Universiteit Leiden

nl en

Hoe NeCEN de farmaceut Janssen hielp om een coronavaccin te ontwikkelen

De farmaceut Janssen maakt naar alle waarschijnlijkheid deze maand de resultaten bekend van de laatste testfase van hun veelbelovende coronavaccin. De Nederlandse faciliteit voor electronenmicroscopie NeCEN hielp het bedrijf bij de ontwikkeling van het vaccin. Ze hebben nu hun wetenschappelijke bevindingen gepubliceerd in het vakblad Nature Communications.

IJskoude microscopen

Al in januari van vorig jaar begon het Amerikaanse bedrijf Johnson & Johnson aan het ontwikkelen van een coronavaccin. Het leeuwendeel van het werk is gedaan door Janssen Pharmaceutica, een Belgische zijtak van Johnson & Johnson, die een vestiging op het Leiden Bio Science Park heeft. Ook NeCEN, onderdeel van de Universiteit Leiden, zit op datzelfde science park. NeCEN is een (inter)nationale onderzoeksfaciliteit voor cryo-elektronmicroscopie, een beeldtechniek die plaatsvindt bij extreem koude temperaturen van min 196 graden Celsius. 

‘We werken al vier jaar samen met Janssen,’ zegt NeCEN-hoofd Ludovic Renault. ‘Onze faciliteit heeft twee paradepaardjes, de state of the art Titan Krios elektronenmicroscopen. Wij zijn de enige in Nederland en bieden Nederlandse en buitenlandse wetenschappers toegang tot deze microscopen. We werken ook samen met bedrijven zoals Janssen. Zij namen in mei contact met ons op en we waren natuurlijk blij om te kunnen helpen.’

Een van de Titan Krios elektronenmicroscopen

Stekelige eiwitten

Voordat we ingaan op de manier waarop NeCEN Janssen heeft geholpen met zijn vaccin, is het belangrijk om in te zoomen op de wetenschappelijke aanpak van de farmaceut. Net als de vaccins van Pfizer-BioNTech en Moderna richt het vaccin van Janssen zich op zogeheten spike-eiwitten, de eiwitten die het coronavirus gebruikt om een menselijke cel binnen te dringen. Het vaccin traint ons immuunsysteem om deze eiwitten te herkennen, zodat dit immuunsysteem ons lichaam kan beschermen tegen toekomstige aanvallen van het coronavirus. 

Artist’s impression van het coronavirus en zijn spike-eiwitten (in het rood)

Tot zover de overeenkomsten, nu de verschillen. Terwijl de vaccins van Pfizer en Moderna gebaseerd zijn op RNA, gebruikt het Janssen-vaccin juist DNA. Daarnaast heeft Janssen dit DNA ingebracht in een adenovirus – een veelvoorkomend verkoudheidsvirus – om hun vaccin te ontwikkelen. Janssens moederbedrijf Johnson & Johnson is een pionier op dit gebied: vorig jaar wisten ze met deze techniek een vaccin tegen ebola op de markt te brengen. Dankzij deze techniek kan het coronavaccin van Janssen bewaard worden bij veel hogere temperaturen (2-8 graden) dan die van Pfizer (80 graden onder nul) en Moderna (20 graden onder nul). Momenteel test het bedrijf of hun vaccin kan worden toegediend met één prik, in plaats van de twee prikken die de Pfizer- en Moderna-vaccins nodig hebben.

Helpende hand

Om hun vaccin te ontwikkelen, moest Janssen een specifiek type spike-eiwit produceren, de zogenaamde S-trimer. Renault: ‘Ze hadden al meerdere versies van deze eiwitten gemaakt toen ze in mei contact met ons opnamen. Maar ze wisten nog niet welke van deze eiwitten een gesloten S-trimer vormde, het type eiwit dat ze nodig hadden voor hun vaccin. Met onze apparatuur hebben we hun geholpen het juiste eiwit te vinden.’

Meten op atomaire schaal

Cryo-elektronmicroscopie, de techniek waarin NeCEN gespecialiseerd is, maakt het mogelijk om monsters – zoals eiwitten, virussen en bacteriën – in hun natuurlijke staat in beeld te brengen. Renault: ‘Met onze microscopen bevriezen we het monster en bekijken we het met een resolutie van 3 angstrom of beter, wat ongeveer de grootte van een atoom is. Door alle data te verwerken tot een atoommodel kunnen we een 3D-model van het monster maken. Hier heeft Wen Yang, een onderzoeker bij NeCEN, ook bij geholpen.’

Efficiënt vaccin

Zoals verwacht vonden de NeCEN-onderzoekers twee types van het spike-eiwit dat Janssen had gemaakt, een gesloten trimer en een open trimer. ‘De aanwezigheid van deze gesloten trimer was belangrijk voor Janssen, omdat die zorgt voor een efficiënter vaccin,’ aldus Renault. Hij legt uit waarom: ‘Het spike-eiwit bindt aan menselijke cellen als het in de open conformatie is, maar het grootste deel van de tijd heeft het eiwit een gesloten conformatie. Daarom was het belangrijk om een eiwitvariant te maken die voornamelijk bestaat uit deze gesloten trimer, zodat het immuunsysteem in ons lichaam op de juiste manier getraind wordt en het vaccin het meest effectief is. Door uit te vinden welke variant van het eiwit het hoogste percentage gesloten trimer had, konden we Janssen helpen om de beste keuze in hun proces te maken.’ 

Belangrijk onderzoek

Renault is erg blij met de samenwerking. ‘Dit onderzoek valideert precies waar het bij NeCEN om gaat: het leveren van diensten om het onderzoek van anderen te faciliteren. We zijn er echt trots op dat we konden helpen, het is fantastisch dat we kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van een vaccin tegen een pandemie. Laten we hopen dat de resultaten van fase drie positief zijn!’

Corona-onderzoek

NeCEN was ook betrokken bij ander corona-onderzoek. Tijdens de eerste lockdown vorig jaar gaf NeCEN onderzoekers van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) toegang tot hun faciliteiten, wat uiteindelijk resulteerde in een Science-paper. Het LUMC identificeerde een ontbrekende schakel in het replicatieproces van coronavirussen, wat een nieuw aanknopingspunt is voor de ontwikkeling van antivirale geneesmiddelen.     
> Lees meer

Paper

Jarek Juraszek et al. Stabilizing the closed SARS-CoV-2 spike trimerNature Communications (11 januari 2021)

Tekst: Bryce Benda

Deze website maakt gebruik van cookies.  Meer informatie.