Molekulare Allergene: Ein entscheidender Schritt zu mehr Präzision in der Diagnostik und Therapie von Insektengiftallergien

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1 Molekulare Allergene: Ein entscheidender Schritt zu mehr Präzision in der Diagnostik und Therapie von Insektengiftallergien Prof. Dr. med. Markus Ollert Director, Department of Infection and Immunity, Luxembourg Institute of Health (LIH) House of BioHealth, Esch-sur-Alzette, Luxembourg Professor of Clinical Allergology, Department of Dermatology, Allergy Center and Odense Research Center for Anaphylaxis (ORCA), Odense University Hospital, University of Southern Denmark, Odense, Denmark

2 Hymenoptergiftallergie Anaphylaxie: Generalisierte Urtikaria Angioödem Blutdruckabfall Eingeschränkte Lungenfunktion Anaphylaktischer Schock/Herzstillstand häufigste Ursache für Anaphylaxie in Europa und USA Prävalenz: 2-4% (sige: 25-30%) Mortalität: ~ /Jahr/1 Mio.

3 Auslöser der Hymenopterengiftallergie

4 sige Component- Resolved Diagnosis* CRD *Komponenten-basierte Diagnostik

5 sige Component- Resolved Diagnosis* CRD sige sige *Komponenten-basierte Diagnostik

6 sige Kreuzreaktivität zwischen den Hymenopteren Differentialdiagnose CRD bei Hymenopterengiftallergie: Probleme, Lösungsvorschläge und neue Möglichkeiten *VIT = venom immunotherapy Auswahl der geeigneten Immuntherapie (VIT*) Sensitivitätsprobleme in der Diagnostik (z.b. Patienten mit Mastozytose) Risikoanalyse hinsichtlich der Erfolgsaussicht vor und während einer VIT ( companion diagnostics ) Evtl. zukünftig: Monitoring nach VIT Evtl. zukünftig: bessere Qualitätskontrolle der VIT

7 CRD in der Diagnostik der Hymenopterengiftallergie Risiko -Exposition -Geschlecht -Umwelt Verlust der immunologischen Toleranz sige Sensibilisierung (Klinische Latenzphase) Systemische Stich- Reaktion(en) Allergie- Diagnostik Start der VIT Patient mit Anaphylaxie- Risiko Tolerierte Stiche (Stichprovokation oder Feldstich mit/ohne systemische(r) Reaktion) Induktion von protektiver Toleranz durch VIT Normales Szenario: Ender der VIT nach 3-5 Jahren

8 CRD bei Hymenopterengiftallergie: Primärdiagnostik Risiko -Exposition -Geschlecht -Umwelt Verlust der immunologischen Toleranz sige Sensibilisierung (Klinische Latenzphase) Systemische Stich- Reaktion(en) Allergie- Diagnostik Start der VIT Patient mit Anaphylaxie- Risiko Tolerierte Stiche (Stichprovokation oder Feldstich mit/ohne systemische(r) Reaktion) Induktion von protektiver Toleranz durch VIT Normales Szenario: Ender der VIT nach 3-5 Jahren

9 CRD in der Diagnostik der Hymenopterengiftallergie Risiko Verlust der immunologischen Toleranz Systemische Stich- Reaktion(en) Systemische Reaktion bei Allergie- Stichprovokation oder Diagnostik Feldstich Start der VIT -Exposition -Geschlecht -Umwelt sige Sensibilisierung (Klinische Latenzphase) Patient mit Anaphylaxie- Risiko

10 CRD in der Diagnostik der Hymenopterengiftallergie Risiko Verlust der immunologischen Toleranz Systemische Stich- Reaktion(en) Systemische Reaktion bei Allergie- Stichprovokation oder Diagnostik Feldstich Start der VIT -Exposition -Geschlecht -Umwelt sige Sensibilisierung (Klinische Latenzphase) Patient mit Anaphylaxie- Risiko Fehlende Induktion einer protektiven Toleranz durch VIT

11 CRD in der Diagnostik der Hymenopterengiftallergie Risiko Verlust der immunologischen Toleranz Systemische Stich- Reaktion(en) Systemische Reaktion bei Allergie- Stichprovokation oder Diagnostik Feldstich Start der VIT -Exposition -Geschlecht -Umwelt? sige Sensibilisierung (Klinische Latenzphase) Patient mit Anaphylaxie- Risiko Fehlende Induktion einer protektiven Toleranz durch VIT

