Vorteile der Komponentendiagnostik

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1 Vorteile der Komponentendiagnostik Dr. Christian Lupinek Inst. f. Pathophysiologie und Allergieforschung Medizinische Universität Wien 8. Wiener Komponentenschule 2. September 2016

2 Diagnose der Typ I Allergie Allergenextrakte Anamnese Serologie und Provokationstests ASIT? Allergenmoleküle (=Komponenten) Allergenvermeidung? (Notfall-) Medikation?

3 Woraus bestehen Allergenextrakte? Allergenquelle Allergenextrakt nicht-allergene Komponenten Allergene

4 Probleme in der Diagnostik mit Allergenextrakten Die Extrakte variieren bzgl. Allergengehalt. Wichtige Allergene können fehlen oder in nur sehr geringen Mengen vorhanden sein. Sie enthalten viele unbestimmte Bestandteile. Kontamination mit Allergenen aus anderen Allergenquellen ist möglich. Neue Richtlinien für die Zulassung von SPT- Testlösungen manche Extrakte nicht mehr verfügbar.

5 SPT Ergebnisse mit verschiedenen Extrakten unterscheiden sich zum Teil erheblich Zusammenfassung der Hauttestergebnisse von 10 Gräserpollenallergikern M. Focke et al., Clin Exp Allergy, 2008

6 Jeder Patient ist anders Sens.profile von 10 Gräserpollenallergikern R. Valenta et al., Clin Exp Allergy, 1999

7 Was ist Komponentendiagnostik? Diagnose mit Allergenextrakt Komponentendiagnostik mit rekombinanten Allergenen Identifikation der Allergenquelle Identifikation des krankheitsauslösenden Moleküls

8 Was ist Komponentendiagnostik? Charakterisierung von Allergenen 2. Herstellung rekombinanter Allergene 3. Messen von allergenspezifischen Antikörpern

9 Haupt- und Nebenallergene Hauptallergene bei >50% der Patienten IgE nachweisbar z.b. Birkenpollen: Bet v 1 Gräserpollen: Phl p 1, Phl p 4, Phl p 5, Phl p 6 Nebenallergene bei 50% der Patienten IgE nachweisbar oft verantwortlich für Kreuzreaktionen z.b. Profiline: Bet v 2 (Birke) Phl p 12 (Gräser)

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11 Kreuzreaktive Allergene Grundlage: Antikörper, die gegen ein bestimmtes Allergen gerichtet sind, erkennen ein ähnliches Protein einer anderen Allergenquelle. IgE Kreuzreaktivität ist dafür verantwortlich, dass es IgE Reaktivität zwischen verschiedenen Allergenquellen gibt. Beispiele: Profilin: Ca 2+ -bindende Allergene: Bet v 2 (Birke), Phl p 12 (Gräser) Bet v 4 (Birke), Phl p 7 (Gräser)

12 Kreuzreaktion von Bet v 1, dem Hauptallergen der Birke, mit Allergenen aus anderen Allergenquellen L. Kazemi-Shirazi et al., Int Arch Allergy Immunol, 2002

13 Profiline sind kreuzreaktive Moleküle in vielen eukaryotischen Zellen L. Kazemi-Shirazi et al., Int Arch Allergy Immunol, 2002

14 Markerallergene Spezies-spezifische Markerallergene Kreuzreaktive Markerallergene Genuine Sensibilisierung gegen eine spezielle Allergenquelle Kreuzsensibilisierung L. Kazemi-Shirazi et al., Int Arch Allergy Immunol, 2002

15 Markerallergene in Bäumen, Gräsern und Unkräutern

16 Worin unterscheiden sich Testsysteme für die serologische Allergiediagnostik? 1) Extrakt- vs. Komponentenbasierte Tests. 2) Singleplex vs. Multiplex Technologien. 3) Menge an immobilisiertem Allergen.

