ttg Neo-Epitope für die frühe Diagnose

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1 Zöliakie (Celiac Disease; CD) ttg Neo-Epitope für die frühe Diagnose Näher an der Realität! Dr. Sascha Pfeiffer, AESKU.DIAGNOSTICS 1

2 Geschichtlicher Hintergrund (Meilensteine) 2. Jahrhundert v.chr. Arateus von Cappadochia 1887: Samuel Jones Gee Krankheit mit den typischen Symptomen Durchfall, Müdigkeit und Wachstumsverzögerung 1950: Dr. Willem Dicke entdeckt die Rolle von Gluten 1954: Paulley, John W.- erste Beschreibung der typischen Atrophien der Vili des Dünndarms 1992 MARSH Kriterien 1997 allein 250 Publikationen Samuel Jones Gee, Hospital for Sick Children, LONDON Dietrich/Schuppan Gewebstransglutaminase (ttg) als Autoantigenthe 2002 AESKU launched den Neo-Epitope Kit 2

3 Epidemiologie Synonyme: Gluten-sensitive Enteropathy; Sprue Chronische entzündliche Erkrankung der Dünndarm- Mukosa mit den typischen Symptomen der Malabsorption Erste Häufung normalerweise im Alter zwischen 6-18 Monaten, 1-3 Monate nachdem erstmals Getreide in der Nahrung enthalten ist Zweite Häufung im Alter zwischen Jahren Genetische Prädisposition mit HLA-DQ2 (90%) und HLA-DQ8 (5-10%) Hohe Prävalenz in Verwandten 1.Grades 4 12% Monozygotische Zwillinge zeigen 70 75% Konkordanz 3

4 Epidemiologie Prävalenz (Anzahl der Fälle in der gegenwärtigen Bevölkerung zu einem festgelegten Zeitpunkt) Prävalenz 1:250 to 1:500 Neueste Studien deuten sogar auf noch höhere Prävalenzen hin (1:105) Risiko Gruppen: 1:20 bis 1:7 Zusammengefasst: ~1% in der weißen (engl. Caucasian) Bevölkerung Asiatische Bevölkerung: noch nicht ausreichend Daten, aber da auch dort Gluten/ Getreide immer mehr in der Nahrung verwendet wird, erwartet man auch dort ähnlich hohe Zahlen 4

5 Epidemiologie Iceberg model of celiac disease symptomatic silent Nicht klassische Symptome latent / potential Biopsie negative Patienten, schwer zu diagnostizieren / behandeln 5

6 Epidemiologie ca. 3% der CD Patienten haben eine selective IgA Defizienz (10-15 mal höher als in der Normalbevölkerung) Wird assoziiert mit anderen Erkrankungen: Coeliac disease; Feighery; BMJ

7 Symptome (klassisch) Entzündung des Dünndarms verringert die für die Nährstoff-, Flüssigkeits- und Elektrolyt-Aufnahme zugängliche Darm- Oberfläche: Normal villi Atrophic villi Diarrhöe 100% Gewichtsverlust Appetitverlust aufgeblähter Abdomen Kindern: Hauptsymptom ist gehemmtes Wachstum 7

8 Symptome Kinder: klassische Zöliakie mit Diarrhöe und abdominalem Unbehagen Erwachsene: Malabsorptions Erscheinungen (Eisenmangel oder Osteoporose) Verlagerung in der Symptomwahrnehmung: erleichterter Zugang zu Endoskopischen Methoden, nicht-invasive serologische Tests Erweitertes Wissen um die multiplen Manifestationen der Zöliakie Green; The Lancet 2003 Heute: Diarrhöe Hauptsymptom in < 50% 8

9 Screening von Risiko Gruppen: Diabetes mellitus Autoantikörper in Kindern mit neu diagnostizierter Diabetes Mellitus (DM1) : 1.5% - 7% Prävalenz von Zöliakie bei DM1 Patienten Zöliakie kann sogar dem DM1 vorrangehen Frühe Diagnose der Zöliakie gefolgt von einer Gluten freien Diät (GFD) scheint das Risiko ein DM1 zu entwickeln zu verringern Hanssen 2006; Diabetes Care 29(11); Clinical benefit of a gluten-free diet in type 1 diabetic children with screening-detected celiac disease: a population-based screening study with 2 years' follow-up HTA report (Health Technology Assessment) des British National Institute for Clinical Excellence Screening for celiac disease in type I diabetes patients is medically useful and also cost-effective 9

