Basaal onderzoek

Lepra-onderzoek

Nieuwe, snelle diagnostiek voor een eeuwenoude, trage ziekte

Lepra is een trage, chronische ziekte met een lange incubatietijd die veroorzaakt wordt door Mycobacterium leprae, en nog steeds een aanzienlijke bedreiging vormt voor de gezondheid in ontwikkelingslanden: wereldwijd leven er 2 tot 3 miljoen mensen met door lepra veroorzaakte handicaps en bijbehorende sociale stigma’s. Ook Nederland telt 400 patiënten. De veroorzaker van lepra, Mycobacterium leprae, die nauw verwant is aan de verwekker van tuberculose, was de eerste bacterie waarvan werd vastgesteld dat deze iets te maken had met ziekte bij de mens.

De meeste personen die met M.leprae besmet worden, ontwikkelen een beschermende afweerreactie en verwijderen de bacterie zonder complicaties. Degenen die hier niet toe in staat zijn ontwikkelen lepra. De ziekte kan op verschillende manieren tot uiting komen waardoor het klinisch een spectrum vormt. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen enerzijds lepromateuze lepra gekenmerkt door een heel diffuus ziektebeeld, met grote aantallen in de weefsels verspreide bacteriën. Aan de andere kant van het spectrum vind men tuberculoïde lepra met een sterke, haast ongeremde afweerreactie tegen de bacterie, waardoor secundair schade ontstaat aan de huid en zenuwen.

Transmissie

Jaarlijks komen er wereldwijd ruim 200.000 nieuwe gevallen van lepra bij (waarvan 10% kinderen), en dat aantal neemt al zo’n 10 jaar niet substantieel af. Dit geeft aan dat transmissie onverminderd doorgaat. Het is nog niet exact bekend hoe en wanneer transmissie plaatsvindt en wat de belangrijkste risicofactoren voor transmissie zijn. Aangenomen wordt dat de besmettingsbron van waaruit de leprabacterie wordt overgedragen de groep personen is die met M.leprae zijn geïnfecteerd maar nog geen klachten hebben. Het duurt gewoonlijk 2-5 jaar (maar 10 – 20 jaar komt ook voor) vanaf het moment dat mensen besmet worden totdat zij verschijnselen van lepra krijgen. In deze periode kunnen zij anderen besmetten. Om transmissie van de leprabacterie te voorkomen is het nodig om zo vroeg mogelijk vast te stellen welke mensen de bacterie bij zich dragen om hen dan preventief te behandelen voordat ze verschijnselen van lepra krijgen en om te voorkomen dat zij hun omgeving besmetten.

Immuunreacties

Behandeling van lepra is mogelijk met een combinatie van antibiotica. Echter, een probleem hierbij is een grotere kans op leprareacties: dat zijn episoden van plotseling sterk verhoogde, ongeremde ontstekingsreacties met soms ernstige zenuwschade (de belangrijkste complicatie bij lepra) tot gevolg. De kans op reacties is groter naarmate de diagnose lepra later wordt gesteld. Om onherstelbare weefselschade en levenslange handicap te voorkómen, is meer kennis nodig over het ontstaan van deze reacties.

Biomarkers: combinatie van bacterie & gastheer

Momenteel wordt de diagnose lepra met name gesteld op basis van klinische symptomen en het aantonen van de bacterie in de huid. Er bestaat geen laboratoriumtest voor vroegdiagnostiek van lepra of leprareacties, of voor latente infectie. Zulke diagnostische testen zouden aanzienlijk kunnen bijdragen aan de detectie van lepra, en daarmee ook aan het terugdringen van transmissie en het optreden van zenuwschade.

Met behulp van de genoomsequentie van M.leprae zijn eiwitten (antigenen) geïdentificeerd die specifiek zijn voor deze bacterie. Onderzoek naar de reactie van afweercellen op deze unieke eiwitten heeft geleid tot selectie van antigenen waarmee blootstelling aan M.leprae kan worden aangetoond en  die de basis vormen van nieuwe testen waarmee immuunstoffen in het bloed gemeten worden. De uitdaging ligt nu in het bepalen welke immuunstoffen (immuun-biomarkers) karakteristiek zijn voor het ontstaan van lepra, lepra reacties of juist een beschermende afweer tegen M.leprae aangeven. Hierbij gaat het om een combinatie van biomarkers en hun verhouding, een zgn. biomarker profiel. Daarnaast wordt ook gewerkt aan de bepaling van genetische- en metabole biomarkers uit respectievelijk bloed en urine.

Om de biomarker profielen voor lepra zo specifiek mogelijk te bepalen, worden dezeniet alleen op één moment gemeten (cross-sectioneel) maar ook in grootschalige, longitudinale studies in Bangladesh, Brazilië, en China waarbij contacten van leprapatiënten enkele jaren periodiek worden geobserveerd. Zo kunnen verschillen in biomarkers tussen patiënten en gezonde personen, maar ook variatie in biomarkers van één individu op verschillende tijdspunten worden bepaald.

