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

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Transkript:

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

Hymenoptergiftallergie Anaphylaxie: Generalisierte Urtikaria Angioödem Blutdruckabfall Eingeschränkte Lungenfunktion Anaphylaktischer Schock/Herzstillstand 2.-3.-häufigste Ursache für Anaphylaxie in Europa und USA Prävalenz: 2-4% (sige: 25-30%) Mortalität: ~0.2-0.5/Jahr/1 Mio.

Auslöser der Hymenopterengiftallergie

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Apis mellifera Allergene Allergene mit IUIS Code Apis mellifera 200 kda Api m 13 100 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) 10-12 17 kda 1 + Api m 2 (Hyaluronidase) 1-3 45 kda 2 + Api m 3 (Saure Phosphatase) 1 49 kda 2-3 + Api m 4 (Melittin) 50 3 kda 0 synth Api m 5 (Allergen C, Dipeptidylpeptidase) 1 105 kda 5-7 + Api m 6 (Trypsin Inhibitor) 1-2 8 kda 0 + Api m 7 (CUB Protease)? 39 kda 2-4 + Api m 8 (Carboxylesterase)? 70 kda 4 + Api m 9 (Carboxypeptidase)? ~ 60 kda 4-5 + Api m 10 (Icarapin)? ~ 55 kda 2-4 + Api m 11.0101 (MRJP-8)? ~ 45 kda 3 + Api m 11.0201 (MRJP-9)? ~ 45 kda 6-8 + Api m 12 (Vitellogenin)? ~ 200 kda 1 + Grunwald T et al., J Allergy Clin Immunol. 2006, 117: 848-854 Seismann H et al., Mol Immunol 2010, 47: 799-808 Blank S et al., J Immunol. 2010, 184: 5403-5413 Blank S et al., Allergy 2011; 66: 1322-1329 Blank S et al., Clin Exp Allergy 2012, 42: 976-985 Michel Y et al., J Investig Allergol Clin Immunol. 2012; 22:476-84 Blank S et al., Protein Pept Lett 2011; 18: 415-422 Blank S et al., PLoS One 2013; 8:e62009

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) 6-14 35 kda 0 + Ves v 2.0101 (Hyaluronidase) 1-3 42 kda 2-4 + Ves v 2.0201 (Hyaluronidase) 1-3 42 kda 2 + Ves v 3 (Dipeptidylpeptidase IV) 1 100 kda 3 + Ves v 4 (CUB-Protease) n.d. 42 kda 2-4 (+) Ves v 5 (Antigen 5) 5-10 25 kda 0 + Ves v 6 (Vitellogenin) n.d. 200 kda 1 + Blank S et al., J Immunol. 2010, 184: 5403-5413 Blank S et al., PLoS One 2013; 8:e62009 Blank S et al., Clin Exp Allergy 2012, 42: 976-985 Seismann H et al., Mol Immunol 2010, 47: 799-808 Sturm G et al., J Allergy Clin Immunol 2011; 128: 247-248

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

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

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

Differenzierende Markerallergene Kreuzreaktive Allergene

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

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

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

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

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

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)

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)

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

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

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 1 55-88% 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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)

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)

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

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

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

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

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 2010 - Munich Blank S et al., Allergy 2011; 66: 1322-1329

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

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) 100 10 1 0.1 0.01 0.001 < 0.0001 < 0.0001 < 0. 0.0 ns ns 0.0002 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

Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie HBV (i1) rapi m 1 rapi m 2 1000 0.0389 ns ns 100 sige (ku A /L) 10 1 0.1 0.01 11x 28x 10x responder (n=79) non-responder (n=36) rapi m 3 rapi m 5 rapi m 10 100 ns ns 0.0016 sige (ku A /L) 10 1 0.1 23x 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

Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie HBV (i1) rapi m 1 rapi m 2 1000 0.0389 ns ns 100 sige (ku A /L) 10 1 0.1 0.01 11x 28x 10x responder (n=79) non-responder (n=36) rapi m 3 rapi m 5 rapi m 10 100 ns ns 0.0016 sige (ku A /L) 10 1 0.1 23x 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

