Virusachtig deeltje (VLP): een lege virusmantel die het immuunsysteem alarmeert
Een virusachtig deeltje, in het Engels een virus-like particle of VLP, is een piepklein bolletje dat er precies uitziet als een virus, maar dat er geen is. Het bestaat uit dezelfde eiwitten die de buitenkant van een echt virus vormen, netjes in elkaar gezet tot precies dezelfde vorm. Wat ontbreekt, is het gevaarlijke binnenwerk: het genetisch materiaal (DNA of RNA) waarmee een virus een cel kan kapen en zich kan vermenigvuldigen.
Een handige vergelijking is een lege auto-carrosserie. Van buitenaf lijkt hij precies op de auto die over straat rijdt, met dezelfde vorm en contouren. Maar er zit geen motor in en niemand kan ermee rijden. Zo ook een VLP: het immuunsysteem herkent de buitenkant als een indringer en reageert alsof het een echt virus tegenkomt, terwijl er geen enkel risico bestaat dat iemand ziek wordt. Deze combinatie van herkenbaarheid en onschadelijkheid maakt VLP's uitermate geschikt als basis voor vaccins.
Wat is het precies?
Virussen zijn opgebouwd uit een omhulsel van eiwitten, de zogeheten capside-eiwitten, die om het erfelijk materiaal heen zitten. Bij veel virussen hebben onderzoekers ontdekt dat je die eiwitten ook los kunt maken van de rest van het virus. Als je zo'n eiwit vervolgens in grote hoeveelheden produceert, gaat het spontaan samenklonteren tot een bolvormig deeltje dat qua vorm en oppervlaktestructuur sterk lijkt op het originele virus. Dit proces heet zelf-assemblage: de eiwitten hebben geen extra sturing nodig, ze ‘weten’ als het ware zelf hoe ze in elkaar moeten klikken.
Om deze eiwitten te maken, gebruiken wetenschappers meestal micro-organismen of cellen als een soort fabriekje. Vaak is dat gistcellen (vergelijkbaar met bakkersgist), insectencellen of plantcellen. Het gen dat de bouwtekening van het virale eiwit bevat, wordt in die cellen ingebracht, waarna de cel het eiwit aanmaakt zoals hij dat ook met zijn eigen eiwitten doet. De eiwitten worden vervolgens geoogst, gezuiverd en laten zich daarna zelf assembleren tot VLP's.
Het immuunsysteem reageert opvallend krachtig op deze deeltjes, sterker dan op een los eiwit zonder die bolvorm. Dat komt doordat de oppervlakte van een VLP bestaat uit tientallen tot honderden kopieën van hetzelfde eiwit in een strak herhalend patroon. Afweercellen, met name B-cellen die antistoffen maken, herkennen zulke herhalende patronen extra goed: meerdere receptoren op het celoppervlak worden tegelijk geactiveerd, wat een sterker alarmsignaal geeft dan een enkel los eiwitmolecuul zou doen.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is een vaccin te maken dat veilig is omdat er nooit een levend of verzwakt virus in hoeft te zitten, in tegenstelling tot sommige klassieke vaccins. Doordat er geen genetisch materiaal aanwezig is, kan een VLP onmogelijk een infectie veroorzaken, ook niet bij mensen met een verzwakt afweersysteem.
Tegelijk wil men een vaccin dat wél een sterke en langdurige immuunrespons opwekt, zodat het lichaam echt goed beschermd is. De herhalende structuur van een VLP levert precies dat effect op, vaak zonder dat er zware hulpstoffen (adjuvantia) nodig zijn om de afweerreactie op te wekken.
Daarnaast zien onderzoekers VLP's als een platformtechnologie: eenmaal onder de knie, is het relatief snel aan te passen aan een nieuw doelwit door simpelweg een ander oppervlakte-eiwit op het deeltje te plaatsen. Dat maakt het aantrekkelijk om snel te kunnen reageren op nieuwe ziekteverwekkers of virusvarianten.
Buiten vaccins wordt onderzocht of VLP's ook kunnen dienen als transportmiddel voor medicijnen (drug delivery) of als hulpmiddel bij kankertherapie, waarbij het deeltje bijvoorbeeld beladen wordt met een werkzame stof of gebruikt wordt om het afweersysteem tegen tumorcellen te activeren. Dit zijn toepassingen die nog vooral in het laboratorium en in vroege studies worden getest.
