Immunodiagnostiek van lepra

Onderzoeksleider

Prof. Dr. Annemieke Geluk

Introductie en doel

Lepra is een infectieziekte die veroorzaakt wordt door een bacterie (Mycobacterium leprae) die vooral voorkomt onder de armste bevolkingsgroepen in ontwikkelingslanden. Er zijn ongeveer 200.000 nieuwe gevallen per jaar waarvan 10% kinderen. De ziekte is goed te behandelen met antibiotica.

Alhoewel de prevalentie enorm is gedaald, is het aantal nieuwe gevallen van lepra de afgelopen 10 jaar vrijwel constant gebleven. Het duurt gewoonlijk 2-5 jaar vanaf het moment van besmetting tot er verschijnselen van lepra optreden. In deze periode kan de leprabacterie echter wel op andere mensen worden overgedragen.

Om deze bacteriële overdracht (transmissie) te voorkomen is het dus nodig om vast te stellen welke mensen de leprabacterie bij zich dragen zonder dat zij klinische symptomen vertonen. Zij kunnen dan preventief behandeld worden met antibiotica voordat ze zelf verschijnselen van lepra vertonen en om te voorkomen dat zij hun omgeving ook besmetten.

Hoe eerder een patiënt wordt behandeld des te kleiner de kans op complicaties zoals leprareacties, de voornaamste oorzaak van zenuwschade door lepra.

Onderzoek naar biomarkers voor lepra d.m.v. vergelijking van biomarkers in het bloed van patiënten en hun contacten.

Echter bestaat er geen test die makkelijk toepasbaar is in het veld om aan te tonen dat iemand besmet is met de leprabacterie of lepra heeft. Het doel van Geluk’s onderzoek is daarom de ontwikkeling van een gebruikersvriendelijke test voor detectie van infectie en vroege diagnose van lepra om zo onherstelbare schade aan zenuwen en daarmee samenhangende, levenslange handicaps te voorkomen.

Onderzoeksmethode

Lepra is een immuno-pathologische ziekte hetgeen betekent dat de immuun response (afweer), die zich ontwikkelt na besmetting met M. leprae, bepaalt of, en zo ja in welke mate men ziekte ontwikkelt. Het merendeel van de mensen die met M. leprae in contact komen, is in staat een beschermende immuunrespons te ontwikkelen en de bacterie zonder verdere complicaties te verwijderen. Degenen die echter niet in staat zijn een dergelijke afweer op te wekken ontwikkelen lepra.

Er zijn veel cellen betrokken bij de immuun respons tegen M. leprae. Deze verschillende typen cellen produceren diverse stoffen (cytokinen, chemokinen en antilichamen) in het bloed die samen leiden tot hetzij protectie hetzij ziekte in de geïnfecteerde personen. In Geluk’s onderzoek wordt bepaald welke verschillen er bestaan in de hoeveelheid of verhoudingen van cytokine/chemokine en antilichaam productie in het bloed van leprapatiënten enerzijds en hun contacten anderzijds.

Indien een stof duidelijk verschilt tussen deze groepen kan deze gebruikt worden als biomarker, d.w.z. een karakteristiek die objectief meetbaar is en geëvalueerd wordt als indicator van een biologisch proces. In een recente, kleinschalige studie hebben wij potentiële biomarkers voor infectie met M. leprae geïdentificeerd.

De volgende stap in dit onderzoek betreft de ontwikkeling van nieuwe lateral flow testen (vergelijkbaar met een zwangerschapstest) waarmee zulke biomarkers eenvoudig gedetecteerd kunnen worden zonder gebruik te maken van dure laboratorium-apparatuur. Deze test, die wordt ontwikkeld i.s.m. de groep van Dr. Paul Corstjens (afd. CCB, LUMC), meet bepaalde waarden in het bloed, biomarkers genoemd, m.b.v. lateral flow strips. De hoeveelheid biomarker wordt bepaald d.m.v. een draagbare reader, die speciaal ontwikkeld is om metingen te doen in het veld.

Analyse van bloed samples m.b.v. lateral flow, gevolgd door detectie m.b.v. een draagbare detector.