12 CRD bei Hymenopterengiftallergie: Companion Diagnostics* Risiko -Exposition -Geschlecht -Umwelt Verlust der immunologischen Toleranz sige Sensibilisierung (Klinische Latenzphase) Systemische Stich- Reaktion(en) Allergie- Diagnostik Start der VIT Patient mit Anaphylaxie- Risiko Tolerierte Stiche (Stichprovokation oder Feldstich mit/ohne systemische(r) Reaktion) Induktion von protektiver Toleranz durch VIT Normales Szenario: Ender der VIT nach 3-5 Jahren *begleitende Diagnostik für eine personalisierte Therapieentscheidung

13 CRD in der Diagnostik der Hymenopterengiftallergie Primärdiagnostik vor VIT* Spektrum und Relevanz der molekularen Allergene Molekulare Allergene und CCD* Reaktivität Diagnostische Sensitivität / Differentialdiagnostik Companion Diagnostics bei VIT *VIT = venom immunotherapy *CCD = cross-reactive carbohydrate determinants Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie

14 CRD in der Diagnostik der Hymenopterengiftallergie Primärdiagnostik vor VIT* Spektrum und Relevanz der molekularen Allergene Molekulare Allergene und CCD* Reaktivität Diagnostische Sensitivität / Differentialdiagnostik Companion Diagnostics bei VIT *VIT = venom immunotherapy *CCD = cross-reactive carbohydrate determinants Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie

15 Hymenopterengiftallergie Diagnostischer Algorithmus *IC = intracutaner Hauttest Anamnese Hauttest (Prick, IC*) sige (i1, i3, i77, i4) Serumtryptase sige (CCD, MUXF*) Zelluläre Testverfahren (BAT) sige (rapi m 1/rVes v 5+rVes v 1) Therapieentscheidung Erfolgsquote: VIT mit Bienengift : ~80% (~70-90%) VIT mit Wespengift: >90% (~80-95%) *MUXF = immunrelevanter CCD-Zucker *BAT = Basophilen- Aktivierungstest

16 Apis mellifera Allergene Allergene mit IUIS Code Apis mellifera 200 kda Api m kda Api m 5 70 kda Api m 8 60 kda Api m 9 Api m 9 49 kda Api m 3 45 kda Api m 2,7,11,12 17 kda 8 kda 3 kda Api m 1 Api m 6 Api m 4 Klonierte Bienengiftallergene % Molekular- Gewicht N-Glykosyl. Expression Api m 1 (Phospholipase A2) kda 1 + Api m 2 (Hyaluronidase) kda 2 + Api m 3 (Saure Phosphatase) 1 49 kda Api m 4 (Melittin) 50 3 kda 0 synth Api m 5 (Allergen C, Dipeptidylpeptidase) kda Api m 6 (Trypsin Inhibitor) kda 0 + Api m 7 (CUB Protease)? 39 kda Api m 8 (Carboxylesterase)? 70 kda 4 + Api m 9 (Carboxypeptidase)? ~ 60 kda Api m 10 (Icarapin)? ~ 55 kda Api m (MRJP-8)? ~ 45 kda 3 + Api m (MRJP-9)? ~ 45 kda Api m 12 (Vitellogenin)? ~ 200 kda 1 + Grunwald T et al., J Allergy Clin Immunol. 2006, 117: Seismann H et al., Mol Immunol 2010, 47: Blank S et al., J Immunol. 2010, 184: Blank S et al., Allergy 2011; 66: Blank S et al., Clin Exp Allergy 2012, 42: Michel Y et al., J Investig Allergol Clin Immunol. 2012; 22: Blank S et al., Protein Pept Lett 2011; 18: Blank S et al., PLoS One 2013; 8:e62009

17 Vespula vulgaris Allergene Vespula vulgaris Allergene mit IUIS Code 200 kda Ves v6 Klonierte Wespengiftallergene % Molekular- Gewicht N-Glykosyl. Expression 100 kda 45 kda 35 kda 25 kda Ves v3 Ves v2 Ves v1 Ves v5 Ves v 1 (Phospholipase A1) kda 0 + Ves v (Hyaluronidase) kda Ves v (Hyaluronidase) kda 2 + Ves v 3 (Dipeptidylpeptidase IV) kda 3 + Ves v 4 (CUB-Protease) n.d. 42 kda 2-4 (+) Ves v 5 (Antigen 5) kda 0 + Ves v 6 (Vitellogenin) n.d. 200 kda 1 + Blank S et al., J Immunol. 2010, 184: Blank S et al., PLoS One 2013; 8:e62009 Blank S et al., Clin Exp Allergy 2012, 42: Seismann H et al., Mol Immunol 2010, 47: Sturm G et al., J Allergy Clin Immunol 2011; 128:

18 Differenzierende Markerallergene Api m 1 Phospholipase A2 Api m 3 Saure Phosphatase Api m 4 Mellitin Phospholipase A1 Ves v 1 Api m 10 Icarapin Antigen 5 Ves v 5 Api m 2 Api m 5 Api m 12 Hyaluronidasen Dipeptidylpeptidasen Vitellogenine Ves v 2 Ves v 3 Ves v 6 Kreuzreaktive Allergene

19 Pediatr Allergy Immunol 2016;27(Suppl.23):1-236 Hymenopterengiftallergie Diagnostischer Algorithmus

20 Wespengiftallergie Diagnostischer Algorithmus * * *PW = Paper Wasp (Polistes spp.) *YJ = Yellow Jacket (Vespula spp.) Pediatr Allergy Immunol 2016;27(Suppl.23):1-236

21 Differenzierende Markerallergene Kreuzreaktive Allergene

22 Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 Apis mellifera Phospholipase A2 Saure Phosphatase Mellitin Icarapin Differenzierende Markerallergene Kreuzreaktive Allergene Polistes spp. Antigen 5 Dipeptidylpeptidasen Pol d 5 Pol d 1 Api m 2 Ves v 2a/b Api m 5 Ves v 3 Pol d 3 CCD Api m 12 Ves v 6 Hyaluronidasen Vitellogenine Vespula spp. Ves v 5 Ves v 1 Antigen 5 Phospholipase A1 MUXF Phospholipase A1

23 Differenzierende Markerallergene CCD: ja Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 Apis mellifera Phospholipase A2 Saure Phosphatase Mellitin Icarapin CCD: nein Kreuzreaktive Allergene Polistes spp. Dipeptidylpeptidasen Pol d 5 Api m 2 Ves v 2a/b Api m 5 Ves v 3 Pol d 3 Api m 12 Ves v 6 Hyaluronidasen Vitellogenine Vespula spp. Ves v 5 Antigen 5 CCD: ja Antigen 5 Pol d 1 CCD Ves v 1 Phospholipase A1 MUXF Phospholipase A1

24 sige Kreuzreaktivität zwischen den Hymenopteren Differentialdiagnose CRD bei Hymenopterengiftallergie: Probleme, Lösungsvorschläge und neue Möglichkeiten *VIT = venom immunotherapy Auswahl der geeigneten Immuntherapie (VIT*) Sensitivitätsprobleme in der Diagnostik (z.b. Patienten mit Mastozytose) Risikoanalyse hinsichtlich der Erfolgsaussicht vor und während einer VIT ( companion diagnostics ) Evtl. zukünftig: Monitoring nach VIT Evtl. zukünftig: bessere Qualitätskontrolle der VIT

25 sige Kreuzreaktivität zwischen den Hymenopteren Differentialdiagnose CRD bei Hymenopterengiftallergie: Probleme, Lösungsvorschläge und neue Möglichkeiten *VIT = venom immunotherapy Auswahl der geeigneten Immuntherapie (VIT*) Sensitivitätsprobleme in der Diagnostik (z.b. Patienten mit Mastozytose) Risikoanalyse hinsichtlich der Erfolgsaussicht vor und während einer VIT ( companion diagnostics ) Evtl. zukünftig: Monitoring nach VIT Evtl. zukünftig: bessere Qualitätskontrolle der VIT

26 Differenzierende Markerallergene CCD* Apis mellifera Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 (Phospholipase A2) (Saure Phosphatase) (Mellitin) (Icarapin) Vespula vulgaris Ves v 1 Ves v 5 (Phospholipase A1) (Antigen 5) CCD *CCD = cross-reactive carbohydrate determinants Kreuzreaktive Allergene Apis mellifera Vespula vulgaris Api m 2 (Hyaluronidasen) Ves v 2a/Ves v 2b Api m 5 (Dipeptidylpeptidasen) Ves v 3 Api m 12 (Vitellogenine) Ves v 6

