De vitale rol van het Wuhan Institute of Virology in de strijd tegen COVID-19

20 mei 2020 07:22 uur

Sinds het uitbreken van COVID-19 hebben onderzoekers van het Wuhan Institute of Virology (WIV) van de Chinese Academy of Science (CAS) aan de frontlinie gewerkt, aan een reeks R&D-taken om de pandemie te voorkomen en beheersen. Toch doen geruchten de ronde op het internet dat het nieuwe coronavirus is gesynthetiseerd en dat de pandemie is veroorzaakt door een lek vanuit het laboratorium.

Om een uitgebreid overzicht te geven van het werk over pandemische preventie en bestrijding dat door onderzoekers van het WIV wordt gedaan, en om hun eerstelijnservaringen met de wereld te delen, kreeg Science and Technology Daily een exclusief interview met Yuan Zhiming, president van de CAS Wuhan afdeling en directeur van Wuhan National Biosafety Laboratory en Guan Wuxiang, adjunct-directeur-generaal van het WIV.

Keihard aan de slag sinds 30 december 2019

Science and Technology Daily: Wanneer is het WIV begonnen met onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten voor COVID-19? Wat was de eerste taak die u kreeg?

Guan Wuxiang: De inspanningen van het WIV op dit gebied zijn gestart op 30 december 2019. Nadat we monsters van een “onbekende longontsteking” van het Wuhan Jinyintan-ziekenhuis ontvingen, brachten we onze beste experts in het veld samen om direct pathogene detectie en identificatie uit te voeren en rapporteerden we hun bevindingen onmiddellijk aan de relevante autoriteiten.

Science and Technology Daily: Welke R&D-taken heeft het WIV sinds het begin van de COVID-19-uitbraak ondernomen met betrekking tot de preventie en bestrijding van de pandemie? Hoe zijn deze taken verlopen?

Guan Wuxiang: Sinds het begin van de uitbraak heeft het WIV diverse R&D-werkzaamheden op een ordelijke manier uitgevoerd. Deze omvatten het isoleren en identificeren van het virus, het detecteren van ziekteverwekkers, het ontwikkelen van antivirale geneesmiddelen en vaccins, het evalueren van titerniveaus van neutraliserende antilichamen in het plasma van herstellende patiënten, het opstellen van diermodellen en het onderzoeken van pathogene mechanismen. De vooruitgang die op deze gebieden is geboekt, heeft gezorgd voor wetenschappelijke en technologische steun voor pandemische preventie en bestrijding in de frontlinie.

Het WIV heeft een reeks doorbraken bereikt op het gebied van isolatie en identificatie van het virus. Het heeft het hele genoom van het virus gesequentieerd, de virusstam geïsoleerd, het geïdentificeerd als een nieuw coronavirus en de gestandaardiseerde cryopreservatie van het virus voltooid. Op 11 januari heeft het WIV, als een van de aangewezen instituten van de National Health Commission, de virussequentie bij de Wereldgezondheidsorganisatie ingediend.

Wat betreft het detecteren van COVID-19 heeft het WIV haar R&D-inspanningen snel georganiseerd om nucleïnezuurtests en serologische detectietechnologieën te ontwikkelen. COVID-19-nucleïnezuurtestkits, gezamenlijk ontwikkeld door het WIV en Uni-medica, hebben momenteel een noodkeuring van de National Medical Products Administration (NMPA). Het WIV heeft ook samengewerkt met Zhuhai Livzon Diagnostics aan de ontwikkeling van een COVID-19 serologische testkit, die op 14 maart door de NMPA werd goedgekeurd en gecertificeerd voor medisch gebruik. Als aangewezen instituut van de stad Wuhan heeft het WIV meegewerkt aan de opsporing van de COVID-19-ziekteverwekker. Sinds 26 januari zijn door het WIV meer dan 6500 monsters van keeluitstrijkjes van vermoedelijke COVID-19-gevallen getest.