17 Singleplex Tests zur Detektion von Allergenspezifischem IgE und IgG Überschuss an immobilisiertem Allergen keine Kompetition zwischen Allergenspezifischem IgE und IgG, nahezu vollständige Bindung des spez. IgE

18 Multiplex Tests zur Detektion von Allergenspezifischem IgE und IgG Allergen-Microarray Gereinigte Allergenmoleküle R. Hiller et al., FASEB J, 2002

19 Multiplex Tests zur Detektion von Allergenspezifischem IgE und IgG 1. Sensibilisierungs- Profil 2. Intensität der Signale (festgelegt durch Affinität und Konzentration der Antikörper) 3. Detektion von verschiedenen Isotypen, Kompetition zw. Antikörpern versch. Isotypen, die an das selbe Epitop binden

20 Beispiel: Patient mit RC von Frühling bis Herbst Alternaria Mugwort Ragweed Plane Grass Birch tree Ash Allergie gegen Birke ± Esche ± Platane ± Gräser ± Alternaria ± Beifuß ± Ambrosia? Quelle:

21 Microarray-Ergebnisse entschlüsseln komplexe Sensibilisierungsprofile

22 Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016 Erste Anzeichen von AD mit 3 Monaten, Exazerbation nach Konsum von Milch (Kuh, Ziege), rohem Gemüse und Früchten, Hühnerfleisch, Hühnerei, Soya und Weizen Bis zum 4. LJ permanenter, jedoch milder Verlauf, dann schwere Exazerbation (Auslöser unklar) Seither schwere, permanente Symptome system. und topische Corticosteroide in steigender Dosis, Antihistaminika, nur kurzfristige Effekte 5. LJ: weitere Verschlechterung der AD erstmals Allergiediagnostik Vladimir E., 6 Jahre alt E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016

23 MAST test (multipleallergosorbent allergy testing, Hitachi, USA) Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016

24 Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016 Therapieumstellung: Gabe von Ciclosporin (75mg/d) moderate Wirksamkeit Dosissteigerung (100mg/d) Schwere Herpes Simplex Eruption Gabe von Aciclovir, Ciclosporin zwischenzeitlich gestoppt Ernährung: Seit dem 4. LJ stark eingeschränkte Diät (Schweinefleisch, Buchweizen, gekochtes Gemüse) Im 4. LJ schweres Angioödem und Urtikaria nach Verzehr von Schweinefleisch, welches in Erbsensuppe gekocht wurde E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016

25 Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016 E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016

26 Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016 ISAC Zusammenfassung: Sens. gegen bestimmte Nahrungsmittel Hühnerei: Gal d 1, 2, 3 Kuhmilch: Bos d 4, 5, 8 Speicherproteine versch. Nüsse Erdnuss: Ara h 1, 2, 3, 6 Soya: Gly m 5, 6 Weizen: Tri a 11, 14, 19 Keine/schwache Sens. gegen Fisch, Rindfleisch, Schweinefleisch, Hühnerfleisch, Shrimps Sens. gegen LTP (inkl. Weizen-LTP) Respiratorische Allergene: nur Bet v 1, Asp f 6, Hev b 1 und 6 E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016

27 Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016 Therapieumstellung: Ciclosporin gestoppt Nur topische Therapie (Corticosteroide, Hautpflege) und Antihistaminika Ernährung mit Aminosäurepräparation (Neocate) schrittweise Nahrungsmittel, die im ISAC negativ bzw. nur schwach pos. waren, in die Diät wieder eingeführt (Fisch, Hühnerfleisch, Schweinefleisch, Rindfleisch, Erdäpfel, Reis) Rasche Besserung der Hautsymptomatik, seither keine Exazerbationen E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016

28 Multiplex Tests zur Detektion von Allergenspezifischem IgE und IgG 1. Sensibilisierungs- Profil 2. Intensität der Signale (festgelegt durch Affinität und Konzentration der Antikörper) 3. Detektion von verschiedenen Isotypen, Kompetition zw. Antikörpern versch. Isotypen, die an das selbe Epitop binden

29 Monitoring der Allergen-spezifischen Immuntherapie Allergen-spezifische Immuntherapie (AIT) Unzureichende Immunantwort auf die Impfung? Keine klinische Verbesserung Sehr hoher Ausgangswert des spez. IgE vor Beginn der AIT? Keine Immunantwort auf bestimmte Allergene? Zusammensetzung der Vakzine?

