Disclaimer: This article was originally written for UKrant / Dutch version below

Aurora Signorazzi did her PhD on a way to test vaccines with less animal testing. ‘Ultimately, that is what you are looking for in science. That you find something that is not yet known.’

Overall on. Zip up. Face mask and glasses. Put on gloves. Second pair of gloves. Every day, every time you go into the lab. Because that is the usual routine when you are working with a dangerous virus.

For four years, this was Aurora Signorazzi’s daily routine because of her work in the UMCG’s virology lab. There, she worked on an animal-friendly way of testing the quality of the TBE vaccine, on which she recently obtained her doctorate.

Half a million animal tests

Animal tests are still indispensable in scientific research and in the pharmaceutical industry. In the Netherlands just under half a million animal tests were carried out in 2020. Some of these were for fundamental research – the UG carried out 17,000 – but the industry also relies on animal testing for the development and testing of vaccines.

Each batch of vaccines produced is tested for safety and effectiveness before being administered. Often, mice or rabbits are given a shot for this purpose. This is necessary because a vaccine often reacts very differently in the body than it does in a test tube.

But Signorazzi’s idea was that her work would actually reduce the number of animal tests. ‘In these cases, you are looking at a black box’, she explains. ‘You only get a ‘yes’ or ‘no’: the vaccine works, or it doesn’t.’ What exactly happens in the body remains hidden. On top of that, animal testing is expensive.

Tick virus

Enough reason, therefore, to look for alternatives. Signorazzi concentrated on the vaccine against the TBE virus that is sometimes present in ticks and can cause meningitis in humans. ‘I wanted to know whether you could test the vaccine against it in an animal-friendly way in a petri dish.’

To do this, she first had to know more about the vaccine that was being used. ‘The tick virus and the vaccine against it had not yet been properly researched,’ she says. For example, it had never been demonstrated exactly how the immune response that the virus and the vaccine induce in your body is set in motion.

But she did have some clues: a protein called RIG-I can recognise many viruses. When it detects a virus in your body, it signals the immune response to start. It could do the same with the tick-borne virus, but as far as we know, the protein only does that with viruses that replicate, and TBE is a ‘dead’ virus that does not replicate.

Big moment

‘That was a big moment,’ she recalls. ‘It felt like I had solved that issue. Ultimately, that is what you are looking for in science. That you find something that is not yet known, and can fill that gap.’

This paved the way for the next step. She extracted human immune cells from the blood of blood donors. She added a little vaccine to the immune cells to see how the cells reacted. If there was an immune response, it was effective.

‘I also mixed good and bad vaccines’, she says. ‘For example in the ratio 50/50 or 20/80.’ This turned out to correlate exactly with the activation of the immune response, much more precisely than she had ever seen in animal cells. That means her method can eliminate ineffective vaccines even before animal testing begins, and much fewer animals will be needed.

Perhaps these kinds of tests will some day lead to animal testing becoming completely superfluous. ‘The idea is that you have so many different methods to support your decision that you don’t need animals at all.’

Corona vaccine

Signorazzi’s vaccine research also turned out to be the perfect stepping stone for the rest of her career. She could almost immediately start working at Janssen Vaccines, where she checks the safety of vaccines – yes, mainly the corona vaccine. The best part is that she is once again working on developing methods to reduce the use of laboratory animals. ‘Pharmaceutical companies are constantly looking for new and better solutions. They are really trying to find out how they can make something even more effective, or even safer.’

Especially now, the importance of scientific research is apparent. ‘We were able to develop the corona vaccine in a year because all the necessary research had already been done’, she says. ‘We should continue to do that, we should continue to develop. Because this won’t be the last pandemic.’

Negative reactions

Unfortunately, not everyone sees it that way. ‘I get negative reactions from some people. They don’t trust the vaccine. They say that I don’t know anything about it, or that I am paid to say certain things. Times like that aren’t fun when you’ve been studying vaccines for years.’

She finds it incomprehensible. ‘Next to clean drinking water, vaccines are the most important reason that we now have such a long life expectancy.’

---

Minder dierproeven nodig door alternatieve test voor vaccin

Aurora Signorazzi promoveerde op een manier om vaccins te testen met minder dierproeven. ‘Uiteindelijk is dat wat je zoekt in de wetenschap. Dat je iets vindt dat nog niet bekend is.’

Overall aan. Rits dicht. Mondkapje voor. Bril op. Handschoenen aan. Tweede paar handschoenen aan. Elke dag weer, elke keer dat je het lab ingaat. Want dat is de gebruikelijke routine als je met een gevaarlijk virus werkt.

Vier jaar lang was dat dagelijkse kost voor Aurora Signorazzi, vanwege haar werk in in het virologielab van het UMCG. Daar werkte ze aan een diervriendelijke manier om de kwaliteit van het TBE-vaccin te testen, waarop ze onlangs promoveerde.

Half miljoen dierproeven

Dierproeven zijn immers nog altijd onmisbaar in wetenschappelijk onderzoek en in de farmaceutische industrie. In Nederland werden in 2020 een kleine half miljoen dierproeven uitgevoerd. Deels zijn die voor fundamenteel onderzoek – de RUG deed er 17.000 – maar ook voor het ontwikkelen en testen van vaccins leunt de industrie op dierproeven. 

