Je laten vaccineren met een mRNA vaccin lijkt voor veel mensen een brug te ver.
Het is een nieuwe techniek en sommigen hebben angst dat het veranderingen geeft in ons genetische materiaal,
dat het ons immuunsysteem verstoort, dat het bij ouderen niet kan werken enzovoorts, enzovoorts.
Om wat van die angsten weg te nemen staat hier informatie over hoe zo een vaccin globaal werkt.
Daarvoor is het nodig wat te weten over de opbouw van een cel, over DNA, mRNA, over eiwitten enz.
Daarna kun je zelf de conclusie te trekken of bovengenoemde problemen reëel zijn.
Wat zijn eiwitten/proteïnen?
Wat een prototype is weet je wel, een eerste bouwsel van iets dat later een definitieve vorm gaat krijgen.
De wetenschappelijke naam voor eiwit is proteïne, het gaat om precies hetzelfde, beide namen kunnen worden gebruikt.
Een Nederlandse wetenschapper, Gerrit Jan Mulder, heeft deze naam in 1838 het eerst gebruikt. Proto wijst op de eerste plaats, die deze bouwsteen inneemt in alle levende organismes. Proteïnen/eiwitten vormen werkelijk de basis van alle leven.
Proteïnen zijn in feite kleine biologische bouwstenen. Anders dan legosteentjes, kunnen zij vervormen, bewegen, kracht uitoefenen, kracht meten enz. enz..
Je kunt ook zeggen dat het nano-machientjes zijn (1 nanometer is 1000 000 keer kleiner dan 1 mm).
De naam eiwit zet wel op het verkeerde been, want gekookt gummi-achtig eiwit ziet er niet echt levend uit. En dat is ook zo, koken doodt biologisch leven.
Maar uit gekookt eiwit kan ons lichaam wel weer de voedingsstoffen halen voor de opbouw van eigen proteïnen.
Om een beetje idee te krijgen van wat proteïnen allemaal kunnen laat ik hieronder eerst een filmpje zien over een onderdeeltje van de salmonella bacterie.
Deze bacterie, en vele soortgenoten, stuwen zich voort via een roterende zweepstaart (flagellum).
Het filmpje toont hoe een piepklein motortje deze zweepstaart aandrijft. Het motortje zit in de celwand (een dubbellaag). Elk onderdeel van het motortje bestaat uit een apart proteïne. Het motortje is kleiner dan de golflengte van het licht en kan niet met een microscoop worden gezien.Het filmpje is met een computer gegenereerd op grond van beschikbare kennis over de opbouw en werking van deze zweepstaart. De kleuren zijn zelf bedacht, in werkelijkheid wordt er op die schaal geen kleur gezien.
Zeer veel wetenschappers hebben dit onderdeeltje bestudeerd en daarom is er zoveel kennis over.
Michael Behe heeft vanwege de uiterst complexe opbouw van o.a. deze zweepstaart gesteld dat dit soort biologische onderdelen en mechanismen niet via een dobbelsteenachtige evolutie kunnen ontstaan. Als ook maar het kleinste deeltje niet goed functioneert kan het geheel niet werken. En daarin ben ik het met hem eens.
Elk organisme en vrijwel elke cel daarin is dus uit proteïnen opgebouwd. In ons lichaam zijn er honderdduizenden verschillenden. Het totale aantal is onnoemelijk veel, miljarden maal miljarden. Daarnaast zijn er ook vaste stoffen zoals (bot, tanden) die via cellen en hun proteïnen zijn opgebouwd.
DNA
Een term waar je van kunt schrikken. Dat is te ingewikkeld, vast niet te begrijpen. Maar het zal best meevallen hier wat van op te pikken.
De proteïnen in ons lichaam verslijten, worden beschadigd en steeds worden door onze cellen nieuwe gemaakt. Dit proces gaat dag en nacht door, het gaat om onvoorstelbare aantallen die worden vervaardigd. Voor elk verschillend proteïne heeft de cel een ander recept nodig. Dat recept is beschreven in het DNA. De afkorting DNA is ontleend aan de chemische stoffen waar DNA uit bestaat 1. Alle DNA is opgeborgen in en verdeeld over de chromosomen. De mens heeft 46 chromosomen die uit 23 paren bestaan, van elke ouder een stel.
Een chromosoom
De afbeelding toont een van de meest bekende chromosomen, het X chromosoom, waaruit een DNA streng bungelt. Zo een streng is zeer lang en bevat onderscheiden segmenten, waarvan elk segment de code bevat voor één proteïne. Die code wordt een gen genoemd.