Diagnostische testen

Voor toepassing bij diagnostiek van lepra moeten diagnostische testen gemakkelijk in “het veld” in ontwikkelingslanden uitvoerbaar zijn. Hiervoor is i.s.m. Afd. Moleculaire Celbiologie een eerste versie lateral flow testen ontwikkeld waarmee biomarkers van de cellulaire en humorale afweer tegen M. leprae gemakkelijk kunnen worden aangetoond. Het huidige onderzoek richt zich op de ontwikkeling van versie 2.0 waarin gelijktijdige bepaling van meerdere biomarkers mogelijk wordt.

De LUMC Afdeling Infectieziekten is een internationaal referentiecentrum voor immunodiagnostiek van lepra en het enige centrum in Nederland waar serologische bepalingen voor lepra diagnostiek routinematig worden uitgevoerd. 

Modelziekte

Het LUMC lepra onderzoek beperkt zich niet alleen tot infectieziekten. Doordat de interindividuele variabiliteit in klinische manifestaties bij lepra nauw overeenkomt met de immuniteit tegen M.leprae,  is lepra een uniek model voor immunoregulatoire ziekten bij de mens. Baanbrekende ontdekkingen van het humane immuunsysteem (Thelper1/Thelper2 types van humane T-cellen, de  regulatoire/ suppressor T-cellen, associatie tussen lepra en erfelijke kenmerken) zijn dan ook het eerst voor lepra gedaan. Bovendien vertoont lepra m.b.t. erfelijke kenmerken overeenkomsten met de chronische/ autoimmuunziekten reuma , psoriasis en de ziekte van Crohn. Zo komen er ook perioden van acute ontsteking voor bij deze ziekten, die lijken op leprareacties. Huidig immunodiagnostiek onderzoek richt zich daarom ook op  “personalized diagnostics”: dat is het monitoren van deze patiënten om vroegtijdig schadelijke immuunactiviteit te detecteren.

Het lepra onderzoek aan het LUMC wordt verricht in samenwerking met veel buitenlandse onderzoekscentra en ziekenhuizen met name in ontwikkelingslanden (Brazil, Bangladesh, China, Ethiopia, Nepal, India). Hierbij vervult het LUMC een trekkersrol binnen het internationale IDEAL (Initiative for Diagnostic and Epidemiological Assays for Leprosy) consortium.

Het onderzoek wordt al vele jaren gesponsord door externe subsidiegevers zoals de Nederlandse Leprastichting (NSL), de Turing Foundation, The Leprosy Research Initiative (LRI), Die Deutsche Lepra- und Tuberkulosehilfe (DAHW), The Order of Malta-Grants-for-Leprosy-Research, The Heiser Program for Research in Leprosy in The New York Community Trust en de Q.M. Gastmann Wichers Stichting.

Betrokken stafmedewerkers van de Afd.Infectieziekten: Prof. dr A Geluk en Prof. dr. THM Ottenhoff.

 Aanvraagformulier Lepra diagnostiek

Publicaties:

Geluk, A. and PLAM Corstjens. 2017. CRP: unique tell-tale biomarker or common denominator. Lancet Infectious Diseases. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1473-3099(17)30472-3.

van Hooij A, Tjon Kon Fat EM. van den Eeden SJF, Wilson L, Batista da Silva M, Salgado CB, Spencer JS, Corstjents PLAM, and A Geluk. 2017. Field-friendly serological tests for determination of M. leprae-specific antibodies. Scientific reports 7(1):88688. DOI: http://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-07803-7.

van Hooij, A, DM Boeters, EM Tjon Kon Fat, SJF van den Eeden, PLAM Corstjens, AHM van der Helm-van Mil, and A Geluk. 2017. Longitudinal IP-10 serum levels are associated with the course of disease activity and remission in rheumatoid arthritis. Clin. Vaccina Immunol. DOI: http://dx.doi.org/10.1128/CVI.00060-17.

Hagge, DA, Parajuli P, CB Kunwar, DRSJB Rana, R Thapa, KD Neupane, P Nicholls, LB Adams, A Geluk, M Shah, and IB Napit. 2017. Opening a can of worms: leprosy reactions and complicit soil-transmitted helminths. Ebioscience 23:119-124.

van Hooij A et al. Quantitative lateral flow strip assays as User-Friendly Tools To Detect Biomarker Profiles For Leprosy. Scientific Reports. 2016. 6:34260.           

Inkeles MS, Teles RM, Pouldar D, et al. Cell-type deconvolution with immune pathways identifies gene networks of host defense and immunopathology in leprosy. JCI Insight. 2016. 1(15):e88843.

Corstjens, P. L., H. A. van, E. M. Tjon Kon Fat, S. J. van den Eeden, L. Wilson, and A. Geluk. 2016. Field-friendly test for monitoring multiple immune response markers during onset and treatment of exacerbated immunity in leprosy. Clin. Vaccine Immunol. Mar 30. pii: CVI.00033-16.

Roset Bahmanyar, E, C Smith, P Brennan, R Cummings, M Duthie, JH Richardus, P Saunderson, T Shwe, S Rosen and A Geluk. 2016. Leprosy diagnostic test development as a prerequisite towards elimination: requirements from the user’s perspective. PLoS NTD DOI: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pntd.0004331.      