30 Monitoring der Allergen-spezifischen Immuntherapie Blockierende Antikörper

31 Monitoring der Allergen-spezifischen Immuntherapie Blockierende Antikörper Extrakt-basierte IgG- Serologie Komponenten-basierte IgG-Serologie (ImmunoCAP) S. Flicker et al., Int Arch Allergy Immunol, 2003

32 Serologische Tests mit Allergenüberschuss C. Lupinek et al., Curr Treat Options Allergy, 2016

33 Serologische Tests mit geringen Allergenmengen

34 Microarrays detektieren blockierende Antikörper Geringer Titer blockierender Antikörper Hoher Titer blockierender Antikörper Microarray ImmunoCAP C. Lupinek et al., Curr Treat Options Allergy, 2016

35 Menge inkorporierter Allergenmoleküle C. Lupinek et al., Curr Treat Options Allergy, 2016

36 Patient 1 SCIT (Birke and Gräser) Bet v 1 t1 ( ) t2 ( ) t3 ( ) IgE Grass IgG 1 Egg IgG 4

37 Patient 2 SCIT (Birke und Gräser) Bet v 1 Cyn d 1 t1 ( ) t2 ( ) t3 ( ) IgE Grass Milk IgG 1 Egg IgG 4

38 Patient 3 SCIT (Gräser) Bet v 1 t1 ( ) t2 ( ) t3 ( ) IgE Grass IgG 1 IgG 4 Egg

39 Komponentenbasierte Diagnostik liefert wertvolle diagnostische Informationen Erstellung eines individuellen Sensibilisierungsprofils des Patienten DD: Ko-Sensibilisierung Kreuz-Sensibilisierung Größere Treffsicherheit bei der Indikationsstellung für eine Immuntherapie Verlaufskontrolle der Immuntherapie

40 Der MeDALL-Chip The MeDALL microarray comprises 176 different allergens Calibrated for detection of allergen-specific IgE, IgG, IgG 4 and IgA

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42 ISU ISU 150 Hohe Sensitivität des MeDALL- Chips für IgE IgE-concentration (ng/ml) IgE-concentration (ng/ml) 0.1UA/ml 0.24ng/ml

43 ISU-G ISU-G 200 Hohe Sensitivität des MeDALL- Chips für IgG IgG-concentration (ng/ml) IgG-concentration (ng/ml)

44 Birth cohorts analysed using the MeDALL- Chip Until now, 8750 sera were analysed - analysed - pending

45 Sensitisation to PR-10 proteins as a model for the prediction of allergic diseases M. Westman et al., J Allergy Clin Immunol, 2014

46 Danksagung Dept. of Pathophysiology and Allergy Research, Medical University of Vienna Rudolf Valenta Eva Wollmann Renata Kiss Sandra Pahr Alexandra Baar Yvonne Resch MeDALL Coordinators Jean Bousquet Josep M. Antó Delphine Smagghe Phadia Multiplexing/Thermo Fisher Scientific, Uppsala, Sweden Thomas Schlederer Daniel Ebner Christian Harwanegg Partners from MeDALL birthcohorts BAMSE (Karolinska Institute, Stockholm, Sweden): Magnus Wickman Marianne van Hage Inger Kull Niklas Andersson ECA (Oslo, Norway) PIAMA (Netherlands) ROBBIC (Rome and Bologna, Italy) EGEA (France) BiB (Bradford, England) INMA (Catalonia, Spain)