Het X-chromosoom bevat ongeveer duizend genen; dat zijn de recepten voor duizend proteïnen. Het grootste deel van het DNA codeert echter niet voor eiwitten, maar heeft regelende functies waarvan nog maar een klein deel bekend is.
De figuur laat zien hoe de codes hier als illustratie met verschillend gekleurde treden in de chemische structuur van een wenteltrap zijn weergegeven. Elke kleur staat voor een bepaalde chemische stof. De ’treden’ worden gewoonlijk met letters aangeduid. Het zijn de beginletters, A, C, G of T, van de vier verschillende stoffen adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T)) die de treden vormen. Een stukje code van opeenvolgende treden kan er dus uit zien als: gctgttggggcttgtgttctttgcaattcaca enz.
De afbeelding laat ook zien dat de treden uit twee stukken bestaan. Zo zit tegenover A altijd T en tegenover G zit altijd C en omgekeerd. De dubbele oranje klopt niet. Het mooie van deze dubbele codering is dat, wanneer een halve trede door bijvoorbeeld straling beschadigd raakt, het bekend is welke andere helft erbij hoort.
In onze cellen zitten zelfs proteïnen die voortdurend langs het DNA racen, beschadigingen vaststellen en de meeste onmiddellijk herstellen.
Een cel aan het werk
Hier eerst een indruk van een cel met een stukje van het gebied daarbuiten en met de kern (nucleus) van binnen. Het is niet nodig om nu al van alles te onthouden.
Opmerking: in de celkern ligt nog een kleinere kern (donkerblauw). De functie daarvan wordt niet besproken.
Dit is de complete figuur, die laat zien wat er aan de productie van een eiwit te pas komt. Hoe de cel weet welk eiwit gemaakt moet worden wordt niet besproken.
Allereerst wordt in de celkern (de nucleus), het DNA segment, het gen dat codeert voor het te maken eiwit, uit een van de chromosomen gehaald. Dit gen wordt stukje bij stukje open geritst (getekend boven de ‘kern in de kern’) en daar wordt een kopie van de code gemaakt. Dit heet het transcriptie proces, het is een kwestie van overschrijven. De kopie heet RNA en verschilt chemisch gezien een beetje van het DNA, zo wordt o.a. voor thymine (T) uracil (U) als code gebruikt. Het RNA is verder een streng met alleen halve treden. Na nog een bewerkingsstap wordt van de kopie mRNA gemaakt, het zogenaamde messenger RNA. In onze taal boodschapper RNA, dat via poriën de kern verlaat.
Van mRNA naar eiwit
Vanuit de celkern gaan voortdurend verschillende mRNA strengen naar buiten en komen in het celvocht (cytoplasma). Een bijzonder nanomachientje (het ribosoom), pikt de mRNA streng op, haalt deze door zich heen en leest deze uit. In het celvocht bevinden zich bouwstoffen, de aminozuren, waar elk eiwit uit wordt opgebouwd. Daarvan zijn er twintig verschillende in onze cellen aanwezig. Het ribosoom leest steeds drie ‘letters’, een ‘drieletterwoord’, dat het in staat stelt een van de twintig aminozuren uit het celvocht te selecteren. Die worden vervolgens aan elkaar geregen als een ketting, hier getekend in blauw-roze bolletjes, met daarin de verschillende aminozuren. Als de ketting klaar is krinkelt deze in elkaar in een voor elk eiwit unieke vorm en functie.
De figuur suggereert dat het eiwit qua opbouw “lintvormig” in elkaar zit. Zo kijken heeft de voorkeur van chemici, maar de werkelijkheid is anders. Voor de functie van een eiwit gaat het om het oppervlak van zowel de binnen- als de buitenkant. De vorm van het oppervlak en de elektrische ladingsverschillen daarop, bepalen de eigenschappen van het eiwit. Positieve ladingen trekken stukjes met negatieve ladingen aan, bobbeltjes passen in kuiltjes, en zo ontstaat via een ingewikkeld samenspel de vorm van het eiwit. Zo kan het eiwit ook met andere eiwitten verbanden aangaan. Onder invloed van de omgeving, mechanisch of chemisch, kan het van vorm en functie veranderen. Als het eiwit klaar is kan het in of buiten de cel op de juiste plaats zijn functie uit gaan oefenen. Zie als voorbeeld dit kort filmpje:
Van cel DNA naar eiwit
Het volgende filmpje toont nog een keer het hele proces. De paar extra details mag je vergeten, de hoofdlijn zou nu duidelijk moeten zijn.
