Microbiologie in hapklare porties

Schildwachten van het verre zuiden: Antarctische vogels bestuderen om virus pandemieën te voorkomen

Written by

Julia Simpson

Waar kan het volgende pandemie veroorzakende virus vandaan komen?

De waarheid is: overal vandaan. Wetenschappers en regeringen weten dit al tientallen jaren en hebben daarom geïnvesteerd in tal van grootschalige “virale surveillance”-initiatieven [1]. Virale surveillance verwijst naar het verzamelen van informatie over virussen die in bepaalde dierpopulaties of omgevingen circuleren. De SARS-CoV-2 pandemie heeft het belang onderstreept van waakzaamheid voor potentieel gevaarlijke ziekteverwekkers, vooral die van “zoönotische oorsprong” – virussen die door dieren worden gedragen, vaak zonder dat ze ziek worden, maar die op mensen kunnen overspringen en ernstige ziekte kunnen veroorzaken [2]. Veel virale surveillanceprojecten richten zich op regio’s zoals regenwouden – daar wemelt het van de biodiversiteit en door industriële activiteiten zoals houtkap komen mensen steeds vaker in de buurt van deze gebieden [3]. Dit soort gebieden worden “spillover hotspots” genoemd, maar virale spillover kan overal voorkomen waar mensen in contact komen met de natuur. Het oogsten van natuurlijke hulpbronnen, in combinatie met klimaatverandering die veranderingen in de leefomgeving en het gedrag van mensen en dieren veroorzaakt, betekent dat de kans op zoönotische virusuitbraken toeneemt.

Hotspots in de kou?

De opwarming van de aarde veroorzaakt het smelten van gletsjers op de polen [5]. Door dit smelten kunnen mogelijk ziekteverwekkende micro-organismen vrijkomen die al duizenden jaren in het ijs bevroren zitten [6]. Er zijn al millennia oude virussen opgegraven uit Siberische permafrost en er is aangetoond dat ze besmettelijk kunnen zijn [7[. Maar hoe zit het met Antarctica? Het springt er misschien niet uit als een locatie met potentiële virale spillover, maar het belang van het bestuderen van virussen op Antarctica mag niet worden onderschat. Onderzoek, toerisme, visserij en bevoorradingstransporten zorgen allemaal voor regelmatige menselijke activiteit van en naar Antarctica [8]; ondertussen reizen verschillende Antarctische soorten, zoals trekvogels, cyclisch naar dichtbevolkte gebieden zoals Zuid-Amerika. Zouden deze soorten ziektedragers kunnen zijn? Zou het Antarctische ijs het volgende pandemische virus kunnen bevatten? We zullen het niet weten tenzij we op zoek gaan – en een nieuw onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in Microbiology Spectrum is precies dat gaan doen, door een virale surveillancestudie uit te voeren onder Antarctische sneeuwhaantjes [9].

Source: https://doi.org/10.1128/spectrum.03302-22

Waarom deze vogel?

Sneeuwhaantjes zijn roofdieren en aaseters die op Antarctica en de omliggende eilanden leven. Door hun eetgewoonten komen ze in contact met een grote verscheidenheid aan flora en fauna, van zeealgen tot krabben en de inwendige organen van rottende zeezoogdieren. Het dieet, het sociale gedrag en de seizoensgebonden migratiepatronen van de sneeuwhoen betekenen dat ze waarschijnlijk veel virussen van veel verschillende bronnen binnenkrijgen. Deze onderzoekers hoopten aan te tonen dat het bestuderen van de virussen in deze vogels, evenals bewijs van eerdere infecties die in hun immuunsysteem achterblijven, een waardevolle momentopname kan bieden van de virussen die in en rond Antarctica circuleren.

Doelstellingen van de studie:

Zoeken naar de circulatie van virussen waarvan bekend is dat ze invloed hebben op menselijke en dierlijke populaties.
Het is belangrijk voor de virusbewaking van virussen die vee zoals pluimvee kunnen besmetten – een uitbraak die de wereldwijde voedselvoorziening schaadt, kan verwoestende sociaaleconomische en politieke gevolgen hebben.
Het “virome” van de sneeuwhoen, hun ecosysteem van virussen, evalueren
Bepalen of de sneeuwhoen een veelbelovende kandidaat is voor effectieve virale surveillance van Antarctica in de toekomst.

Wat ze deden en wat ze vonden:

Onderzoekers verzamelden swabs, serum en fecesmonsters van sneeuwjuffers tijdens twee Antarctische expedities – een naar Nelson Island in 2020 en een naar Isabel Riquelme Islet in 2022. Ze extraheerden RNA uit de monsters en gebruikten een techniek die “reverse-transcriptase polymerase chain reaction” of RT-PCR wordt genoemd, om uit te zoeken of de monsters bepaalde virussen bevatten – met name coronavirussen, paramyxovirussen en influenzavirussen. Sommige virussen in deze groepen kunnen gevaarlijk zijn voor mensen (bv. SARS-CoV-2 van de coronavirussen, mazelenvirus van de paramyxovirussen en influenza A van de influenzavirussen). Ze vonden twee avulavirussen van pinguïns, plus één sequentie die niet overeenkwam met een gekend paramyxovirus. Dit is waarschijnlijk een nieuwe paramyxovirussoort, die het team nu bestudeert om zijn besmettelijke capaciteiten te begrijpen en te evalueren.