10 Tissue transglutaminase Gewebstransglutaminase Physiologische Funktion: Quervernetzung von Gln Resten, G-Protein Substrat der t-tg in vitro ist Gliadin, bzw Abbau-resistente Gliadin Peptide (35% aller Aminosäuren in Gliadin sind Gln, 15% Pro) Hypothese: Der resultierende Gliadinpeptid-tTg Komplex bildet ein Neo-Epitop und könnte das physiologisch relevante Antigen sein. Aus diesem Grund könnte dieser Komplex des Gliadin-tTg Neo-Epitopes das ideale ELISA Antigen sein. 10

11 wissenschaftliche Veröffentlichungen die die Existenz des Neo- Epitopes bestätigen / bekräftigen: Das sog. Neo-Epitop ist ein Komplex aus ttg und Gliadin-Peptiden welcher sich sowohl in-vitro als auch in-vivo bildet (s.u.) In-vitro: Fleckenstein B. et.al. Molecular characterization of covalent complexes between tissue transglutaminase and gliadin peptides. J.Biol.Chem. 279 (2004) Skovbjerg H. et.al. Deamidation and crosslinking of gliadin peptides by transglutaminases and the relation to celiac disease. Biochim.Biophys.Acta 1690 (2004)

12 Der resultierende Gliadinpeptid-tTg Komplex bildet ein Neo-Epitop und könnte das physiologisch relevante Antigen sein. Komplex Gliadinpeptid-tTg Neo-Epitopes als ELISA Antigen Shan L.. et al. Structural basis for gluten intolerance in celiac sprue. Science 2002; 297(5590): Neo-Epitope 12

13 wissenschaftliche Veröffentlichungen die die Existenz des Neo- Epitopes bestätigen / bekräftigen: Gliadin Verd. Enzyme amino acids Deamidierung (glutaminsäure glutamin) Gliadin peptides Rich in glutamine neutral Quervernetzung Glutamin-Lysin Gliadin-tTg complexes 25 % 75 % Skovbjerg H. et.al. Deamidation and crosslinking of gliadin peptides by transglutaminases and the relation to celiac disease. Biochim.Biophys.Acta 1690 (2004)

14 wissenschaftliche Veröffentlichungen die die Existenz des Neo- Epitopes bestätigen / bekräftigen: Gliadin und ttg Komplexe in duodenaler Mucosa von Gesunden und von Zöliakie- Patienten In-vivo: R. Ciccocioppo et.al. Gliadin and tissue transglutaminase complexes in normal and celiac duodenal mucosa. Clin.Exp.Immunol. 134 (2003)

15 Australische Multicenter Studie, 254 Patienten mit Zöliakieverdacht Reeves et.al. Europ.J.Gastro.Hepat.2006 Startpunkt waren 2684 Patienten von denen 254 Patienten am Ende alle Bedingungen des Studiendesigns erfüllten. Der AESKULISA ttg Neo-Epitope Check (IgA + IgG Konjugat) erweist sich als am besten geeignetum nach Zöliakie zu screenen. Kit AESKULISA ttg Neo-Epitop (IgG+IgA) Celi Check AESKULISA ttg Neo-Epitop IgA AESKULISA ttg Neo-Epitop IgG Sensitivität % 92,31 84,62 84,62 Spezifität % 82,89 86,40 89,04 15

16 ttg Neo-Epitop: Ein Komplex aus deamidierten Gliadin Peptiden quervernetzt mit Gewebstransglutaminase als ein ideales Screening Tool zur Diagnose von Zöliakie im Vergleich zu normaler Gewebstransglutaminase 400 Unit Correlation Neo-Epitope / normal ttg in Patients with Marsh 3 AESKULISA Neo-Epitope IgA Erklrankung POS NEG Total POS NEG Total Sensitivität 97.3% 50 Spezifität 94.0% 0 VARELISA Celikey IgA AESKULISA ttg Neo Epitope IgA Im Vergleich zu normaler ttg scheinen hohe Konzentrationen an Neo-Epitope Antikörpern besser mit den Marsh Kriterien (IIIa,b,c) zu korrelieren.