27 Vermeidung von breit kreuzreaktiven, aber klinisch irrelevanten CCD* Epitopen durch die Herstellung und Anwendung von rekombinanten Hymenopterengiftallergenen SF9 / SF21 Zelllinien von keine CCD, aber intakte restliche Glykosylierung Core Glykosylierung in Insekten (MMF3F6: Api m 1) Spodoptera frugiperda (Heerwurm, ein Falter) *Cross-reactive carbohydrate determinants (CCD)

28 Cross-reactive carbohydrate determinants (CCD) MUXF Bromelain Meerrettich-Peroxidase Ascorbat-Oxidase Api m 1, Api m 3, Api m 10 Ves v 1, Ves v 5 Pol d 1, Pol d 5 * * *HBV = Honeybee venom (Bienengift) *YJV = Yellow Jacket venom (Vespula-Wespengift)

29 Differenzierende Markerallergene Api m 1 Ves v 1, Ves v 5 Apis mellifera Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 (Phospholipase A2) (Saure Phosphatase) (Mellitin) (Icarapin) Vespula vulgaris Ves v 1 Ves v 5 (Phospholipase A1) (Antigen 5) sige Assay verfügbar (1. Generation) Kreuzreaktive Allergene Apis mellifera Api m 2 (Hyaluronidasen) Vespula vulgaris Ves v 2a/Ves v 2b Api m 5 (Dipeptidylpeptidasen) Ves v 3 Api m 12 (Vitellogenine) Ves v 6

30 Hymenopterengift-Allergene Diagnostische Sensitivität Api m 1 Ves v 1, Ves v 5

31 Hymenopterengift-Allergene Diagnostische Sensitivität Api m 4 Api m 5 Api m 6 Api m 1 Ves v 1, Ves v 5 Ves v 3 Ves v 2 Ves v 6 Ves v 1 Api m 3 Api m 10 Api m % Api m 2 >95-100% Ves v 5 Hofmann et al., JACI 2011 Sturm et al., JACI 2011 Jakob et al., JACI 2012 Korosec et al., JACI 2012 Hofmann et al., AllergoJ 2011 Müller et al., AllergoJ 2011 Varga et al., AllergoJ 2011 Müller et al., Allergy 2012 Hofmann S.C. et al., JACI, 2011 Michel J et al., Allergy, 2016

32 Hymenopterengift-Allergene Diagnostische Sensitivität Api m 4 Api m 5 Api m 1, Api m 2, Api m 3, Api m 4, Api m 5, Api m 10 >92-98% Api m 1 Köhler J et al., JACI 2014 Cifuentes L et al., Allergy 2011/JACI 2014 Schuch A et al., unpublished Api m 3 Api m 10 Api m 2

33 Differenzierende Markerallergene Api m 1, Api m 2, Api m 3, Api m 5, Api m 10 Ves v 1, Ves v 5 Apis mellifera Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 (Phospholipase A2) (Saure Phosphatase) (Mellitin) (Icarapin) Vespula vulgaris Ves v 1 Ves v 5 (Phospholipase A1) (Antigen 5) sige Assay verfügbar (2. Generation) Kreuzreaktive Allergene Apis mellifera Api m 2 (Hyaluronidasen) Vespula vulgaris Ves v 2a/Ves v 2b Api m 5 (Dipeptidylpeptidasen) Ves v 3 Api m 12 (Vitellogenine) Ves v 6

34 Differenzierende Markerallergene CCD: ja Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 Apis mellifera Phospholipase A2 Saure Phosphatase Mellitin Icarapin CCD: nein Kreuzreaktive Allergene Polistes spp. Dipeptidylpeptidasen Pol d 5 Api m 2 Ves v 2a/b Api m 5 Ves v 3 Pol d 3 Api m 12 Ves v 6 Hyaluronidasen Vitellogenine Vespula spp. Ves v 5 Antigen 5 CCD: ja Antigen 5 Pol d 1 CCD Ves v 1 Phospholipase A1 MUXF Phospholipase A1

35 Differenzierende Markerallergene CCD: ja Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 Apis mellifera Phospholipase A2 Saure Phosphatase Mellitin Icarapin CCD: nein Kreuzreaktive Allergene Polistes spp. Dipeptidylpeptidasen Pol d 5 Api m 2 Ves v 2a/b Api m 5 Ves v 3 Pol d 3 Api m 12 Ves v 6 Hyaluronidasen Vitellogenine Vespula spp. Ves v 5 Antigen 5 CCD: ja Antigen 5 Pol d 1 CCD Ves v 1 Phospholipase A1 MUXF Phospholipase A1