Het team vond ook antilichamen tegen vogelgriep bij sommige vogels, wat wijst op eerdere infecties. Bepaalde stammen van vogelgriep kunnen een ravage aanrichten bij pluimveehouderijen en in sommige gevallen ernstige ziekte veroorzaken bij mensen. Het vinden van deze antilichamen in sneeuwjuffers vertelt ons dat dit virus in deze regio kan circuleren en dat ook doet, wat aangeeft dat Antarctica potentiële reservoirs voor deze virussen herbergt en dat het bemonsteren van sneeuwjuffers een effectieve manier is om de circulatie van deze virussen te bestuderen.

Om het virome van de sneeuwjuffer te bestuderen, voerden de onderzoekers een grootschalige analyse uit van hun RNA-monsters. Ze gebruikten RT-PCR om de RNA-sequenties om te zetten in DNA, screenden om te bepalen welke van virale oorsprong waren, verzamelden overlappende virale DNA-sequenties en vergeleken deze met genomen van bekende virussen. Hun “bibliotheek” van viraal DNA bevatte virussen van vogels, bacteriën, insecten, zeeschaaldieren en zoogdieren, planten en mensen – een weerspiegeling van de roofdier/scavenger levensstijl van de sneeuwjuffer. Er werden twee sequenties van menselijke oorsprong gevonden: één waarschijnlijk van een Noord-Amerikaans humaan sapovirus en één van een Chinees gammaherpesvirus dat in verband wordt gebracht met nasofaryngeale kanker. Deze bevindingen benadrukken hoe spillover beide kanten op kan gaan en hoe vogels menselijke virussen op de ene plek kunnen oppikken en naar een andere plek kunnen brengen. Het is natuurlijk belangrijk om rekening te houden met de menselijke gevolgen hiervan – maar welke effecten kunnen menselijke virussen hebben op het ecosysteem van Antarctica? We weten het niet, maar aangezien menselijke activiteiten en klimaatverandering op macro- en microbiële schaal botsingen tussen mens en wild blijven veroorzaken, is het noodzakelijk dat we ons voorbereiden op de toekomst door ons heden zo goed mogelijk te begrijpen – bijvoorbeeld door middel van onderzoeken zoals hier besproken.

Tot slot

Hoe bereiden we ons voor op de volgende potentiële pandemie? We leren over wat er is en we werpen onze netten wijd en zijd uit. Virale surveillance studies van verschillende dieren en omgevingen zijn een cruciale strategie om pandemieën te voorkomen. In dit onderzoek werd gekeken naar virussen die circuleren in Antarctica door populaties van de sneeuwhoen te bemonsteren, waardoor deze soort een geschikte kandidaat werd voor brede virale surveillance van het Antarctische gebied in de toekomst.

Link to the original post: Zamora, Gabriel, et al. “Scavengers as Prospective Sentinels of Viral Diversity: The Snowy Sheathbill Virome as a Potential Tool for Monitoring Virus Circulation, Lessons from Two Antarctic Expeditions.” Microbiology Spectrum, 15 June 2023. https://doi.org/10.1128/spectrum.03302-22

Citations:

Carroll, Dennis, et al. “Preventing the next Pandemic: The Power of a Global Viral Surveillance Network.” The BMJ, 12 Mar. 2021, http://www.bmj.com/content/372/bmj.n485. 
Leifels, Mats, et al. “The One Health Perspective to Improve Environmental Surveillance of Zoonotic Viruses: Lessons from Covid-19 and Outlook Beyond.” Nature News, 30 Oct. 2022, http://www.nature.com/articles/s43705-022-00191-8. 
Grossman, Daniel. “Scientists Scour the Amazon for Pathogens That Could Spark the next Pandemic.” Science, http://www.science.org/content/article/scientists-scour-amazon-pathogens-could-spark-next-pandemic. Accessed 22 June 2023.
“Hunting for the next Pandemic Virus.” ASM.Org, asm.org/Magazine/2022/Fall/Hunting-for-the-Next-Pandemic-Virus. Accessed 22 June 2023.
Harvey, Chelsea. “Antarctica’s ‘Doomsday Glacier’ May Be More Prone to Melting than Expected.” Scientific American, 16 Feb. 2023, http://www.scientificamerican.com/article/antarcticas-doomsday-glacier-may-be-more-prone-to-melting-than-expected/. 
Varghese, Ryan, et al. “Climate Change and Glacier Melting: Risks for Unusual Outbreaks?” Journal of Travel Medicine , 31 Jan. 2023, academic.oup.com/jtm/advance-article/doi/10.1093/jtm/taad015/7017662.
Hunt, Katie. “Scientists Have Revived a ‘zombie’ Virus That Spent 48,500 Years Frozen in Permafrost.” CNN, 9 Mar. 2023, http://www.cnn.com/2023/03/08/world/permafrost-virus-risk-climate-scn/index.html. 
McCarthy, Arlie H, et al. “Ship Traffic Connects Antarctica’s Fragile Coasts to Worldwide … – PNAS.” PNAS, 10 Jan. 2022, http://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2110303118. 
Zamora, Gabriel, et al. “Scavengers as Prospective Sentinels of Viral Diversity: The Snowy Sheathbill Virome as a Potential Tool for Monitoring Virus Circulation, Lessons from Two Antarctic Expeditions.” Microbiology Spectrum, 15 June 2023, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10269608/.