Het WIV heeft ook samengewerkt met het National Engineering Research Center for Drugs of Emergency Prevention and Control van het Institute of Military Medicine onder de Academy of Military Sciences om op de markt gebrachte geneesmiddelen, klinische geneesmiddelen en kandidaat-geneesmiddelen te selecteren en evalueren. We ontdekten dat chloroquinefosfaat en favipiravir op cellulair niveau vrij positieve antivirale effecten vertoonden tegen het nieuwe coronavirus. Er zijn ook andere geneesmiddelen geselecteerd die momenteel worden geëvalueerd. Ondertussen werkt het WIV samen met de China National Biotec Group (CNBG) van de China National Pharmaceutical Group (Sinopharm) om een geïnactiveerd volledig virusvaccin te onderzoeken en te ontwikkelen. Dit vaccin is op 12 april door de NMPA goedgekeurd voor klinische proeven.

Daarnaast hebben het WIV en de CNBG ook de titerniveaus van neutraliserende antilichamen in het plasma van herstellende patiënten geëvalueerd. We ontdekten dat de antilichaamtiters 1:640 bedroegen. Na verdere evaluatie hebben de betrokken organisaties klinische proeven uitgevoerd volgens de relevante procedures.

Wat betreft het opstellen van diermodellen heeft het WIV COVID-19-modellering bij resusapen voltooid. Het model is geëvalueerd door experts onder het Chinese Ministerie van Wetenschap en Technologie en wordt als succesvol beschouwd. Het kan worden gebruikt om onderzoek te doen naar de pathogene mechanismen en verspreiding van COVID-19. Dit biedt een belangrijk platform voor het evalueren van vaccins en medicijnen voor het nieuwe coronavirus.

Science and Technology Daily: Hoe heeft u, als instituut dat gespecialiseerd is in het bestuderen van virussen, uw eerdere ervaring met virusonderzoek ingezet in de strijd tegen de COVID-19-uitbraak?

Guan Wuxiang: Het WIV begon met de bouw van het Wuhan National Biosafety Laboratory na de SARS-epidemie van 2003. Het Instituut richt zich op virusonderzoek, met name voor hoogpathogene virussen. We hebben fundamenteel onderzoek gedaan naar preventie- en controletechnieken voor verschillende virussen en de basis gelegd voor het omgaan met uitbraken van nieuwe infectieziekten.

Het onderzoeksteam van het instituut bestudeert al meer dan tien jaar met name coronavirussen. Het is uitgerust met algemene technieken voor het testen van nucleïnezuren voor coronavirussen, veelgebruikte methoden voor het detecteren van nucleïnezuur en antilichamen van SARS-achtige coronavirussen, en virusisolatie- en kweekmethoden. Deze speelden allemaal een belangrijke rol bij de identificatie van pathogenen in de vroege fase van de COVID-19-uitbraak.

Science and Technology Daily: Is het, gezien de jarenlange ervaring van het Instituut met het onderzoeken van coronavirussen, mogelijk om nieuwe uitbraken van coronavirus te voorspellen?

Guan Wuxiang: Sinds de SARS-uitbraak in 2003 heeft China zijn bewakingssysteem voor infectieziekten verbeterd en zijn capaciteit voor preventie en bestrijding van infectieziekten verder versterkt door middel van speciale ondersteuningsprojecten voor onderzoek naar belangrijke infectieziekten. Het bestaande systeem is vooral gericht op de bewaking en vroegtijdige waarschuwing voor infectieziekten. Momenteel is het niet mogelijk om uitbraken actief te voorspellen.

Het voorspellen van virusuitbraken en pandemieën is over de hele wereld een moeilijke taak. Mensen zijn zich niet volledig bewust van alle virussen die in de natuur voorkomen en de patronen die zich voordoen bij de aanwezigheid, ontwikkeling, verspreiding en pathogenese van deze virussen. Om van het huidige niveau van passieve waarschuwingen naar het niveau van actieve prognoses te komen, is een groep ijverige onderzoekers nodig om het basisonderzoek en de technologische ontwikkeling voort te zetten. Het uitvoeren van langdurige monitoring en onderzoek van virussen die bij wilde dieren worden aangetroffen, is een belangrijke taak bij het monitoren van mogelijke infectieziekten.

