Virussen lijken sterker in de ruimte

Een verontrustend patroon in een baan om de aarde

Aan boord van het International Space Station vonden clinici enkele jaren geleden bij de behandeling van een bemanningslid een buitengewone aanwijzing bij een gewone huiduitslag: er was levend herpes-simplexvirus type 1 in hoge concentraties aanwezig in zowel een laesie als in het speeksel van de astronaut. Deze bevinding was geen op zichzelf staande curiositeit. Gedurende decennia van bemande ruimtevaart hebben teams die astronauten monitoren herhaaldelijk vastgesteld dat slapende herpesvirussen tijdens missies weer actief worden. Daarnaast hebben laboratoriumgroepen gerapporteerd dat sommige microben die in microzwaartekracht of aan boord van ruimtevaartuigen worden gekweekt, agressiever worden of meer infectieuze deeltjes produceren dan hun tegenhangers op aarde. Die afzonderlijke waarnemingen — virusreactivatie bij mensen, bacteriën die virulenter worden na een ruimtevlucht en laboratoriumdemonstraties dat virusdeeltjes efficiënter kunnen assembleren bij lage zwaartekracht — roepen een lastige vraag op voor zowel missieplanners als microbiologen: worden pathogenen echt "sterker" in de ruimte, en zo ja, waarom?

Er is geen enkel, eenvoudig antwoord. Wat wetenschappers nu wel hebben, is een lappendeken van experimenten, klinische casussen en genomische onderzoeken die wijzen op verschillende manieren waarop de ruitmeomgeving microben en het menselijke immuunsysteem kan veranderen, en op reële operationele risico's voor langdurige missies voorbij een lage aardbaan. Het bewijs is robuust genoeg om de aandacht op te eisen, maar ook onvolledig genoeg om grote gaten in de kennis over de onderliggende mechanismen achter te laten.

Onverwachte biologie in orbit

Klinische monitoring van astronauten heeft herhaaldelijk de reactivatie en uitscheiding van latente menselijke herpesvirussen gedocumenteerd — epstein-barrvirus (EBV), varicella-zostervirus (VZV), cytomegalovirus (CMV) en herpes-simplexvirus (HSV) — tijdens zowel korte shuttle-vluchten als langere ISS-missies. In één gedetailleerd geval ontwikkelde een astronaut halverwege de missie HSV-1-dermatitis, waarbij onderzoekers hoge virale belastingen aantroffen in zowel de huiduitslag als het speeksel; genomische sequencing toonde aan dat de viruspopulatie tijdens de vlucht meer minderheidsvarianten bevatte dan monsters die na terugkeer op aarde werden genomen, wat wijst op veranderde virale dynamiek tijdens de missie. Deze bevindingen, samen met grootschaliger onderzoek naar het speeksel en de urine van astronauten, wijzen erop dat virale reactivatie vaak voorkomt en soms leidt tot levende infectieuze virussen tijdens de vlucht.

Assemblage van virionen en fagen in microzwaartekracht

Ondertussen onthullen genomische onderzoeken van bacteriële isolaten uit het ISS een zich snel aanpassende microbiële gemeenschap op de oppervlakken en in de watersystemen van het station. Die onderzoeken identificeerden honderden profagen — virale genomen die zijn geïntegreerd in bacteriële chromosomen — en door profagen gecodeerde functies die verband houden met stressbestendigheid, DNA-reparatie en antimicrobiële resistentie. De activiteit van deze mobiele genetische elementen is een aannemelijk mechanisme voor microben om eigenschappen te verwerven die de overleving in de omgeving van het ruimtevaartuig verbeteren en potentieel de pathogeniciteit veranderen.

Mogelijke mechanismen en op elkaar inwerkende factoren

Onderzoekers werken met verschillende hypothesen in plaats van één enkel verklarend model. Eén set mechanismen werkt in op de menselijke gastheer: langdurige missiestress, verstoorde slaap en circadiane ritmes, verschuivende hormoonspiegels (met name cortisol) en meetbare veranderingen in de functie van immuuncellen verminderen de immuunbewaking en de controle over latente virussen. Hoogenergetische deeltjesstraling kan ook gastheercellen beschadigen en er is in laboratoriumsystemen aangetoond dat dit lytische transcriptie van herpesvirussen kan triggeren, wat een directe, niet-immuungebonden route naar reactivatie biedt. Deze op de mens gerichte effecten helpen verklaren waarom latente virussen die op aarde jarenlang rustig aanwezig zijn, tijdens een missie kunnen worden uitgescheiden.

Vanuit de microbiële kant bezien verandert microzwaartekracht de vloeistofstroom en het transport, waardoor diffusie de overhand krijgt op sedimentatie. Dat verandert nutriëntengradiënten, afschuifkrachten en de architectuur van biofilms; in sommige experimenten leiden die fysieke veranderingen tot een gewijzigde genexpressie, verhoogde biofilmvorming en veranderingen in regulatoire netwerken zoals het Hfq-regulon, dat betrokken is bij de respons van Salmonella op ruimtevluchten. Voor virussen zouden veranderde assemblagedynamieken — minder convectiestromen, andere botsingssnelheden van capside-eiwitten of gewijzigd gedrag van lipidenmembranen — mogelijk de efficiëntie of stabiliteit van geproduceerde virionen kunnen veranderen, hoewel direct bewijs voor menselijke virussen onder werkelijke ruimteomstandigheden beperkt blijft. Ten slotte vormen de faag-gastheerdynamiek en horizontale genoverdracht aan boord van ruimtevaartuigen een andere vector voor microben om eigenschappen te verwerven die hun voortbestaan bevorderen.

