Genotoxisch effect mRNA-vaccin ‘zeer onwaarschijnlijk’

Lorette Harbers
Citeer dit artikel als
Ned Tijdschr Geneeskd. 2021;165:C4753

In een preprint-artikel suggereren onderzoekers dat fragmenten van SARS-CoV-2 in menselijk DNA kunnen terechtkomen. Klopt dat? En hoe zit dat met het mRNA-vaccin? Een rondvraag leert dat virologen de integratie van SARS-CoV-2 in het menselijk genoom zeer onwaarschijnlijk vinden. Ze achten de kans dat dit klinisch relevant is, extreem klein.

Op 13 december 2020 publiceerde preprint-site bioRxiv een onderzoek waarin getest werd of het RNA van het SARS-CoV-2-virus in het DNA van de cel geïntegreerd kan worden. De onderzoekers voegden in het laboratorium het gen voor reverse transcriptase (RT) – een enzym dat RNA in DNA omzet – toe aan menselijke cellen. Vervolgens infecteerden ze deze gemanipuleerde cellen met SARS-CoV-2. De onderzoekers zagen dat stukjes RNA in DNA omgezet werden en stellen dat deze geïntegreerd raakten in de chromosomen van de cel.

Deze resultaten leiden tot verontruste reacties op de sociale media. Sommigen trekken de resultaten door naar het mRNA-vaccin en maken zich zorgen om mogelijke ‘genotoxische effecten’ van het vaccin.

Veel wetenschappers zijn echter kritisch op de methodologie van dit onderzoek, dat nog niet gepubliceerd en dus ook nog niet peer-reviewed is. In Science reageren verschillende vooraanstaande Amerikaanse virologen terughoudend. Een belangrijke vraag is of dit fenomeen ook in het menselijk lichaam kan plaatsvinden en niet alleen onder geoptimaliseerde omstandigheden in een laboratoriumschaaltje.

Viroloog Rik de Swart (Erasmus MC) legt desgevraagd uit dat onze cellen onder normale omstandigheden geen RT bevatten en dat de replicatie van het coronavirus bovendien plaatsvindt in het cytoplasma van de cel. Dus als er al RT aanwezig was om het RNA om te zetten in DNA, moet dat DNA ook nog van het cytoplasma naar de celkern getransporteerd worden. In de celkern is bovendien nog een ‘integrase-enzym’ (INT) nodig om het DNA in het menselijke genoom te integreren, en ook dat enzym is normaal gesproken niet in menselijke cellen aanwezig. Integratie van SARS-CoV-2 in het menselijk genoom vindt De Swart al met al zeer onwaarschijnlijk en de kans dat dit klinisch relevant is extreem klein. ‘Mocht deze conclusie niet correct zijn, dan zou integratie veel vaker en voor veel meer RNA-virussen gezien moeten zijn, want iedere virusinfectie leidt tot productie van mRNA in het cytoplasma van de geïnfecteerde cel.’

In een Instagrampost legt ook Diederik Gommers ter geruststelling uit dat RT niet in onze menselijke cellen aanwezig is. Daarop reageerden critici dat dit onjuist is en dat dit enzym wel degelijk in onze cellen aanwezig is. Zij doelen op genetische elementen (retrotransposons, waaronder LINE-1) die zouden kunnen coderen voor zowel RT als INT. Met behulp van deze enzymen zou elk virus-RNA, dus ook dat van een RNA-vaccin, ‘in het erfgoed van de mens kunnen integreren’. Als die integratie op een ongelukkige plek in het genoom plaatsvindt, zou dat op de lange termijn tot een grote verscheidenheid aan genetische afwijkingen kunnen leiden.

De auteurs van het preprint artikel suggereren dat een SARS-CoV-2-infectie LINE-1 zou kunnen activeren, en daarmee RT en INT, maar De Swart ziet daar in het onderzoek geen bewijs voor. Moleculair viroloog Marjolein Kikkert (LUMC) vult aan: ‘Die LINE-1-elementen worden sowieso heel zelden actief, dus de kans op aanwezigheid van actief RT is heel erg klein. Bovendien zien de onderzoekers alleen fragmenten van SARS-CoV-2 integreren. Zelfs al zouden er fragmenten van SARS-CoV-2 in het DNA terechtkomen, dan kunnen die fragmenten geen actieve virale activiteit genereren, omdat daarvoor het hele virale genoom in het DNA geïntegreerd zou moeten worden.’ De auteurs van het preprint-artikel benadrukken zelf ook dat hun resultaat niet impliceert dat SARS-CoV-2 zich permanent in het DNA vestigt en virusdeeltjes uitscheidt, zoals HIV bijvoorbeeld doet. Het mRNA-vaccin zou wat dat betreft ook geen risico vormen, omdat het daarin gebruikte mRNA alleen codeert voor het spike-eiwit van het coronavirus.