Voorbeelden uit de praktijk
Het oudste en bekendste voorbeeld is het hepatitis B-vaccin, zoals Engerix-B van GSK, dat sinds de jaren tachtig wordt gebruikt en bestaat uit VLP's opgebouwd uit het oppervlakte-eiwit van het hepatitis B-virus, geproduceerd in gistcellen.
Een ander bekend voorbeeld zijn de vaccins tegen het humaan papillomavirus (HPV), de belangrijkste oorzaak van baarmoederhalskanker. Gardasil van Merck kwam in 2006 op de markt en Cervarix van GSK volgde kort daarna. Beide bestaan uit VLP's die zijn opgebouwd uit het L1-eiwit van de buitenkant van HPV.
In China wordt sinds ongeveer 2012 het vaccin Hecolin gebruikt tegen hepatitis E, ontwikkeld door Xiamen Innovax Biotech, eveneens gebaseerd op VLP-technologie.
Het malariavaccin Mosquirix (RTS,S) van GSK, dat de Wereldgezondheidsorganisatie in 2021 aanbeval voor grootschalig gebruik in Afrika, maakt gebruik van een verwant principe: een stukje van een malaria-eiwit is versmolten met het hepatitis B-oppervlakte-eiwit, waardoor samen een VLP-achtig deeltje ontstaat.
Het coronavaccin Nuvaxovid van Novavax, geïntroduceerd in 2021-2022, wordt vaak in één adem genoemd met VLP's, maar is technisch gezien iets anders: het is een eiwit-nanopartikel opgebouwd uit het spike-eiwit van SARS-CoV-2, verwant aan het VLP-principe van zelf-assemblerende eiwitdeeltjes, maar niet volledig gelijk aan een klassieke VLP die is opgebouwd uit natuurlijke virale capside-eiwitten.
Hoe ver is de techniek?
Voor hepatitis B en HPV is de techniek al decennia bewezen: miljoenen mensen wereldwijd zijn ermee gevaccineerd en de veiligheid en effectiviteit zijn uitgebreid gedocumenteerd. Dit zijn geen experimentele vaccins meer, maar reguliere onderdelen van vaccinatieprogramma's in tal van landen, waaronder Nederland.
Het onderzoeksveld beweegt zich nu naar nieuwe toepassingen, zoals griep, RSV (een veelvoorkomend luchtwegvirus) en nieuwe malariavarianten. Een interessante ontwikkeling zijn zogeheten mozaïek-VLP's, waarbij meerdere varianten van een eiwit tegelijk op één deeltje worden geplaatst, zodat het afweersysteem in één keer tegen verschillende varianten van een ziekteverwekker wordt getraind. Het Amerikaanse bedrijf Icosavax werkte hier onder meer aan voor RSV en het humaan metapneumovirus (hMPV).
Er zijn ook duidelijke obstakels. Niet elk viraal eiwit laat zich even makkelijk zelf assembleren tot een stabiel deeltje; soms valt de structuur uit elkaar of verandert hij van vorm tijdens productie. Het productieproces, inclusief zuivering en kwaliteitscontrole, is bovendien complex en relatief kostbaar in vergelijking met sommige andere vaccintechnieken. Ook de stabiliteit tijdens opslag en transport (koelketen) blijft een aandachtspunt, zeker voor gebruik in landen met beperkte infrastructuur.
Toepassingen buiten vaccins, zoals drug delivery of VLP's als hulpmiddel bij kankertherapie, bevinden zich eerlijk gezegd nog grotendeels in de preklinische fase of in vroege klinische studies. Hier is nog geen sprake van goedgekeurde behandelingen op de markt.
Wie werken eraan?
Grote farmaceutische bedrijven met VLP-vaccins op de markt of in ontwikkeling zijn onder meer GSK (GlaxoSmithKline), Merck en Novavax. Het Amerikaanse biotechbedrijf Icosavax, gespecialiseerd in mozaïek-VLP's, werd in 2023 overgenomen door AstraZeneca. In China speelt Xiamen Innovax Biotech een belangrijke rol, onder meer met het hepatitis E-vaccin en een eigen HPV-vaccin.
Op onderzoeksgebied zijn Amerikaanse instituten zoals de National Institutes of Health (NIH) actief betrokken bij fundamenteel onderzoek naar nieuwe VLP-platforms. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) speelt geen rol in de ontwikkeling zelf, maar wel bij het beoordelen en wereldwijd beschikbaar maken van VLP-vaccins, zoals te zien was bij de aanbeveling van het malariavaccin Mosquirix.