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 2 1000 0.0389 ns ns Api m 10 sige > 0.35 KU A /L (spec 34.2%, sens 83.3%) sige (ku A /L) 100 10 1 80 sige (ku A /L) 0.1 0.01 100 ns 10 1 0.1 11x responder (n=79) ns 28x non-responder (n=36) 0.0016 10x rapi m 3 rapi m 5 rapi m 10 Sensitivity [%] 60 40 Api m 10 sige = 1.82 KU A /L (spec 70.9%, sens. 69.4%) 0.01 23x 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 2016 0 0 Api m 10 sige = 26.55 KU A /L (spec > 95%, sens 8.4%) 20 40 60 80 100 100 - Specificity [%]

Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie HBV (i1) rapi m 1 rapi m 2 1000 0.0389 ns ns 100 sige (ku A /L) 10 1 0.1 0.01 11x 28x 10x responder (n=79) non-responder (n=36) rapi m 3 rapi m 5 rapi m 10 100 ns ns 0.0016 sige (ku A /L) 10 1 0.1 23x 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

Molekulare sige-signaturen als Hinweis für ein mögliches Versagen der VIT bei Bienengiftallergie HBV (i1) rapi m 1 rapi m 2 1000 0.0389 ns ns 100 sige (ku A /L) 10 1 0.1 0.01 11x 28x 10x responder (n=79) non-responder (n=36) rapi m 3 rapi m 5 rapi m 10 100 ns ns 0.0016 sige (ku A /L) 10 1 0.1 23x 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

Allergenkonzentration in therapeutischen VIT Extrakten Hypothese

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

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

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

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 >100 1.85 9.94 10.5 3.09 <0.10 IgG4 mg/l >50,000 7,285 272 >50,000 241 922 273 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 1.6 15.9 0.22 2.3 2.42 1.35 16.2 IgG4 mg/l >50,000 15,190 19,320 >50,000 1,800 2493 5443 Daten wurden in Kollaboration mit Prof. Schmid-Grendelmeier, Universitäts Spital Zürich, CH, erhoben

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 tt.mm.jj @ Stichprovokation IgE ku/l 89.2 >100 1.85 9.94 9.9 10.5 11.06.13 IgG4 mg/l >50,000 7,285 272 >50,000 1,890 241 11.06.13 IgG4 mg/l >50,000 7,692 339 >50,000 2,470 533 07.07.13 sige sigg4 IgG4 mg/l >50,000 10,640 1,716 >50,000 3,834 <200 10.01.14 Modifiziertes Erhaltungsprotokoll *HBV = Honeybee venom (Bienengift) Daten wurden in Kollaboration mit Prof. Schmid-Grendelmeier, Universitäts Spital Zürich, CH, erhoben

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 tt.mm.jj @ Stichprovokation 4 Wochen nach Stichprovokation IgE ku/l 89.2 >100 1.85 9.94 9.9 10.5 11.06.13 IgG4 mg/l >50,000 7,285 272 >50,000 1,890 241 11.06.13 IgG4 mg/l >50,000 7,692 339 >50,000 2,470 533 07.07.13 IgG4 mg/l >50,000 10,640 1,716 >50,000 3,834 <200 10.01.14 sige sigg4 Modifiziertes Erhaltungsprotokoll *HBV = Honeybee venom (Bienengift) Daten wurden in Kollaboration mit Prof. Schmid-Grendelmeier, Universitäts Spital Zürich, CH, erhoben

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 tt.mm.jj @ 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 >100 1.85 9.94 9.9 10.5 11.06.13 IgG4 mg/l >50,000 7,285 272 >50,000 1,890 241 11.06.13 IgG4 mg/l >50,000 7,692 339 >50,000 2,470 533 07.07.13 IgG4 mg/l >50,000 10,640 1,716 >50,000 3,834 <200 10.01.14 Daten wurden in Kollaboration mit Prof. Schmid-Grendelmeier, Universitäts Spital Zürich, CH, erhoben sige sigg4 Modifiziertes Erhaltungsprotokoll

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

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

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 markus.ollert@lih.lu Department of Dermatology, Allergy Center and Odense Research Center for Anaphylaxis (ORCA), Odense University Hospital, Odense Denmark