Vaccins
Pfizer (en Moderna) hebben voor de ontwikkeling van een vaccin tegen COVID uit de complete DNA code van het virus, het segmentje genomen dat voor het “spike proteine” codeert. Het spike eiwit zorgt voor hechting van het virus aan onze cellen en voor het binnendringen ervan. Van de DNA code van de spikes is vervolgens de mRNA kopie gemaakt. Dat is tegenwoordig een recht toe recht aan techniek in het laboratorium, daar komt geen levend materiaal aan te pas. Aan deze methode is al meer dan tien jaar gewerkt. Vandaar dat de ontwikkeling van dit vaccin nu zo snel kon.
De opzet is om dit mRNA in het celvocht van onze cellen te krijgen opdat het ribosoom dit spike proteïne kan maken. Het gemaakte spike eiwit zal de cel verlaten en wordt dan gedetecteerd door ons immuunsysteem. Het is daarvoor een vreemd eiwit dat onschadelijk wordt gemaakt en afgevoerd. Dit is een normale afweerreactie die net als bij een verkoudheid vaak gepaard gaat met wat temperatuurverhoging of andere bijverschijnselen. Allemaal een teken dat het afweersysteem is geactiveerd. Als daarna een coronavirus het lichaam binnenkomt wordt het herkend door het afweersysteem aan de hand van de spikes, onwerkzaam gemaakt en afgevoerd.
[De spikes maken via hun kopjes het virus aan onze cellen vast. Het Covid-virus werkt zich dan de cel in en stort daar zijn RNA uit. Dit RNA functioneert als mRNA en het ribosoom maakt daar virus eiwitten van. Als de onderdeeltjes van het virus klaar zijn voegen die zich samen tot een nieuw virusdeeltje. Dat kan de cel verlaten en andere cellen infecteren of misschien ook in de cel zelf de cyclus herhalen. Zolang er genoeg bouwstoffen in de cel aanwezig zijn kan dit ongeremd verder gaan.
De mRNA kopie maken is inmiddels betrekkelijk eenvoudig, maar een goed transportmiddel vinden om het de cellen in te krijgen is lastiger. Op dit gebied zullen mogelijk nog verbeteringen worden gevonden. Pfizer en Moderna hebben de mRNA deeltjes verpakt in zeer kleine vetbolletjes die door de cel worden opgenomen en daarin het mRNA vrijgeven. Bedenk dat dit mRNA alleen in het celvocht komt en niet in de celkern, het zal ons DNA niet veranderen.
Om het mRNA intact te houden tot aan gebruik is koeling nodig, bij Pfizer tot -70 graden. AstraZeneca gebruikt ook mRNA maar heeft voor het transportsysteem een ‘leeg’ virus gekozen. Dit virus kan zich niet meer door de cellen laten vermenigvuldigen maar kan wel de cel binnenkomen om daar de mRNA code voor het spike eiwit af te leveren. Om het mRNA te kunnen vervaardigen heeft AstraZeneca een menselijke cellijn gebruikt die ooit ontwikkeld is uit een abortus. Het is zeker niet zo, zoals sommigen beweren, dat daar nu nog abortussen voor nodig zijn. Het is ook niet zo dat weefsel uit deze cellijn in ons lichaam kan komen. Maar voor sommigen ligt hier een ethisch probleem. Zie wat prof. dr. ir. Henk Jochemsen, voormalig voorzitter van de Nederlandse Patiënten Vereniging (NPV), daar hier over zegt.
Bijwerkingen?
[Het is bekend dat het allergrootste deel (98,5 %!) van ons DNA niet voor eiwitten codeert. Dit overgrote deel ligt bij het ‘kern’ DNA dat wel voor eiwitten codeert. Het werd vroeger wel oneerbiedig junk DNA genoemd omdat men meende dat het niet van belang zou zijn. Inmiddels is het duidelijk dat dit ‘rest’ DNA belangrijk is en o.a. een regelende functie heeft op het tot expressie brengen van het ‘kern’ DNA, zo kan bijvoorbeeld het ene eiwit voorrang krijgen boven het andere om aangemaakt te worden. In de loop van het leven kan dit ‘rest’ DNA veranderen onder invloed van omgevingsfactoren zoals roken, ondervoeding, stress, virus infecties enz.. Dit ‘rest’ DNA kan ten dele ook worden doorgegeven aan het nageslacht. Toekomstige generaties kunnen daar dus last van hebben, maar mogelijk ook nut ter voorkoming van ziektes. De wetenschap die dit bestudeert is de zogenaamde epigenetica en het gebied is nog volop in ontwikkeling. De kans dat een COVID virus infectie dit ‘rest’ DNA beïnvloedt is reëel. Dit hoeft op zich niet verkeerd te zijn want misschien wordt het nageslacht daardoor beter beschermd tegen dit soort virussen. Of een mRNA vaccinatie invloed heeft op dat ‘rest’ DNA is onbekend.]