36 Differenzierende Markerallergene CCD: ja Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 Apis mellifera Phospholipase A2 Saure Phosphatase Mellitin Icarapin CCD: nein Kreuzreaktive Allergene Polistes spp. Dipeptidylpeptidasen Pol d 5 Api m 2 Ves v 2a/b Api m 5 Ves v 3 Pol d 3 Api m 12 Ves v 6 Hyaluronidasen Vitellogenine Vespula spp. Ves v 5 Antigen 5 CCD: ja Antigen 5 Pol d 1 CCD Ves v 1 Phospholipase A1 MUXF Phospholipase A1

37 Differenzierende Markerallergene CCD: ja Api m 1 Api m 3 Api m 4 Api m 10 Apis mellifera Phospholipase A2 Saure Phosphatase Mellitin Icarapin CCD: nein Kreuzreaktive Allergene Polistes spp. Dipeptidylpeptidasen Pol d 5 Api m 2 Ves v 2a/b Api m 5 Ves v 3 Pol d 3 Api m 12 Ves v 6 Hyaluronidasen Vitellogenine Vespula spp. Ves v 5 Antigen 5 CCD: ja Antigen 5 Pol d 1 CCD Ves v 1 Phospholipase A1 MUXF Phospholipase A1

38 Identifizierung von neuen Polistes-Allergenen M 100 µg +DTT -DTT M 100 µg +DTT -DTT Ein immunoproteomischer Ansatz Polistes dominula Identifizierung im Immunoblot mit Patienten-IgE Schiener M,...Moreno-Aguilar C,... Ollert M, Blank S bisher unveröffentlichte Daten

39 Identifizierung von neuen Polistes-Allergenen Identifizierung und rekombinante Expression von Pol d 3 als neues Dipeptidylpeptidase IV (DPP IV)-Allergen im Polistes dominula-gift Standard, Pol d 3, Api m 5, Ves v 3, S, Pol g Gift, Api m Gift, Vespula Gift Pol d 3 Api m 5 Ves v 3 Anti-Api m 5 (mono) Galanthus nivalis lectin (Glykcosylierung) Schiener M,...Moreno-Aguilar C,... Ollert M, Blank S bisher unveröffentlichte Daten Recombinante DPP IV

40 Identifizierung von neuen Polistes-Allergenen PDV Polistes dominula Gift (venom) YJV Yellow Jacket Gift (venom) (Vespula spp.) HBV Honey bee venom (Bienengift) sige-reaktivität von rekombinantem Pol d 3 im Vergleich zu den homologen DPP IV*-Allergenen Api m 5 and Ves v 3 Schiener M,...Moreno-Aguilar C,... Ollert M, Blank S bisher unveröffentlichte Daten *DPP IV = Dipeptidylpeptidase IV

41 sige Kreuzreaktivität zwischen den Hymenopteren Differentialdiagnose CRD bei Hymenopterengiftallergie: Probleme, Lösungsvorschläge und neue Möglichkeiten *VIT = venom immunotherapy Auswahl der geeigneten Immuntherapie (VIT*) Sensitivitätsprobleme in der Diagnostik (z.b. Patienten mit Mastozytose) Risikoanalyse hinsichtlich der Erfolgsaussicht vor und während einer VIT ( companion diagnostics ) Evtl. zukünftig: Monitoring nach VIT Evtl. zukünftig: bessere Qualitätskontrolle der VIT

42 Patienten mit Mastozytose und Hymenopterengiftallergie Diese Patienten haben ein höheres Risiko erneut eine schwere anaphylaktische Reaktion nach Beendigung der VIT* zu erleiden Die Erfolgsquote der VIT mit Wespengift liegt bei <70% im Vergleich zu >90% bei VIT-Patienten ohne Mastozytose/Mastzellerkrankung Die Diagnostik mit klassischen Methoden ist schwierig (sige und Hauttest Sensitivität niedriger) Mehr Nebenwirkungen unter VIT Eine lebenslange VIT wird in vielen Fällen empfohlen *VIT = venom immunotherapy