Goed georganiseerde onderzoeks- en ontwikkelingsteams

Science and Technology Daily: Hoeveel teams van het WIV doen momenteel wetenschappelijk onderzoek naar COVID-19? Wat doen ze precies?

Guan Wuxiang: Gezien de wijze waarop de epidemie zich ontwikkelt en de taken die worden uitgevoerd, heeft het Instituut meer dan 120 toponderzoekers uit verschillende deelgebieden in 12 wetenschappelijke onderzoeksteams georganiseerd. Ze zijn voornamelijk verantwoordelijk voor het uitvoeren van pathogene tests, virusmonitoring, drugsscreening en ander werk. Daarnaast werden meer dan 40 mensen uit zes ondersteuningsteams georganiseerd om bijstand te verlenen bij het wetenschappelijk onderzoek. De nationale database met virusbronnen is verantwoordelijk voor het verzamelen en standaardiseren van COVID-19-monsters; het laboratorium voor bioveiligheidsniveau 3 (BSL-3) en het laboratorium voor bioveiligheidsniveau 4 (BSL-4) zijn voornamelijk verantwoordelijk voor de normale werking van de laboratoria en de garantie van de veiligheid van de wetenschappelijke onderzoekers. Ondertussen zijn het analyse- en testcentrum en het proefdiercentrum verantwoordelijk voor respectievelijk de analyse en het testen van grote instrumenten en de bescherming van de veiligheid van proefdieren.

Science and Technology Daily: Waaruit bestaat een typische werkdag van een wetenschappelijke onderzoeker?

Guan Wuxiang: Sinds de uitbraak van COVID-19 vechten de onderzoekers van het WIV aan de frontlinie tegen de epidemie. Ze meldden zich vrijwillig aan om de vakantie van het Lentefeest achter zich te laten, overwonnen allerlei persoonlijke moeilijkheden en wijdden zich aan het onderzoeken van COVID-19.

De onderzoekers van het lab werken in ploegendiensten van vijf tot zes uur, waarin ze niet kunnen eten, drinken of naar het toilet gaan. Rekening houdend met de tijd die wordt besteed aan voorbereiding en gegevensverwerking, werken ze gemiddeld zo’n 10 tot 12 uur per dag. Om de onderzoeksapparatuur efficiënt te gebruiken, gaan meerdere teams om de beurt de BSL-3-labs in het Xiaohongshan en Zhengdian Scientific Park binnen om onderzoek te doen. Het team dat verantwoordelijk is voor de detectie van ziekteverwekkers, dat een groot aantal monsters heeft om aan te werken, is verdeeld in twee groepen die om beurten aan het werk gaan in de BSL-3- en BSL-2-laboratoria.

Toen we hoorden dat ons COVID-19-pathogeendetectieteam niet genoeg onderzoekers had om zoveel monsters te detecteren, meldden veel van de jonge vrijwilligers van het instituut zich aan om deel te nemen aan het testen van pathogenen.

Bijdrage en prestaties van BSL-4 Laboratory

Science and Technology Daily: Kunt u alstublieft de belangrijkste doorbraken en vooruitgang van het BSL-4 Laboratorium op het gebied van het wetenschappelijk onderzoek belichten?

Yuan Zhiming: Het BSL-4 Laboratorium is eigenlijk een dochteronderneming van het Wuhan National Biosafety Laboratory. Daarnaast zijn er ook twee BSL-3 Labs, tal van BSL-2 Labs aangesloten bij het WIV, verschillende gewone labs, evenals faciliteiten en ondersteunende apparatuur voor dierproeven. Bovengenoemde labs en instituten vormen een clusterplatform om de bioveiligheid te waarborgen.