17 400 Unit Correlation Neo-Epitope / normal ttg in Patients with Marsh Celiac Pediatric patients (0-8 yrs) with positive biopsy VARELISA Celikey IgA AESKULISA ttg Neo Epitope IgA 0 VARELISA Celikey IgA AESKULISA ttg Neo-Epitope IgA n=17 MARSH 3 patients Neo-Epitope 100% Sensitivität ttg 70% Sensitivität n=10 pädiatrisch (1-8 yrs) Neo-Epitope 100% Sensitivität ttg 80% Sensitivität

18 Study to be published: 111 pädiatrische Patienten mit Verdacht auf Zöliakie (54 wirkl. CD Patienten, Biopsie) und 78 gesunden pädiatrischen Blutspendern 400 Neo-Epitope ttg IgA Dot Diagram Units/ml AESKULISA Neo- Epitope IgA Diagnosis POS neg Total POS neg Total diag sensitivity 90.7% diag specificity 95.6% agreement 94.2% Disease >19,6 Sens: 90,7 Spec: 95,6

19 Take home message Neo-Epitope ist ttg quervernetz mit deamidierten Gliadin Peptiden Neo-Epitope ist sensitiver als das Klassische ttg Antigen Neo-Epitope korreliert besser mit den Biopsie Befunden Neo-Epitope werden in paediatrischen Proben detektiert To be further investigated Ist das Neo-Epitope das Autoantigen? Ist das Neo-Epitope der moegliche Pathomechanismus der Zoeliakie?

20 Danksagung: Spanien: Centro de Especialidades vicente Soldevilla Laboratorio, Madrid Margerita Garcia Marcos Rocio Lopez Barbera Mercedes Herranz Beatriz Ortega Carballo Australien, Newcastle, Hunter Area Pathology Services: G.E. Reeves Grossbritannien, Belfast, Dep. Of Gastroenterology: SA McMillan

21 Literature (Reviews): Dewar D. et.al. Medicine in focus: the pathogenesis of coeliac disease. Int.J.Biochem.Cell.Biol. 36 (2004) Dieterich W. et.al. Pathomechanisms in celiac disease. IntArchAllergy Immunol 132 (2003) Mowat A Mcl Coeliac disease a meeting point for genetics, immunology, and protein chemistry. Lancet 361 (2003) Schuppan D. Current concepts of celiac disease pathogenesis. Gastroenterol. 119 (2000) Rodrigo L. Celiac disease. World J Gastroenterol. 12 (2006) Lewis NR. Scott BB. Systematic review: the use of serology to exclude or diagnose celiac disease (a comparison of the endomysial and tissue transglutaminase antibody tests) Aliment.Pharmacol.Ther. 24 (2006)

22 Classification of histological mucosal damage according to MARSH: normal mucosa increased number of intra-epithelial lymphocytes, usually exceeding 20 per 100 enterocytes I proliferation of the crypts of Lieberkuhn II hypoplasia of the small bowel architecture partial or IV complete villous atrophy III: IIIA, IIIB, IIIC 22

23 Celiac Testing Algorithm Suggestive clinical setting for CD Measure Dual-TTG Medium - high Positive Results? no Coeliac Diagnosis Flowchart Persisting clinical suspicion OR Not able to eat gluten during test YES NO yes or Coeliac HLA Genotyping (DQ2/DQ8) POS NEG Ideally, proceed to Biopsy (gut or skin) to look for CD CD unlikely [1] Reeves, Glenn E.M. et al. Diagnostic accuracy of coeliac serological tests: a prospective study. European Journal of Gastroenterology & Hepatology.2006;18(5):

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