Het respiratoir syncytieel virus (RSV) is een belangrijk respiratoir pathogeen, dat een impact heeft op de gezondheid van vele kinderen en ouderen. RSV is de belangrijkste oorzaak van lagere luchtweginfecties in jonge kinderen. Bijna alle kinderen worden geïnfecteerd door dit virus voor de leeftijd van twee jaar [1]. Ernstige gevallen waarbij hospitalisatie nodig is, zijn niet uitzonderlijk [2]. RSV-gerelateerde sterfte varieert van 66.000 tot 233.000 gevallen per jaar, waarvan de meeste gevallen voorkomen in ontwikkelingslanden [3, 4]. RSV-infecties kunnen nog niet voorkomen worden door vaccinatie noch behandeld met een RSV-specifiek antiviraal middel. Alleen kinderen met een hoog risico op ernstige ziekte komen in aanmerking voor een profylactische behandeling met palivizumab, een gehumaniseerd muis monoklonaal antilichaam dat het risico op hospitalisatie met 55% vermindert [5]. Het doel van dit project was het ontwikkelen van een nieuw RSV-specifiek antiviraal middel. We kozen voor het fusie-eiwit (F) van RSV als doelwit voor verschillende redenen. Dit eiwit is zichtbaar op het membraan, het heeft een essentiële functie in de RSV replicatie cyclus (F medieert membraanfusie) en het is sterk geconserveerd tussen de verschillende RSV-stammen [6]. Tijdens de fusie tussen het viraal- en gastheermembraan, gaat het F-eiwit over van een metastabiele prefusieconformatie naar een stabiele postfusieconformatie. Het meeste van de RSV-neutraliserende activiteit in menselijk serum is gericht tegen de prefusievorm van RSV F [7, 8]. Daarom hebben we ons gericht op het ontwikkelen van een antivirale strategie tegen deze conformatie van het F-eiwit. Hiervoor hebben we gebruik gemaakt van het variabele deel van zware-keten antilichamen, een onconventionele vorm van antilichamen gevonden in kameelachtigen en sommige kraakbeenvissen [9, 10]. Deze variabele domeinen zijn gekend als Nanobodies® of VHHs. VHHs zijn klein, erg stabiel en oplosbaar en ze kunnen kostenefficiënt geproduceerd worden in microbiële organismen.

Immunisatie van een kameelachtige met een gedeeltelijk gestabiliseerd prefusie-F-eiwit gevolgd door screening resulteerde niet in potente RSV-neutraliserende VHHs. Daarom werd de immunisatie herhaald met een verbeterde versie van het prefusie-gestabiliseerde F- eiwit. Deze keer werden twee zeer krachtige VHHs geïsoleerd na één panningsronde op het prefusie-F-eiwit: F-VHH-4 en F-VHH-L66. Deze VHHs neutraliseren RSV A en B virussen op een meer efficiënte wijze dan bijna al de reeds beschreven monoklonale F-antilichamen. F-VHH-4 en -L66 zijn specifiek voor de prefusievorm van het F-eiwit en binden dit eiwit met

zeer hoge affiniteit. Structurele studies toonden aan dat beide VHHs een holte op het oppervlak van het F-eiwit binden gevormd door twee F-protomeren. Dit gebied overlapt en is omringd door bindingsplaatsen van reeds beschreven monoklonale antilichamen. Voorts konden we aantonen dat deze VHHs muizen tegen RSV-infectie en geassocieerde inflammatie beschermen.

Naast de ontwikkeling van een nieuw antiviraal middel, wilden we ook het muismodel voor RSV-onderzoek verbeteren. Muizen zijn geen natuurlijke gastheer voor RSV; ze zijn zeer weinig permissief voor dit virus. Dit betekent dat zeer hoge virusdosissen nodig zijn om een infectie te verkrijgen en zelfs nog hogere om enige morbiditeit te induceren [11, 12]. De noodzaak om een hoge inoculumdosis te gebruiken resulteert in een infectieproces dat sterk verschilt van dat in de mens. Om de RSV A2 labostam aan te passen aan de muis als gastheer onderging het virus seriële passages in immuungedepleteerde muizen en later in immuuncompetente muizen. Het resulterend virus repliceerde efficiënter in muizen en induceerde morbiditeit aan een lager inoculum dan de parentale RSV stam. Deep sequencing-analyse toonde aan dat het muisgeadapteerd virus uit een verzameling van quasispecies met verschillende mutaties bestaat. Vijf van deze mutaties, waaronder een deletie in het gen coderend voor aanhechtingseiwit G en een mutatie in het gen coderend voor het niet-structurele eiwit 2, waren aanwezig in meer dan 90% van de virussen. Virusisolaten verkregen uit deze muisgeadapteerde RSV-verzameling behielden het muisgeadapteerd fenotype. Verder onderzoek zal nodig zijn om de mutaties in de muisgeadapteerde RSV-stam te identificeren die verantwoordelijk zijn voor deze verhoogde replicatie in muizen en om te achterhalen hoe deze mutaties bijdragen aan de muisadaptatie.