Na het ontvangen van monsters van een toen nog niet geïdentificeerd longontstekingsvirus en het succesvol isoleren van het nieuwe coronaviruspathogeen, vroeg het Wuhan National Biosafety Laboratory vervolgens een aantal accreditaties aan die het later in staat stelden om pathogene cellen van COVID-19 te kweken en te testen op geïnfecteerde knaagdieren en niet-primaten. Bovendien hebben de begeleidingscommissie voor wetenschappelijk onderzoek en ethiek van het laboratorium en het beheersorgaan voor dierproeven het welzijn van alle proefdieren gegarandeerd door het hele proces te beheren, te observeren en te controleren voordat ze hun goedkeuring gaven.

Daarom heeft het Wuhan National Biosafety Laboratory algemene vooruitgang geboekt op verschillende gebieden, waaronder zuivering van de proliferatie van het COVID-19-virus, beoordeling van neutraliserende antilichaamtiters uit het plasma van herstelde patiënten, beoordeling van de effecten van desinfecterende middelen, beoordeling van opzetten van experimentele modellen en antilichaamgeneesmiddelen voor niet-primaten, ontwikkeling van geïnactiveerde vaccins en proeven met dierenbescherming. Tot dusver omvatten onze prestaties de gestandaardiseerde technieken van virusproliferatie en inactivering, de uitrol van nieuwe desinfectiemiddelen, de beoordeling van de inactivering van COVID-19, het modelleren van infecties bij resusapen en evaluaties van kandidaat-antivirale geneesmiddelen en geïnactiveerde vaccins. Het gevestigde model voor dieren heeft ook een fundamentele basis verschaft voor de evaluatie van andere kandidaat-antivirale geneesmiddelen en vaccins.

Strenge protocollen om viruslekken te voorkomen

Science and Technology Daily: Welke preventieve en beschermende maatregelen neemt het personeel bij het binnenkomen en verlaten van het BSL-4 laboratorium, waar biologische veiligheidscontroles tot de strengste behoren?

Yuan Zhiming: Iedereen die in het BSL-4-laboratorium werkt, moet een theoretische en praktische training ondergaan en slagen voor evaluaties van fysieke en psychologische competenties. Zelfs als ze slagen voor die accreditatietests, krijgen ze pas toegang als ze toestemming hebben gekregen van hun directeuren.

Bij aankomst bij de ingang van het laboratorium wordt de algehele fysieke toestand van de onderzoekers, zoals bloeddruk en lichaamstemperatuur, gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze binnen het juiste bereik vallen om in het laboratorium te werken. Gedurende het hele proces kunnen alleen onderzoekers met de vereiste kwalificaties en accreditaties de deur openen die naar de ringgangen van het lab leidt. Daar zullen ze de werking van het lab onderzoeken, het in- en uittredingsformulier invullen en de meldkamer informeren.

Na de eerste toegang betreden onderzoekers de eerste paskamer na het ontgrendelen van een tweede deur. Hier kleden ze zich om in beschermende pakken voor eenmalig gebruik en controleren ze en trekken het drukpak aan, voordat ze worden aangesloten op een luchtslang. Nadat deze procedures zijn voltooid, zullen ze door een decontaminatiedouche gaan voordat ze bij de hoofdlaboratoriumkamer aankomen. Om de bioveiligheid te garanderen mogen er niet minder dan twee testmedewerkers tegelijk in het lab werken. Iedereen die alleen het lab wil betreden, krijgt geen toegang.

Onderzoekers verlaten het laboratorium over het algemeen via dezelfde route die ze binnengaan. Voordat de onderzoekers vertrekken, moet chemische desinfectie en waterspoeling worden uitgevoerd in de decontaminatiedouche en moeten de overdrukpakken grondig worden gedesinfecteerd. Nadat het binnenste beschermingspak is verwijderd, moet al het personeel douchen en vervolgens hun eigen kleding aantrekken, het laboratorium verlaten en het registratie- en uittredingsformulier voor het laboratoriumpersoneel invullen. Op dit punt is een ploegendienst in het laboratorium voltooid.

