Species-Agnostic Tools for HPAI H5N1 Antibody and Antigen Detection in Dairy Cows, Chickens, and Humans

Virussen die tussen soorten springen zijn een constante zorg voor de volksgezondheid, vooral wanneer ze van vogels naar zoogdieren overgaan. Eén dergelijke virus, bekend als Hoog Pathogene Aviaire Influenza H5N1, heeft langdurig ernstige ziekte veroorzaakt in vogelpopulaties. Onlangs is dit virus echter ook op onverwachte plaatsen opgedoken, waaronder bij melkvee en mensen. Omdat het virus zich onopvallend kan verspreiden en een breed scala aan dieren kan infecteren, hebben wetenschappers betrouwbare manieren nodig om het te volgen. De uitdaging is dat verschillende dieren verschillende biologische monsters produceren, en traditionele tests vaak specifieke instrumenten vereisen voor elke soort of vertrouwen op gevaarlijke, levende virussen om te kunnen werken. Om dit op te lossen, zoeken onderzoekers naar een enkele, flexibele methode die het virus of de immuunrespons daarop kan detecteren, ongeacht of het monster nu afkomstig is van een koe, een kip of een mens.

Een team van wetenschappers heeft precies dit soort flexibele hulpmiddel ontwikkeld. Ze creëerden twee nieuwe tests die ontworpen zijn om over soorten heen te werken zonder dat ze voor elk dier opnieuw aangepast hoeven te worden. De ene test zoekt naar het virus zelf, specifiek een eiwit genaamd het nucleoproteïne, dat fungeert als een kernbouwsteen voor het virus. De andere test zoekt naar antilichamen, de Y-vormige eiwitten die het immuunsysteem aanmaakt om een infectie te bestrijden. Door gebruik te maken van een zeer gevoelig elektronisch detectiesysteem, bouwden de onderzoekers een "sandwich"-test om het viruseiwit te vangen en een "bridging"-test om de antilichamen te vangen. Het doel was om te zien of deze tests infecties in melk en bloed van melkvee, evenals bloed van kippen en mensen, nauwkeurig konden identificeren met dezelfde basisopstelling voor alle soorten.

De onderzoekers begonnen met het testen van melk uit melkveestapels waarvan bekend was dat ze het virus bevatten. Ze ontdekten dat de nieuwe tests opmerkelijk goed werkten. In de melk van geïnfecteerde koeien detecteerden ze het virale eiwit in meer dan de helft van de monsters, met concentraties die opliepen tot wel 20 microgram per milliliter. Ze vonden ook antilichamen in de melk, wat erop wijst dat de immuunsystemen van de koeien terugvechten. Interessant genoeg vertelden de twee tests verschillende delen van het verhaal. Sommige monsters bevatten het virale eiwit maar geen antilichamen, wat suggereert dat de koeien zich in de vroege stadia van infectie bevinden. Andere monsters bevatten wel antilichamen maar geen virale eiwitten, wat suggereert dat de koeien de infectie al hebben overwonnen. Wanneer de onderzoekers de resultaten van beide tests combineerden, waren ze in staat bijna elke geïnfecteerde koe te identificeren, waarbij slechts één exemplaar werd gemist. Geen van de melkmonsters van gezonde, niet-geïnfecteerde koeien testte positief, wat bewees dat de tests geen gezonde dieren onterecht als positief zouden markeren.

Het team richtte zich vervolgens op bloedmonsters van dezelfde geïnfecteerde koeien. Hierbij vergeleken ze hun nieuwe antilichaamtest met een standaard, oudere methode die het werken met levende virussen vereist. Hun nieuwe test vond antilichamen in elk monster waar de oude methode dat ook deed, maar vond ook antilichamen in twaalf aanvullende monsters die de oude methode had gemist. Dit suggereert dat de nieuwe test gevoeliger is en infecties kan opsporen die de traditionele methode mogelijk over het hoofd ziet. Cruciaal was dat de test geen valse alarmen gaf in bloedmonsters van gezonde koeien, waardoor een hoog niveau van nauwkeurigheid behouden bleef.

Om te waarborgen dat deze instrumenten ook buiten zoogdieren werkten, testten de onderzoekers ze op kippen. Ze gebruikten bloed van vogels die waren gevaccineerd tegen het virus en vergeleken dit met bloed van vogels die dat niet waren. De test identificeerde correct antilichamen in elke gevaccineerde kip, ongeacht welk specifiek vaccinformaat werd gebruikt, terwijl de ongevaccineerde vogels correct werden genegeerd. Dit is significant omdat sommige vaccins die in kippen worden gebruikt, niet altijd een sterke genoeg respons oproepen om door oudere, standaardtests gedetecteerd te worden. De nieuwe methode zag de immuunrespons echter duidelijk, wat aantoont dat het een krachtig middel kan zijn voor het monitoren van vogelpopulaties.

Ten slotte testte het team het systeem op mensen, een cruciale stap gezien het risico dat het virus zich naar landarbeiders verspreidt. Ze gebruikten bloedmonsters van mensen die experimentele vaccins hadden ontvangen en vergeleken dit met bloed van gezonde mensen zonder bekende blootstelling. Een grote hindernis bij testen op mensen is dat veel mensen antilichamen hebben tegen een ander, veelvoorkomend griepvirus dat de test soms kan misleiden door een vals positieve uitslag te geven. Om dit op te lossen, voegden de onderzoekers een blokkerend agens toe aan de test dat deze veelvoorkomende antilichamen neutraliseert. Met deze blokker erbij slaagde de test er perfect in om de gevaccineerde individuen te scheiden van de gezonde personen. Het detecteerde de specifieke antilichamen in de gevaccineerde groep, terwijl de resultaten voor de gezonde groep schoon en negatief bleven.

Het werk toont aan dat een enkel, aanpasbaar testplatform effectief de verspreiding van dit virus over verschillende soorten kan monitoren. Door zowel het virus als de immuunrespons in melk en bloed te detecteren, bieden deze instrumenten een manier om infecties te volgen vanaf het moment dat ze beginnen tot het moment dat het dier herstelt. Het vermogen om dezelfde test op koeien, kippen en mensen te gebruiken, vereenvoudigt het proces van surveillance, waardoor het gemakkelijker wordt om de bewegingen van het virus door verschillende populaties te begrijpen. Deze aanpak biedt een duidelijker beeld van de reikwijdte van het virus en biedt een praktische manier om de diergezondheid, de voedselvoorziening en de menselijke veiligheid te beschermen zonder dat er voor elke nieuwe uitbraak complexe, soortspecifieke apparatuur nodig is.