Aangezien deze op biomarkers gebaseerde nieuwe diagnostische testen, voordat zij daadwerkelijk toegepast kunnen worden in preventie-programma’s, eerst op grote schaal in het veld moeten worden geëvalueerd, worden de biomarkers gedurende aantal jaren geëvalueerd bij contacten van leprapatiënten in diverse landen waar lepra voorkomt o.a. Bangladesh, Brazilie, China en Nepal. Tevens wordt onderzocht of de testen nauwkeuriger te maken zijn door uitbreiding met meer specifieke biomarkers die tegelijkertijd op de lateral flow test kunnen worden gedetecteerd.

Daarnaast wordt ook de toepasbaarheid van de lateral flow testen als routine test in het veld onderzocht waarbij gebruik wordt gemaakt van vingerprik bloed.

Selected References

1. Geluk A. Correlates of immune exacerbations in leprosy. Seminars in immunology 2018; 39:111-8.

2. van Hooij A, Tjon Kon Fat EM, Batista da Silva M, et al. Evaluation of Immunodiagnostic Tests for Leprosy in Brazil, China and Ethiopia. Scientific reports 2018; 8:17920.

3. Richardus R, van Hooij A, van den Eeden SJF, et al. BCG and Adverse Events in the Context of Leprosy. Frontiers in immunology 2018; 9:629.

4. 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.

5. van Hooij A, Tjon Kon Fat EM, van den Eeden SJF, Wilson L, Batista da Silva M, Salgado CG, Spencer JS, Corstjens PLAM, and A Geluk. 2017. Field-friendly serological tests for determination of M. leprae-specific antibodies. Scientific reports 7(1):8868. doi: 10.1038/s41598-017-07803-7.

6. 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.

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.Vaccine Immunol. doi: 10.1128/CVI.00060-17.

8. Corstjens, PLAM, van Hooij, A., Tjon Kon Fat, EM, van den Eeden, SJF, Wilson, L 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. 23(6):515-519.

9. van Hooij, A, EM Tjon Kon Fat, R Richardus, SJF van den Eeden, Louis Wilson, CJ de Dood, R Faber, K Alam, JH Richardus, PLAM Corstjens and A Geluk. 2016. Quantitative lateral flow strip assays as user-friendly tools to detect biomarker profiles for leprosy. Sci. Rep. 6:34260;doi:10.1038/srep34260 (2016).

10. 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.

11. Bobosha, K., E. M. Tjon Kon Fat, S. J. van den Eeden, Y. Bekele, van der Ploeg-van Schip JJ, C. J. de Dood, K. Dijkman, K. L. Franken, L. Wilson, A. Aseffa, J. S. Spencer, T. H. Ottenhoff, P. L. 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:e2845. doi:10.1371/journal.pntd.0002845 [doi];PNTD-D-14-00244 [pii].

12. 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.

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

13. Richardus, R. A., K. Alam, D. Pahan, S. G. Feenstra, A. Geluk, and J. H. Richardus. 2013. The combined effect of chemoprophylaxis with single dose rifampicin and immunoprophylaxis with BCG to prevent leprosy in contacts of newly diagnosed leprosy cases: a cluster randomized controlled trial (MALTALEP study). BMC.Infect.Dis. 13:456. doi:1471-2334-13-456 [pii];10.1186/1471-2334-13-456 [doi].

14. Geluk, A., K. Bobosha, van der Ploeg-van Schip JJ, J. S. Spencer, S. Banu, S. B. Martins, S. N. Cho, K. L. Franken, H. J. Kim, Y. Bekele, M. K. Uddin, H. S. Abdul, A. Aseffa, M. C. Pessolani, G. M. Pereira, H. M. Dockrell, and T. H. Ottenhoff. 2012. New biomarkers with relevance to leprosy diagnosis applicable in areas hyperendemic for leprosy. J.Immunol. 188:4782-4791.

Meer informatie over de onderzoeken vindt u in de volgende bijlagen:

2018 Geluk Seminars in Immunology. Correlates of Immune exacerbations in Leprosy.
2018 van Hooij et al. Scientific Reports. UCP-LFA in Brazil, China & Ethiopia.
2018 Richardus et al. Frontiers in Immunology. BCG and Adverse Events in the Context of Leprosy.
2017 Richardus et al. PLoSNTD. Anti-PGL-I serology in contacts of leprosy patients in Bangladesh.
2017 van Hooij et al. Scientific Reports. Comparison of serological field tests for M. leprae-specific
antibodies.
2016 Corstjens CVI IP10 PGL-I multiplex UCP-LFA for T1R
2016 Hooij Sci Rep UCP-LFA in Bdesh