Een zieke menselijke long, meer dan 100 jaar lang gefixeerd in het conserveringsmiddel formaline, heeft wetenschappers geholpen de geschiedenis van het mazelenvirus te achterhalen en de oorsprong ervan terug te voeren tot de zesde eeuw voor Christus
Jarenlang lag de long in de kelder van het Berlijnse Museum voor Medische Geschiedenis, samen met honderden andere longmonsters die allemaal tussen de jaren 1870 en 1930 waren verzameld en bewaard. Op jacht naar goed geconserveerde ziekteverwekkers van de luchtwegen daalden viroloog Sébastien Calvignac-Spencer van het Robert Koch Instituut en zijn onderzoeksteam af naar de kelder en gluurden in elk potje. “Het is een kwestie van serendipiteit” dat het team een long vond die toebehoorde aan een 2-jarige mazelenpatiënt die in 1912 aan de ziekte stierf, zei Calvignac-Spencer.
Het team slaagde erin monsters van het virus uit het 108 jaar oude longweefsel te extraheren en gebruikte het genetisch materiaal – het oudste mazelengenoom dat ooit is gesequenced – om meer te weten te komen over de oorsprong van de ziekteverwekker. In een nieuwe studie, vandaag (18 juni) gepubliceerd in het tijdschrift Science, schatten ze dat mazelen al in 528 voor Christus zou kunnen zijn gedivergeerd van zijn dichtstbijzijnde bekende verwant, een nu uitgeroeid veevirus.
De nieuwe schatting suggereert dat het virus “meer dan 1.000 jaar ouder kan zijn dan elke eerdere schatting,” vertelde Calvignac-Spencer Live Science.
Gerelateerd: 11 (soms) dodelijke ziekten die over soorten heen huppelden
Een zeldzame vondst
Vorige studies voorspelden dat de mazelen en het uitgestorven rundervirus, genaamd runderpest, zich tussen de 11e en 12e eeuw afsplitsten van hun meest recente gemeenschappelijke voorouder, volgens een rapport uit 2011 in het tijdschrift Molecular Biology and Evolution (MBE). De Perzische arts Muhammad ibn Zakariya al-Razi schreef echter een klinische beschrijving van mazelen in de 10e eeuw, dus iets klopte er niet.
“De splitsing tussen mazelen en runderpest wordt duidelijk onderschat,” zei Joel Wertheim, auteur van het MBE rapport en assistent professor in de geneeskunde aan de Universiteit van Californië, San Diego, die niet betrokken was bij de nieuwe Science studie. Deze onderschattingen komen voort uit twee kritieke kwesties: een gebrek aan oude mazelenmonsters en onjuiste veronderstellingen over hoe het virus in de loop van de tijd muteert, die evolutionaire modellen scheeftrekken in de richting van een “belachelijk recente datum”, vertelde Wertheim aan Live Science.
Wertheim en zijn coauteurs bouwden een nieuw model om rekening te houden met deze factoren en duwden de oorsprongsdatum terug naar het einde van de negende eeuw, maar “we dachten niet dat we gelijk hadden,” zei hij. Nu hebben Calvignac-Spencer en zijn team een meer realistische schatting bereikt, gedeeltelijk, door het nieuw ontdekte 1912 specimen in hun analyse op te nemen, zei Wertheim.
Related: Going viral: 6 nieuwe bevindingen over virussen
Voordat het team het monster uit 1912 vond, dateerde het oudste mazelengenoom dat ooit werd gesequenced uit 1954, merkten de auteurs op. Wetenschappers schatten de snelheid van evolutionaire verandering, of hoeveel en hoe snel een virus muteert, door monsters die op verschillende tijdstippen zijn verzameld met elkaar te vergelijken en de verschillen in hun genetische code na te gaan. Hoe meer en oudere monsters we onderzoeken, hoe duidelijker die snelheid van verandering wordt, zei Calvignac-Spencer.
Maar de ruggengraat van het mazelenvirus is RNA, een type genetisch materiaal dat snel wordt afgebroken in vergelijking met zijn stevigere neef DNA. Het monster uit 1912 ontsnapte aan dit lot omdat de long was gefixeerd in formaline, een conserveringsmiddel dat chemische reacties stopt die anders het RNA zouden afbreken. Formaline “lijmt” het geconserveerde RNA ook aan nabijgelegen moleculen, waardoor het moeilijk te extraheren is, aldus Calvignac-Spencer.