43 Tryptase im Serum Patienten mit Mastozytose und Hymenopterengiftallergie Serum tryptase [ng/ml] sige Ves v 1 Ves v 5 Hymenopterengift-allergische Patienten mit Mastozytose und/oder erhöhter basaler Tryptase (n=53) CMC: 9 SMC: 17 MMAS: 1 etryptase: 26 Hymenopterengift-allergische Kontrollpatienten (n=27) Michel J. et al., Allergy, 71(5):651-60; 2016 Mastozytose (n=53) Hymenopterengift-allergische Kontrollpatienten (n=27)

44 Patienten mit Mastozytose und Hymenopterengiftallergie Tryptase im Serum Diagnostische Sensitivität Serum tryptase [ng/ml] sige Ves v 1 Ves v 5 Hymenopterengift-allergische Patienten mit Mastozytose und/oder erhöhter basaler Tryptase (n=53) CMC: 9 SMC: 17 MMAS: 1 etryptase: 26 Hymenopterengift-allergische Kontrollpatienten (n=27) Michel J. et al., Allergy, 71(5):651-60; 2016 Mastozytose (n=53) Hymenopterengift-allergische Kontrollpatienten (n=27)

45 sige Kreuzreaktivität zwischen den Hymenopteren Differentialdiagnose CRD bei Hymenopterengiftallergie: Probleme, Lösungsvorschläge und neue Möglichkeiten *VIT = venom immunotherapy Auswahl der geeigneten Immuntherapie (VIT*) Sensitivitätsprobleme in der Diagnostik (z.b. Patienten mit Mastozytose) Risikoanalyse hinsichtlich der Erfolgsaussicht vor und während einer VIT ( companion diagnostics ) Evtl. zukünftig: Monitoring nach VIT Evtl. zukünftig: bessere Qualitätskontrolle der VIT

46 CRD in der Diagnostik der Hymenopterengiftallergie Primärdiagnostik vor VIT* Spektrum und Relevanz der molekularen Allergene Molekulare Allergene und CCD* Reaktivität Diagnostische Sensitivität / Differentialdiagnostik Companion Diagnostics bei VIT *VIT = venom immunotherapy *CCD = cross-reactive carbohydrate determinants Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie

47 Stichprovokationstest Therapiekontrolle bei VIT 5 Tage 6-18 Monate 3-5 Jahre

48 Stichprovokationstest Therapiekontrolle bei VIT 5 Tage 6-18 Monate 3-5 Jahre

49 Nachweis von Bienengiftallergenen mit monoklonalen IgE-Antikörpern Natürliches Bienengift Diagnostischer Giftextrakt Therapeutische Giftextrakte 1-3 Blank et al. - Allergen composition of therapeutic and diagnostic venom preparations as assessed by monoclonal human IgE antibodies. Abstract 21; ISMA Munich Blank S et al., Allergy 2011; 66:

50 Induktion von sigg4 unter VIT mit Bienengiftextrakt Ratio von IgG4 gegen individuelle Allergene unter VIT / vor VIT Insuffiziente IgG4 Induktion Component resolution reveals additional major allergens in bee venom allergic patients Köhler J et al., JACI 2014

51 Induktion von sigg4 unter VIT mit Bienengiftextrakt Ratio von IgG4 gegen individuelle Allergene unter VIT / vor VIT HBV (i1) rapi m 1 rapi m 3 rapi m 10 sigg 4 (mg A /L) < < < ns ns ns below detection limit: 10x 2x 1x 16x 1x 4x 1x 20x 16x 4x 1x 31x 18x 9x 7x responder non responder responder non responder responder non responder responder non responder Prior to VIT During VIT Predominant Api m 10 sensitization as risk factor for treatment failure in honey bee venom immunotherapy Frick M et al., JACI 2016 Insuffiziente IgG4 Induktion Component resolution reveals additional major allergens in bee venom allergic patients Köhler J et al., JACI 2014

52 Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie HBV (i1) rapi m 1 rapi m ns ns 100 sige (ku A /L) x 28x 10x responder (n=79) non-responder (n=36) rapi m 3 rapi m 5 rapi m ns ns sige (ku A /L) x 8x 21x 3x 1 3 x 0.01 Predominant Api m 10 sensitization as risk factor for treatment failure in honey bee venom immunotherapy Frick M et al., JACI 2016