Mayboroda, OA, A van Hooij, SJF van den Eeden, K Dijkman, S Khadge, P Thapa, CB Kunwar, DA Hagge, and A Geluk. 2016. Exploratory urinary metabolomics of Type 1 Leprosy Reactions. Int. J. Infect. Dis. DOI : http://dx.doi.org/10.1016/j.ijid.2016.02.012.

Khadge, S., S. Banu, K. Bobosha, van der Ploeg-van Schip JJ, I. M. Goulart, P. Thapa, C. B. Kunwar, K. E. van Meijgaarden, S. J. van den Eeden, L. Wilson, S. Kabir, H. Dey, L. R. Goulart, J. Lobato, W. Carvalho, Y. Bekele, K. L. Franken, A. Aseffa, J. S. Spencer, L. Oskam, T. H. Otttenhoff, D. A. Hagge, and A. Geluk. 2015. Longitudinal immune profiles in type 1 leprosy reactions in Bangladesh, Brazil, Ethiopia and Nepal. BMC. Infect. Dis. 15: 477.

Corstjens, PLAM, EM Tjon Kon Fat, CJ de Dood, JJ van der Ploeg-van Schip, KLMC Franken, NN Chegou, JS Sutherland, R Howe, A Mihret, D Kassa, M van der Vyver, J Sheehama, A Crampin, H Mayanja-Kizza, THM Ottenhoff, G Walzl and A Geluk. 2015. Multi-center evaluation of a user-friendly lateral flow assay to determine IP-10 and CCL4 levels in blood of TB and non-TB cases in Africa. Clinical Biochemistry. S0009-9120(15)00393-8 [pii];10.1016/ j.clinbiochem.2015.08.013 [doi].

Bobosha, K, EM Tjon Kon Fat, SJF van den Eeden, Y Bekele, JJ van der Ploeg-van Schip, CJ de Dood, K Dijkman, KLMC Franken, L Wilson, A Aseffa , JS Spencer, THM Ottenhoff, PLAM Corstjens and A Geluk. 2014. Field-Evaluation of a New Lateral Flow Assay for Detection of Cellular and Humoral Immunity against Mycobacterium leprae. PLoS Negl Trop Dis 8(5): e2845. doi: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pntd.0002845        

Geluk A, KE van Meijgaarden, L Wilson, K Bobosha, JJ van der Ploeg- van Schip, Susan JF van den Eeden, E Quinten, K Dijkman, KLMC Franken, I Haisma, MC Haks, CLM van Hees, and THM Ottenhoff. 2014. Longitudinal immune responses and gene expression profiles associated with type 1 leprosy reactions. J. Clinical Immunology. 34: 245-255.

Geluk A 2013.  Challenges in immunodiagnostic tests for leprosy. Expert Opinion on Medical Diagnostics. 7:265-274.

Geluk, A, K Bobosha, JJ van der Ploeg-van Schip, JS Spencer, S Banu, M Brandao Martins, S Cho, KLMC Franken, HJ Kim, Y Bekele, MKM Uddin, SA Hadi, A Aseffa, MCV Pessolani, GMB Pereira, HM Dockrell, and THM Ottenhoff. 2012. New biomarkers for Mycobacterium leprae infection applicable in areas highly endemic for leprosy. J.Immunol. 188: 4782-4791.

Geluk, A, MS Duthie, and JS Spencer. 2011. Postgenomic Mycobacterium leprae antigens for cellular and serological diagnosis of M. leprae exposure, infection and leprosy disease. Leprosy Review 82: 398-417.

Corstjens, PLAM, CJ de Dood, JJ Ploeg-van Schip, CC Wiesmeijer, T Riuttamäki-Rantanen, KE van Meijgaarden, JS Spencer, HJ Tanke, THM Ottenhoff, A Geluk. 2011. Lateral flow assay for simultaneous detection of cellular- and humoral immune responses. Clinical Biochemistry 44: 1241-1246.

Geluk, A, SJF van den Eeden, K Dijkman, L Wilson, HJ Kim, K Franken, MCV Pessolani, JS Spencer, GMB Pereira, and THM Ottenhoff. 2011. In vivo cytotoxic function of the ML1419c HLA-A*0201-restricted T cell epitope of Mycobacterium leprae. J. Immunology 187: 1393–1402.

Geluk, A, KE van Meijgaarden, KLMC Franken, Y W Subronto, B. Wieles, SM Arend, EP Sampaio, T de Boer, WR Faber, B Naafs, and TH M Ottenhoff. 2002. Identification and characterization of the ESAT-6 homologue of Mycobacterium leprae and T cell cross-reactivity with Mycobacterium tuberculosis. Infect. Immun. 70: 2544-2548.

Ottenhoff, THM, PR Klatser, J Ivanyi, DG Elferink, MY de Wit, RRP de Vries. 1986. Mycobacterium leprae-specific protein antigens defined by cloned human helper T cells. Nature 319: 66-68.