Binnen het laboratorium vindt alle contact tussen onderzoekers en de buitenwereld plaats via de meldkamer. Bij een abnormale situatie nemen de onderzoekers zo snel mogelijk eerst contact op met het centrum. Wanneer experimenten aan de gang zijn, zal het waarnemingscentrum ook worden bemand met medewerkers voor biologische veiligheid, biologische beveiliging en ondersteunend personeel voor apparatuur om ervoor te zorgen dat een eventuele noodsituatie naar behoren kan worden afgehandeld.

Science and Technology Daily: Welke speciale beveiligingstechnieken en -maatregelen gebruikt het BSL-4 Laboratorium om viruslekken uit het laboratorium te voorkomen?

Yuan Zhiming: De kern van het Wuhan BSL-4-laboratorium is omgeven door roestvrijstalen muren en vormt een “box-in-a-box” -structuur. De kernlaboratoriumbehuizing kan voldoende structurele integriteit en dichtheid garanderen om een statische afdichting te vormen. De dynamische afdichting van het laboratorium maakt gebruik van onderdruktechnologie om een strikte en geordende drukgradiënt tussen de functionele gebieden te garanderen, waardoor effectief wordt voorkomen dat lucht die besmet is met besmettelijke pathogene micro-organismen zich verspreidt naar gebieden met een lage besmettingskans en naar de externe omgeving.

Lucht die uit het laboratorium komt, wordt gefilterd en afgevoerd door tweetraps, hoogefficiënte filters om de veiligheid van de emissies te garanderen. Afvalwater wordt geloosd na behandeling op hoge temperatuur in een rioolwaterzuiveringssysteem. Vervuild afval in het laboratorium wordt onderworpen aan hogetemperatuur- en hogedrukbehandeling door autoclaven met dubbele deuren, en vervolgens veilig verwijderd en afgeleverd bij een gecentraliseerde medische afvalverwerkingseenheid met bijbehorende kwalificaties voor verwijdering. Telkens wanneer personeel de in- en uitgangskanalen passeert, worden hun beschermende overdrukpakken chemisch gedesinfecteerd met behulp van de chemische douches om de veiligheid van de doorgangen te waarborgen. De bovenstaande technische beschermingsmaatregelen zorgen ervoor dat virussen in het laboratorium niet kunnen ontsnappen.

Het laboratorium beschikt niet alleen over hoogwaardige biologische veiligheidsvoorzieningen, maar ook over een strikt biologisch veiligheidsbeheersysteem, inclusief een reeks procedurele documenten en standaard handleidingen over wetenschappelijke onderzoeksprogramma’s, personeel, proefdieren, afvalverwerking en beheer van besmettelijk materiaal. Deze zorgen ervoor dat het lab veilig en efficiënt draait. De fysieke faciliteiten van het laboratorium worden jaarlijks getest door een derde partij, en haar activiteiten zijn onderworpen aan toezicht en evaluatie door de China National Accreditation Service for Conformity Assessment, evenals jaarlijkse inspecties door relevante nationale autoriteiten.

Science and Technology Daily: Onderzoek naar het COVID-19-virus zal lang duren. Welk vervolgwerk zal in de toekomst worden uitgevoerd?

Guan Wuxiang: Het WIV zal blijven voorzien in de dringende wetenschappelijke en technologische behoeften voor snelle afhandeling en reactie op noodsituaties. Het zal ook wetenschappelijk onderzoek doen en doorbraken uitvoeren in het testen van pathogenen, ontwikkeling van antivirale geneesmiddelen en vaccins, evaluatie van neutraliserende antilichaamtiters bij het plasma van herstellende patiënten, en onderzoek naar diermodellen en pathogene mechanismen.

Gezien de vraag op lange termijn naar de preventie en bestrijding van infectieziekten, zal het Instituut doorgaan met fundamenteel onderzoek en ontwikkeling op het gebied van preventie- en beheersingstechnologieën voor bioveiligheid en de volksgezondheid. Het zal ook wetenschappelijke en technologische ondersteuning bieden en besluitvorming uitvoeren om de bioveiligheid te waarborgen. Bron: perssupport.nl