Iedere lading geproduceerde vaccins wordt vóór de toediening getest op veiligheid en effectiviteit. Vaak zijn het muizen of konijnen die daarvoor een prik krijgen. Dat is noodzakelijk, omdat een vaccin in een lichaam vaak heel anders reageert dan in een reageerbuisje.

Maar bij Signorazzi was het de bedoeling dat haar werk het aantal dierproeven juist terug zou brengen. ‘Je kijkt in dit soort gevallen namelijk naar een black box’, legt ze uit. ‘Je krijgt alleen een ‘ja’ of ‘nee’: het vaccin werkt, of het werkt niet.’ Wat er precies gebeurt in zo’n lichaam, blijft verborgen. En dan zijn dierproeven ook nog eens duur. 

Tekenvirus

Genoeg aanleiding dus om op zoek te gaan naar alternatieven. Daarvoor concentreerde Signorazzi zich op het vaccin tegen het TBE-virus dat soms in teken aanwezig is en bij mensen hersenvliesontsteking kan veroorzaken. ‘Ik wilde weten of je het vaccin daartegen diervriendelijk kunt testen in een petrischaaltje.’ 

Daarvoor moest ze wel eerst meer weten over het gebruikte vaccin. ‘Het tekenvirus en het vaccin daartegen waren nog niet goed onderzocht’, vertelt ze. Zo was bijvoorbeeld nog nooit aangetoond hoe de immuunreactie die het virus en het vaccin in je lichaam opwekken precies in gang worden gezet.

Maar aanwijzingen had ze wel: een eiwit met de naam RIG-I kan veel virussen herkennen. Wanneer het een virus detecteert in je lichaam, geeft het een seintje dat de immuunreactie kan beginnen. Dat zou het ook bij het tekenvirus kunnen doen, maar voor zover bekend deed het eiwit dat alleen bij virussen die zich vermenigvuldigen en TBE is een ‘dood’ virus dat niet repliceert. 

Signorazzi testte daarom met verschillende stofjes die de werking van RIG-I uitschakelden of hier toch iets bijzonders aan de hand was. En inderdaad: RIG-I bleek de sleutel.

Groot moment

‘Dat was een groot moment’, herinnert ze zich. ‘Het voelde alsof ik dat vraagstuk had opgelost. Uiteindelijk is dat wat je zoekt in de wetenschap. Dat je iets vindt dat nog niet bekend is, en dat hiaat kunt opvullen.’

Dat maakte de weg vrij voor de volgende stap. Ze haalde menselijke immuuncellen uit het bloed van bloeddonoren. Aan de immuuncellen voegde ze een beetje vaccin toe, om te kijken hoe de cellen erop reageerden. Ontstond er een immuunreactie, dan was het effectief. 

‘Ik mengde ook goede en slechte vaccins’, vertelt ze. ‘Bijvoorbeeld in de verhouding 50/50 of 20/80.’ Daaruit bleek dat dit precies correleerde met de activering van de immuunrespons. Veel preciezer dan ze ooit in dierlijke cellen had gezien. En dat betekent dat met haar methode niet-werkzame vaccins al uitgesloten worden voor de dierproeven beginnen en er veel minder proefdieren nodig zijn. 

Misschien komt er met dit soort tests een moment dat dierproeven helemaal overbodig worden. ‘Het idee is dan dat je zoveel verschillende methodes hebt om je beslissing te ondersteunen, dat je helemaal geen dieren meer nodig hebt.’  

Coronavaccin

Signorazzi’s vaccin-onderzoek bleek bovendien de perfecte opstap voor een verdere carrière. Ze kon vrijwel meteen aan de slag bij Janssen Vaccines, waar ze de veiligheid van vaccins controleert – inderdaad, vooral het coronavaccin. Het allerleukste: ook nu weer werkt ze aan het ontwikkelen van methoden om het gebruik van proefdieren terug te brengen. ‘Farmaceutische bedrijven zijn steeds weer op zoek naar nieuwe en betere oplossingen. Ze zijn echt bezig met zoeken hoe ze iets nog effectiever kunnen maken, of nog veiliger.’ 

Juist in deze tijd blijkt weer hoe belangrijk wetenschappelijk onderzoek is. ‘We hebben het coronavaccin in een jaar kunnen ontwikkelen omdat al het nodige onderzoek al eerder was gedaan’, zegt ze. ‘Daar moeten we mee doorgaan, we moeten ons blijven ontwikkelen. Want dit zal niet de laatste pandemie zijn.’

Negatieve reacties

Helaas ziet niet iedereen het zo. ‘Van sommige mensen krijg ik negatieve reacties. Zij vertrouwen het vaccin niet. Ze zeggen dan dat ik er niets vanaf weet, of dat ik betaald word om bepaalde dingen te zeggen. Dat soort momenten zijn niet leuk als je al jaren vaccins bestudeert.’

Onbegrijpelijk, vindt ze. ‘Vaccins zijn, na schoon drinkwater, de belangrijkste reden dat we tegenwoordig zo’n lange levensverwachting hebben.’