Operationele risico's en missieontwerp

Voor korte missies lijkt het onmiddellijke gezondheidsrisico beheersbaar: de meeste virale reactivaties die tot nu toe zijn geregistreerd, waren asymptomatisch of mild, en er bestaan routineuze tegenmaatregelen. Maar planners voor Artemis, maanhabitats en uiteindelijke Marsmissies maken zich zorgen over langdurige blootstelling. Tijdens een maandenlange reis voorbij de aarde vergroot de combinatie van hogere galactische kosmische straling, langere blootstelling aan microzwaartekracht en beperkte medische evacuatiemogelijkheden de inzet. Als een latent menselijk virus heractiveert tot een symptomatische ziekte op een moment dat medische voorraden en de immuunstatus beperkt zijn, kan de missie in gevaar komen. Evenzo vormen microben die hardnekkige biofilms vormen of resistentiegenen tegen antibiotica verspreiden een bedreiging voor levensondersteunende systemen zoals waterrecycling.

Wat wetenschappers en instanties doen

Ruimtevaartorganisaties en academische groepen reageren op meerdere fronten. Continue biologische monitoring van lichaamsvloeistoffen van de bemanning en oppervlakken, genomische surveillance van microben in het station, verbeterde sterilisatie en antimicrobiële oppervlakken, en experimenten die ontworpen zijn om de afzonderlijke rollen van microzwaartekracht, straling en stress te ontrafelen, zijn allemaal in volle gang. Sommige teams onderzoeken benaderingen van "astrofarmacie": kleine, celvrije kits die op verzoek in de ruimte therapeutica of op fagen gebaseerde antimicrobiële middelen kunnen synthetiseren. Andere groepen testen mitigatiestrategieën die zijn geïdentificeerd in grondunderzoek — bijvoorbeeld supplementen die ruimtevaart-gerelateerde virulentiekenmerken in Salmonella tegengaan — en verfijnen controlesystemen voor de omgeving om de vorming van biofilms te beperken.

Hoe bezorgd moeten we zijn?

Het korte antwoord is: waakzaam, niet paniekerig. Het geheel aan resultaten uit de monitoring van astronauten, bacteriële virulentietesten en laboratoriumstudies naar de assemblage van fagen laat consistente, reproduceerbare biologische reacties op de ruimteomgeving zien, maar die reacties variëren per organisme, experimentele opzet en duur. Er is duidelijk bewijs dat het immuunsysteem van de gastheer tijdens de vlucht verandert en dat sommige microben reageren door stressbestendiger of virulenter te worden in modelsystemen — maar het vertalen van die bevindingen naar een eenvoudige kop als "virussen zijn sterker in de ruimte" is een overstatement van het huidige bewijs. Er blijven cruciale onbekenden over de vraag of menselijke virussen intrinsiek besmettelijker worden onder echte ruimteomstandigheden, hoe lang eventuele door de ruimte aangedreven veranderingen aanhouden zodra monsters naar de aarde terugkeren, en of tegenmaatregelen betrouwbaar klinisch significante uitkomsten kunnen voorkomen tijdens diepe ruimtemissies.

De praktische les voor missieontwerpers is al duidelijk: microbiologie moet worden geïntegreerd in het ontwerp van ruimtevaartuigen en de medische planning, en niet als een bijzaak worden behandeld. Voor onderzoekers is de dringende agenda eveneens helder: meer gecontroleerde ruimtevluchtexperimenten (inclusief studies naar virale assemblage in echte microzwaartekracht), mechanistisch werk dat de rollen van straling en vloeistofdynamiek isoleert, en uitgebreide medische monitoring tijdens de vlucht bij een bredere en diversere groep bemanningsleden. Alleen met dat bewijs zullen we overstappen van verontrustende koppen naar robuuste technische en medische oplossingen die astronauten veilig houden terwijl de menselijke verkenning de lage aardbaan definitief verlaat.

Bronnen

• NPJ Microgravity (Verbeterde assemblage van bacteriofaag T7, 2024; Serratia marcescens virulentiestudie, 2019; Salmonella gastheer-pathogeenstudie, 2021)
• Viruses (casuïstiek: Dermatitis tijdens ruimtevlucht geassocieerd met HSV-1-reactivatie, 2022)
• Nature Reviews Immunology (Astro-immunologie review, 2025)
• Nature Communications / NASA Ames technische rapporten (onderzoek naar profagen en microbiële aanpassing in het ISS, 2023)
• NASA Science programmateriaal over biofilms en microbiële onderzoeken naar levensondersteuning (Bacterial Adhesion and Corrosion / BAC-studie)