De omstreden in vitro bevindingen van het preprint-artikel moeten nog door reviewers beoordeeld worden, en zullen vervolgens gereproduceerd moeten worden in andere laboratoria. Daarna moet nog worden aangetoond dat het fenomeen van fragmentopname van SARS-CoV-2-RNA in menselijk DNA ook bij natuurlijke infecties kan plaatsvinden en welke gevolgen dat zou kunnen hebben. Wetenschappelijk gezien is er in ieder geval geen reden om met de mRNA-vaccinaties te wachten tot eventuele DNA-integraties met genotoxische effecten uitgesloten zijn in proefdieronderzoek. Volgens de virologen weegt het zeer geringe theoretische risico niet op tegen de voordelen die het vaccineren met het mRNA-vaccin nu op grote schaal kan bieden.

Dit artikel is gepubliceerd in het dossier
Covid-19

Gerelateerde artikelen

Reacties

Marleen
Finoulst

Boeiende beschouwing. Ik heb volgende vraag: het AZ-vaccin bevat een stukje DNA, geen RNA, dat wel in de celkern terechtkomt. Kan dit integrereren in het menselijke genoom met mogelijk risico op genotoxiciteit?

Marleen Finoulst, Belgisch Centrum voor Evidence-Based Medicine

Beste Marleen Finoulst,

Hoewel adenovirussen inderdaad in de celkern repliceren, blijft het toch zeer onwaarschijnlijk dat het DNA in het genoom geïntegreerd wordt, door afwezigheid van een integrase-enzym. Viroloog Rik de Swart zegt: 'Stel dat zo'n stukje DNA regelmatig in ons genoom terecht zou komen, dan zou ons genoom vol moeten zitten met stukjes adenovirus, omdat we regelmatig natuurlijke infecties met adenovirussen doormaken. Kortom; integratie is formeel niet onmogelijk, maar in de praktijk wel extreem onwaarschijnlijk.'

Hartelijke groet,

Lorette Harbers

Nieuwsredacteur NTvG

Kasper
Peulen

"De auteurs van het preprint artikel suggereren dat een SARS-CoV-2-infectie LINE-1 zou kunnen activeren, en daarmee RT en INT, maar De Swart ziet daar in het onderzoek geen bewijs voor."

Waarom ziet de Swart daar geen bewijs voor? De studie zegt namelijk:

"We found that expression of LINE-1 elements was significantly up-regulated in published RNA-Seq data of cells upon infection with SARS-CoV-2 and correlated with chimeric read abundance (Fig. 3a-b, S4a-d, compare Calu3 cells that are efficiently infected versus NHBE cells that are resistant to infection)."

Ze vinden ook een mogelijk mechanisme voor deze LINE-1 activatie. Het virus induceert cytokine, en de blootstelling van cytokine alleen zorgt voor LINE-1 activatie:

"Patients infected with SARS-CoV-2 and other corona viruses show evidence of cytokine induction associated with the immune response, and in severe cases experience a cytokine storm35–37, prompting us to investigate whether cytokines alone can induce LINE-1 activation. We treated cells with cytokine-containing conditioned media from Myeloid, Microglia, or CAR-T cell cultures and found a ~2-3-fold upregulation of endogenous LINE-1 expression by PCR analysis (Fig. 3f, S5b). Expressed LINE-1 protein (ORF1p) was also confirmed by immunofluorescence staining (Fig. 3g-h, S5a). In summary, our results show induced LINE-1 expression in cells stressed by viral infection or exposed to cytokines, suggesting a molecular mechanism for SARS-CoV-2 retro-integration in human cells."

In reactie op:

"Moleculair viroloog Marjolein Kikkert (LUMC) vult aan: ‘Die LINE-1-elementen worden sowieso heel zelden actief, dus de kans op aanwezigheid van actief RT is heel erg klein."