Als bijwerking kan heel soms, minder dan 1 op de 100 000, een allergische reactie optreden voor een van de biologische stoffen die in de wand van het vetbolletje zitten. Daar is nog nooit iemand aan overleden. Daarom wordt na vaccinatie enige tijd gewacht, bij een reactie kan er dan onmiddellijk worden ingegrepen waardoor ernstige gevolgen worden vermeden.
In theorie kan ook ons immuunsysteem door een vaccinatie en de bijbehorende afweerreactie in de war raken en zich tegen het eigen lichaam gaan keren, een zogenaamde auto immuunreactie. Maar dat het mRNA vaccin dit opwekt is tot nu toe, ook na miljoenen vaccinaties, nog niet waargenomen. Het is juist bij Covid infecties een van de hoofdoorzaken waardoor zo ontzettend veel schade aan onze weefsels wordt toegebracht door de eigen afweerreactie. Dus corona krijgen betekent juist een zeer hoge kans op het krijgen van een auto immuunreactie die zeer langdurige gevolgen kan hebben. Vaak leidt juist deze uit de hand gelopen reactie van ons immuunsysteem op COVID tot de dood.
Een belangrijk voordeel van het RNA vaccin vergeleken met vorige generaties vaccins, is dat de RNA methode nauwelijks ziek maakt. Er wordt wel een reactie opgeroepen maar het is niet een ziekteproces dat verder uit de hand kan lopen. Want vaccineren met een verzwakt virus betekent nog altijd een (verzwakte) virusinfectie oplopen met een virus dat zich vermenigvuldigt. Met de RNA methode is er geen sprake van vermenigvuldiging van de ingespoten RNA deeltjes. Als deze zijn ‘verbruikt’ en het immuunsysteem daarop heeft gereageerd stopt het proces. Bij een tweede vaccinatie, als het immuunsysteem al kennis heeft van het onderdeeltje van het virus, reageert het wel wat heftiger om de indringers uit te schakelen. Daarmee verhoogt het zijn weerstand om een eventuele virusinfectie nog sneller te lijf te kunnen gaan.
Inmiddels is er door Novavax een nieuwe methode ontwikkeld die direct de spike-eiwitten in het lichaam weet te brengen. Onze cellen hoeven die dan niet zelf te maken. Dit blijkt ook een effectieve manier om te vaccineren.
Conclusies
1. Het mRNA vaccin verandert niets aan het DNA dat codeert voor de eiwitten waar ons lichaam uit wordt opgebouwd.
2. Het aantal door onze cellen gemaakte spikes zal evenredig zijn aan het aantal ingespoten mRNA deeltjes. Dit mRNA vermenigvuldigt zich niet in onze cellen, maar een enkele mRNA streng kan wel meerdere spikes opleveren, dit is afhankelijk van de levensduur van het mRNA. Bij het kiezen van de juiste dosis voor vaccinatie met mRNA zal daar rekening mee zijn gehouden.
3. Ook al komt er een afweerreactie (en dat is goed), de spikes maken je niet ziek zoals dat bij een vaccinatie met een verzwakt virus wel het geval is. Het is principieel gezien een andere manier van vaccineren.
4. De code voor de spikes is afgelezen van het ‘natuurlijke’ virus, er is geen genetische modificatie aan te pas gekomen. De in cellen vervaardigde spikes bestaan uit een paar duizend aminozuren. Daarom zullen kleinere mutaties in de virus spikes de mRNA vaccins niet gelijk onwerkzaam maken. Er blijft genoeg te herkennen door het aangeleerde afweersysteem, tot in welke mate zal de praktijk leren.
5. Voor het vervaardigen van de Pfizer en Moderna vaccins zijn, anders dan bij het Oxford AstraZeneca vaccin, geen cellen gebruikt uit een cellijn die afkomstig is van een ooit geaborteerde foetus. Pfizer en Moderna hebben deze cellijn wel gebruikt om eerste testen op uit te voeren.
contact: kees@simpelkees.nl
- deoxy nucleic acid, in het Nederlands desoxynucleïnezuur [↩]