53 Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie HBV (i1) rapi m 1 rapi m ns ns 100 sige (ku A /L) x 28x 10x responder (n=79) non-responder (n=36) rapi m 3 rapi m 5 rapi m ns ns sige (ku A /L) x 8x 21x 3x 1 3 x 0.01 Predominant Api m 10 sensitization as risk factor for treatment failure in honey bee venom immunotherapy Frick M et al., JACI 2016

54 Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie 100 ROC Api m 10 sige HBV (i1) rapi m 1 rapi m ns ns Api m 10 sige > 0.35 KU A /L (spec 34.2%, sens 83.3%) sige (ku A /L) sige (ku A /L) ns x responder (n=79) ns 28x non-responder (n=36) x rapi m 3 rapi m 5 rapi m 10 Sensitivity [%] Api m 10 sige = 1.82 KU A /L (spec 70.9%, sens. 69.4%) x 8x 21x 3x 1 3 x 20 Predominant Api m 10 sensitization as risk factor for treatment failure in honey bee venom immunotherapy Frick M et al., JACI Api m 10 sige = KU A /L (spec > 95%, sens 8.4%) Specificity [%]

55 Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie HBV (i1) rapi m 1 rapi m ns ns 100 sige (ku A /L) x 28x 10x responder (n=79) non-responder (n=36) rapi m 3 rapi m 5 rapi m ns ns sige (ku A /L) x 8x 21x 3x 1 3 x 0.01 Predominant Api m 10 sensitization as risk factor for treatment failure in honey bee venom immunotherapy Frick M et al., JACI 2016

56 Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie HBV (i1) rapi m 1 rapi m ns ns 100 sige (ku A /L) x 28x 10x responder (n=79) non-responder (n=36) rapi m 3 rapi m 5 rapi m ns ns sige (ku A /L) x 8x 21x 3x 1 3 x 0.01 Predominant Api m 10 sensitization as risk factor for treatment failure in honey bee venom immunotherapy Frick M et al., JACI 2016

57 Allergenkonzentration in therapeutischen VIT Extrakten Hypothese

58 Hypothese Risiko hoch Allergenkonzentration in therapeutischen VIT Extrakten Risiko niedrig Allergen B Allergen A Allergen C Risiko für eine individuelle sige- Allergenreaktivität mit dem Versagen einer VIT assoziiert zu sein

59 Evidenz sige Risk hoch Api m 10 (Api m 3) Risiko niedrig Other Api m? Api m 1, 2, 4, 5 Risiko für eine individuelle sige- Allergenreaktivität mit dem Versagen einer VIT assoziiert zu sein

60 Evidenz sige Risk hoch Api m 10 (Api m 3) Risiko niedrig Other Api m? VIT erfolgreich VIT NICHT erfolgreich Api m 1, 2, 4, 5 Risiko für eine individuelle sige- Allergenreaktivität mit dem Versagen einer VIT assoziiert zu sein

61 Bedeutung von Api m 3 und 10: Fallstudie Therapieversagen unter VIT mit Bienengiftextrakt bei erhöhter Tryptase (USZ, Zürich) Folgende Analyse von Patientenserum wurde durchgeführt: 1) Zeitpunkt der Stichprovokation rapi m 1 rapi m 2 rapi m 3 rapi m 4 rapi m 10 rves v 1 rves v 5 IgE ku/l 89.2 > <0.10 IgG4 mg/l >50,000 7, >50, Resultat: Keine Induktion von protektivem IgG4 gegen Api m 3 and Api m 10 trotz suffizienter paralleler Induktion von IgG4 gegen Api m 1, Api m 2, and Api m 4 (IgG4 Assay cut-off: 200 mg/l). rapi m 1 rapi m 2 rapi m 3 rapi m 4 rapi m 10 rves v 1 rves v 5 Vergleichsmessungen bei einem geschützten Patienten IgE ku/l IgG4 mg/l >50,000 15,190 19,320 >50,000 1, Daten wurden in Kollaboration mit Prof. Schmid-Grendelmeier, Universitäts Spital Zürich, CH, erhoben