De kans is wellicht in het algemeen klein, maar cytokine inductie door bijvoorbeeld SARS-CoV-2 activeert LINE-1 element (in vitro). De vraag is nu hoe groot is de kans dat dit in vivo gebeurd bij mRNA vaccinatie. Het mRNA codeert het spike-eiwit, wat ook verantwoordelijk is voor de cytokine inductie in SARS-CoV-2. Dus dat LINE-1 activatie in vivo gebeurd bij mRNA vaccinatiie, is wellicht niet bewezen, maar het lijkt ongegrond om te zeggen dat de "kans heel erg klein is", nu we een duidelijk mogelijk mechanisme kennen.

"De auteurs van het preprint-artikel benadrukken zelf ook dat hun resultaat niet impliceert dat SARS-CoV-2 zich permanent in het DNA vestigt en virusdeeltjes uitscheidt, zoals HIV bijvoorbeeld doet. Het mRNA-vaccin zou wat dat betreft ook geen risico vormen, omdat het daarin gebruikte mRNA alleen codeert voor het spike-eiwit van het coronavirus."

Er is ook een ander risico, namelijk dat je cellen spike-eiwit blijft maken, ver na de vaccinatie. Het spike-eiwit blokkeert het enzyme (ACE2) dat Angiotensin II omzet naar angiotensine 1-7. In zekere zin haalt het spike-eiwit het hele renin-angiotensin systeem uit homeostase. En juist dit lijkt de rede te zijn voor de ernstige symptomen van COVID19, zoals bijvoorbeeld long fibrose: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3288339/

Kasper Peulen, software engineer

Lorette
Harbers

Beste Kasper Peulen,

Ik heb viroloog Rik de Swart om een reactie gevraagd. Hij zegt het volgende:

‘Kasper Peulen wijst op waarnemingen dat een SARS-CoV-2-infectie in vitro kan leiden tot activatie van LINE-1-elementen, mogelijk gerelateerd aan cytokineproductie. Mens en dier worden constant blootgesteld aan micro-organismen, zowel commensalen (microbioom) als mogelijke ziekteverwekkers. Ons immuunsysteem reageert op deze blootstellingen met een afweerreactie, en in iedere afweerreactie worden cytokines geproduceerd. Toch zien we niet dat er op grote schaal genetische fragmenten van microbioom of pathogenen in ons genoom terechtkomen. Als we op een evolutionaire tijdschaal van miljoenen jaren kijken, blijkt dat dit in het verleden incidenteel wel gebeurd is, maar als we kijken op de tijdschaal van een mensenleven is dit niet terug te vinden. Kortom, integratie van fragmenten van SARS-CoV-2 (of van een COVID-19-vaccin) in het genoom is niet absoluut onmogelijk, maar wel zeer onwaarschijnlijk.

Het is onduidelijk op basis van welk mechanisme Kasper Peulen verwacht dat vaccinatie mogelijk zou leiden tot langdurige productie van spike-eiwit. Het mRNA-vaccin is niet stabiel in cellen en zal vanzelf afgebroken worden. Dit is ook het geval met mRNA dat geproduceerd wordt op instructie van de adenogebaseerde vaccins, aangezien de betreffende adenovirussen replicatiedeficiënt zijn. De vaccin-geïnduceerde afweerrespons tegen het spike-eiwit zal er voor zorgen dat de cellen die het spike-eiwit tot expressie brengen worden afgebroken. Kortom, het beschreven risico van langdurige spikeproductie lijk alleen reëel in mensen die geïnfecteerd zijn met SARS-CoV-2.’

Moleculair viroloog Marjolein Kikkert reageert in aanvulling daarop op de door u genoemde blokkade van het angiotensineconverterend enzym 2 (ACE2) door het spike-eiwit:

‘De kans op integratie van het spike-gen tijdens een infectie en vervolgens langdurige expressie is op grond van Riks argumentatie, die ik onderschrijf, dus heel laag. ALS het al zou plaatsvinden is het een toevalstreffer per cel en zal het dus zeker niet in alle cellen van de longen gebeuren (anders zouden we dat bij alle infecties veel vaker zien). De hoeveelheden spike-eiwit die dan gemaakt zouden worden zijn in dat geval dus heel erg laag in de long en het meeste van dat eiwit blijft bovendien gelokaliseerd binnen de cel. Het lijkt me daarmee zeer onwaarschijnlijk dat dit een effect op de ACE-2-/angiotensinehomeostase kan hebben.’

Hartelijke groet,

Lorette Harbers, nieuwsredacteur NTvG