Om het RNA te ontkleven, sneed het team 200 milligram weefsel van de long af en kookte het piepkleine monster, waardoor de kleverige moleculen binnenin loskwamen zonder het RNA te vernietigen. Het team construeerde vervolgens “een bijna volledig” genoom uit het geredde RNA, schreven zij. Om hun evolutionaire model verder te verrijken, speurde het team de verzameling genetische monsters in het Duitse Nationale Referentielaboratorium af en vond twee mazelenmonsters die in 1960 waren verzameld om aan hun analyse toe te voegen.
Bouwt betere modellen
Het team bouwde hun evolutionaire model op basis van het monster uit 1912, de monsters uit 1960 en 127 extra monsters, de meeste verzameld in of na de jaren negentig. Een tweede model vergeleek ongeveer 50 mazelensequenties met het runderpestvirus, dat in 2011 uitgeroeid werd verklaard, en zijn naaste verwant peste des petits ruminants (PPRV), dat geiten en schapen infecteert, om vast te stellen wanneer deze ziekteverwekkers zich afsplitsten van hun gedeelde voorouder.
In deze beide modellen hield het team rekening met een fenomeen dat “zuiverende selectie” wordt genoemd, wat veel eerdere studies over het hoofd zagen, zei Calvignac-Spencer. Terwijl sommige evolutionaire druk nuttige mutaties aan het genoom toevoegt en het in de loop van de tijd stabiel houdt, zuivert de zogenaamde zuiverende selectie schadelijke mutaties uit het genoom voordat ze zich kunnen ophopen. Deze complementaire krachten helpen het tempo van evolutionaire verandering te bepalen, dus om te schatten wanneer de mazelen voor het eerst opdoken, moet je rekening houden met zuiverende selectie, zei Wertheim.
“Je kunt een orde van grootte veranderen door zuiverende selectie in aanmerking te nemen,” zei hij. Zuiverende selectie zorgt er voor een deel voor dat bepaalde segmenten van het genoom snel en vaak muteren, terwijl andere nauwelijks veranderen, voegde hij eraan toe. “Je zult verschillende mutaties hebben die steeds weer op dezelfde positie terechtkomen, maar omdat je maar een beperkt aantal monsters hebt, kun je sommige van die mutaties missen, zei Calvignac-Spencer. Het team ontwierp hun model om deze mutaties, die anders gemist zouden kunnen worden, vast te leggen.
Gebaseerd op het tijdstip waarop runderpest en mazelen uiteenliepen, vond de “vroegst mogelijke datum voor de vestiging van mazelen in menselijke populaties” plaats rond de zesde eeuw voor Christus, hoewel de exacte datum waarop het virus voor het eerst mensen besmette onbekend blijft.
De auteurs merkten op dat de mens zo’n 2000 tot 2500 jaar geleden nederzettingen begon te bouwen die groot genoeg waren om een mazelenuitbraak in stand te houden, waardoor het virus de kans kreeg om zich te vestigen. Mazelen heeft de neiging uit te sterven in gemeenschappen van minder dan 250.000 individuen, omdat de bewoners snel immuun worden voor de ziekte, of eraan sterven, zodat “kleine menselijke populaties alleen konden dienen als doodlopende gastheren,” schreven zij.
Calvignac-Spencer zei dat hij geïnteresseerd is in het blootleggen van oude mazelenmonsters, als die bestaan, om ons begrip van de geschiedenis van de ziekteverwekker verder te verfijnen. Wertheim zei dat hij voorspelt dat meer virologen zich zullen aansluiten bij de jacht op oude monsters die zich schuilhouden in museumkelders en ziekenhuisarchieven.
“Ik was verbaasd toen ik zag dat ze in staat waren om een meer dan 100 jaar oud virus uit longweefsel te halen,” zei Wertheim. Ik denk dat meer virologen zullen beginnen met het gebruik van “oudere en oudere virussen naarmate mensen ambitieuzer worden en aangemoedigd door deze resultaten,” voegde hij eraan toe.
- 20 van de ergste epidemieën en pandemieën in de geschiedenis
- De 12 dodelijkste virussen op aarde
- Top 10 mysterieuze ziekten
Origineel gepubliceerd op Live Science.
OFFER: Bespaar 45% op ‘How It Works’ ‘All About Space’ en ‘All About History’!
Voor een beperkte tijd kunt u een digitaal abonnement nemen op een van onze best verkopende wetenschapstijdschriften voor slechts $2.38 per maand, of 45% korting op de standaardprijs voor de eerste drie maanden.View Deal
Recent nieuws