62 Bedeutung von Api m 3 und 10: Fallstudie Therapieversagen unter VIT mit Bienengiftextrakt bei erhöhter Tryptase (USZ, Zürich) Folgende Analysen von Patientenseren wurden durchgeführt: 1) Zeitpunkt der Stichprovokation; 2) 4 Wochen nach Stichprovokation; 3) 6 Monate nach Beginn der modifizierten VIT mit 300 mg HBV* plus Omalizumab (OMZ) rapi m 1 rapi m 2 rapi m 3 rapi m 4 rapi m 5 rapi m 10 Stichprovokation IgE ku/l 89.2 > IgG4 mg/l >50,000 7, >50,000 1, IgG4 mg/l >50,000 7, >50,000 2, sige sigg4 IgG4 mg/l >50,000 10,640 1,716 >50,000 3,834 < Modifiziertes Erhaltungsprotokoll *HBV = Honeybee venom (Bienengift) Daten wurden in Kollaboration mit Prof. Schmid-Grendelmeier, Universitäts Spital Zürich, CH, erhoben

63 Bedeutung von Api m 3 und 10: Fallstudie Therapieversagen unter VIT mit Bienengiftextrakt bei erhöhter Tryptase (USZ, Zürich) Folgende Analysen von Patientenseren wurden durchgeführt: 1) Zeitpunkt der Stichprovokation; 2) 4 Wochen nach Stichprovokation; 3) 6 Monate nach Beginn der modifizierten VIT mit 300 mg HBV* plus Omalizumab (OMZ) rapi m 1 rapi m 2 rapi m 3 rapi m 4 rapi m 5 rapi m 10 Stichprovokation 4 Wochen nach Stichprovokation IgE ku/l 89.2 > IgG4 mg/l >50,000 7, >50,000 1, IgG4 mg/l >50,000 7, >50,000 2, IgG4 mg/l >50,000 10,640 1,716 >50,000 3,834 < sige sigg4 Modifiziertes Erhaltungsprotokoll *HBV = Honeybee venom (Bienengift) Daten wurden in Kollaboration mit Prof. Schmid-Grendelmeier, Universitäts Spital Zürich, CH, erhoben

64 Bedeutung von Api m 3 und 10: Fallstudie Therapieversagen unter VIT mit Bienengiftextrakt bei erhöhter Tryptase (USZ, Zürich) Folgende Analysen von Patientenseren wurden durchgeführt: 1) Zeitpunkt der Stichprovokation; 2) 4 Wochen nach Stichprovokation; 3) 6 Monate nach Beginn der modifizierten VIT mit 300 mg HBV* plus Omalizumab (OMZ) rapi m 1 rapi m 2 rapi m 3 rapi m 4 rapi m 5 rapi m 10 Stichprovokation 4 Wochen nach Stichprovokation 6 Monate nach Beginn der VIT mit 300 mg HBV + OMZ *HBV = Honeybee venom (Bienengift) IgE ku/l 89.2 > IgG4 mg/l >50,000 7, >50,000 1, IgG4 mg/l >50,000 7, >50,000 2, IgG4 mg/l >50,000 10,640 1,716 >50,000 3,834 < Daten wurden in Kollaboration mit Prof. Schmid-Grendelmeier, Universitäts Spital Zürich, CH, erhoben sige sigg4 Modifiziertes Erhaltungsprotokoll

65 sige *VIT = venom immunotherapy Kreuzreaktivität zwischen den Hymenopteren Differentialdiagnose CRD bei Hymenopterengiftallergie: Was kann schon jetzt oder in Zukunft besser gelöst warden? Auswahl der geeigneten Immuntherapie (VIT*) Sensitivitätsprobleme in der Diagnostik (z.b. Patienten mit Mastozytose) Risikoanalyse hinsichtlich der Erfolgsaussicht vor und während einer VIT ( companion diagnostics ) Zukünftig: Monitoring nach VIT Zukünftig: bessere Qualitätskontrolle der VIT

66 Kollaborationspartner: Charlotte Gotthard Mørtz, Henrik Fomsgaard Kjaer, Carsten Bindslev-Jensen Simon Blank, Maximilian Schiener, Carsten Schmidt-Weber Ulf Darsow, Johannes Ring, Jana Michel, Knut Brockow, Tilo Biedermann Thomas Grunwald, Reinhard Bredehorst, Edzard Spillner Carmen Moreno, Pilar Serrano Peter Schmid-Grendlmeier Thilo Jakob

67 WEBINAR Molekulare Allergene: Ein entscheidender Schritt zu mehr Präzision in der Diagnostik und Therapie von Insektengiftallergien Department of Infection and Immunity House of BioHealth 29, rue Henri Koch L-4354 Esch-sur-Alzette Luxembourg Department of Dermatology, Allergy Center and Odense Research Center for Anaphylaxis (ORCA), Odense University Hospital, Odense Denmark