van Leishmania-DNA is als zoeken naar een speld in een hooiberg.” Dr. Hideo Imamura, bio-informaticus bij het ITG, licht toe: “Deze studie bracht enorm veel gegevens op die dienden te worden gefilterd, gecontroleerd, gecorrigeerd en geanalyseerd. Het project was als dusdanig een grote bio- informatorische uitdaging. Het leek op het ontleden van sushi, het manueel scheiden van kleine stukjes zalm en nadien het reconstrueren van een hele vis. Onze methoden hebben het uiteindelijk mogelijk gemaakt om in de meeste gevallen een hoog kwalitatief Leishmania genoom opnieuw samen te stellen.”

Naast deze technologische prestatie deden de auteurs van het artikel ook een belangrijke ontdekking. Ze verzamelden DNA van verschillende patiënten, zowel rechtstreeks van patiëntenmonsters als van gekweekte parasieten die werden geïsoleerd van dezelfde patiënten. De wetenschappers waren verbaasd te zien dat parasieten in alle vergelijkingen verschillend waren bij de patiënten en in het isolaat dat hieruit werd afgeleid. Dr. Domagalska verduidelijkt: “Dit is waarschijnlijk zowel te wijten aan de aanwezigheid van verschillende soorten parasieten in dezelfde patiënt als aan Darwiniaanse selectie. Sommige parasieten zijn ‘gelukkig’ in de menselijke omgeving, anderen voelen zich beter in het kweekmedium.” Dr. Domagalska concludeert: “De volgende stap in de genoom-queeste van parasieten, niet enkel Leishmania, dient rechtstreeks in klinische monsters te worden uitgevoerd, omdat verschillende kenmerken van de pathogenen verborgen zijn in de patiënten. Dit kan het onderzoek naar nieuwe medicijnen en vaccins, die zo hard nodig zijn om vergeten ziekten aan te pakken, vooruithelpen.”

Viscerale leishmaniasis is een tropische ziekte die voorkomt in het Indiase subcontinent, Oost-Afrika, Latijns-Amerika en Zuid-Europa. Het wordt veroorzaakt door Leishmania, een eencellige parasiet die door kleine insecten op mensen en dieren wordt overgedragen. Er is geen vaccin tegen de ziekte en bij gebrek aan behandeling sterven patiënten, vaak de armsten in de wereld.

Link naar de paper: Domagalska MA, Imamura H, Sanders M, Van den Broeck F, Bhattarai NR, Vanaerschot M, Maes I, D’Haenens E, Rai K, Rijal S, Berriman M, Cotton JA and Dujardin JC. (2019) Genomes of Leishmania parasites directly sequenced from patients with visceral leishmaniasis in the Indian subcontinent. PLoS Negl Trop Dis 13(12): e0007900. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0007900

Meer informatie over kala-azar: https://www.who.int/leishmaniasis/visceral_leishmaniasis/en/