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Vorteile der Komponentendiagnostik
Dr. Christian Lupinek
Inst. f. Pathophysiologie und Allergieforschung
Medizinische Universität Wien
8. Wiener Komponentenschule
2. September 2016
Diagnose der Typ I Allergie
Allergen- extrakte
Serologie und Provokationstests
Allergen- moleküle (=Kompo-nenten)
Anamnese
ASIT? Allergen-vermeidung?
(Notfall-) Medikation?
Woraus bestehen Allergenextrakte?
Allergenquelle Allergenextrakt nicht-allergene Komponenten
Allergene
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.
SPT Ergebnisse mit verschiedenen Extrakten unterscheiden sich zum Teil erheblich
Zusammenfassung der Hauttestergebnisse von 10 Gräserpollenallergikern
M. Focke et al., Clin Exp Allergy, 2008
Jeder Patient ist anders
Sens.profile von 10 Gräserpollen-allergikern
R. Valenta et al., Clin Exp Allergy, 1999
Diagnose mit Allergenextrakt Komponentendiagnostik mit rekombinanten Allergenen
Identifikation der Allergenquelle Identifikation des krankheitsauslösenden Moleküls
Was ist Komponentendiagnostik?
Was ist Komponentendiagnostik?
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2
1. Charakterisierung von Allergenen
2. Herstellung rekombinanter Allergene
3. Messen von allergen-spezifischen Antikörpern
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)
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: Bet v 2 (Birke), Phl p 12 (Gräser)
Ca2+-bindende Allergene: Bet v 4 (Birke), Phl p 7 (Gräser)
Kreuzreaktion von Bet v 1, dem Hauptallergen der Birke, mit Allergenen aus anderen Allergenquellen
L. Kazemi-Shirazi et al., Int Arch Allergy Immunol, 2002
Profiline sind kreuzreaktive Moleküle in vielen eukaryotischen Zellen
L. Kazemi-Shirazi et al., Int Arch Allergy Immunol, 2002
Markerallergene
„Spezies-spezifische“ Markerallergene
Genuine Sensibilisierung gegen eine spezielle
Allergenquelle
Kreuzreaktive Markerallergene
Kreuzsensibilisierung
L. Kazemi-Shirazi et al., Int Arch Allergy Immunol, 2002
Worin unterscheiden sich Testsysteme für die serologische Allergiediagnostik?
1) Extrakt- vs. Komponenten-basierte Tests.
2) Singleplex vs. Multiplex Technologien.
3) Menge an immobilisiertem Allergen.
Überschuss an immobilisiertem Allergen
keine Kompetition zwischen Allergen-
spezifischem IgE und IgG, nahezu vollständige
Bindung des spez. IgE
http://www.immunocapinvitrosight.com/
Singleplex Tests zur Detektion von Allergen-spezifischem IgE und IgG
R. Hiller et al., FASEB J, 2002
Gereinigte Allergenmoleküle
Allergen-Microarray
Multiplex Tests zur Detektion von Allergen-spezifischem 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
Multiplex Tests zur Detektion von Allergen-spezifischem IgE und IgG
Birch Ash Plane tree Grass Alternaria Mugwort Ragweed
Quelle: www.pollenwarndienst.at
Beispiel: Patient mit RC von Frühling bis Herbst
Allergie gegen Birke ± Esche ± Platane ± Gräser ± Alternaria ± Beifuß ± Ambrosia…?
Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016
Vladimir E., 6 Jahre alt • 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 E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016
MAST –test (multiple-allergosorbent allergy testing, Hitachi, USA)
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
Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016
E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016
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
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
Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016
E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016
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
Multiplex Tests zur Detektion von Allergen-spezifischem IgE und IgG
Keine klinische
Verbesserung
Allergen-spezifische Immuntherapie (AIT)
Keine Immunantwort auf bestimmte
Allergene?
Unzureichende Immunantwort
auf die Impfung?
Zusammensetzung der Vakzine?
Monitoring der Allergen-spezifischen Immuntherapie
Sehr hoher Ausgangswert
des spez. IgE vor Beginn der AIT?
S. Flicker et al., Int Arch Allergy Immunol, 2003
Extrakt-basierte IgG-Serologie
Komponenten-basierte IgG-Serologie (ImmunoCAP)
Monitoring der Allergen-spezifischen Immuntherapie
Blockierende Antikörper
Microarrays detektieren blockierende Antikörper
C. Lupinek et al., Curr Treat Options Allergy, 2016
Geringer Titer blockierender Antikörper
Microarray
ImmunoCAP
Hoher Titer blockierender Antikörper
Patient 1
SCIT (Birke and Gräser)
IgE
IgG1
IgG4
Bet v 1 t1 (1.2.2010) t3 (13.8.2010) t2 (25.5.2010)
Grass
Egg
IgE
IgG1
IgG4
Patient 2
SCIT (Birke und Gräser)
t1 (5.1.2010) t3 (29.6.2010) t2 (12.4.2010)
Egg
Bet v 1
Grass
Cyn d 1
Milk
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
Der MeDALL-Chip
Calibrated for detection of allergen-specific IgE, IgG,
IgG4 and IgA
The MeDALL micro-array comprises 176 different allergens
IgE-concentration (ng/ml)
ISU
0 100 200 300 400 500 600 7000
50
100
150
IgE-concentration (ng/ml)
ISU
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Hohe Sensitivität des MeDALL-Chips für IgE
0.1UA/ml ≙ 0.24ng/ml
IgG-concentration (ng/ml)
ISU
-G
0.0 0.1 0.2 0.30.0
0.5
1.0
1.5
2.0 IgG-concentration (ng/ml)
ISU
-G
0 200 400 600 800 10000
50
100
150
200
Hohe Sensitivität des MeDALL-Chips für IgG
Birth cohorts analysed using the MeDALL-Chip
… - analysed … - pending
Until now, 8750 sera
were analysed
M. Westman et al., J Allergy Clin Immunol, 2014
Sensitisation to PR-10 proteins as a model for the prediction of allergic diseases
Danksagung
Dept. of Pathophysiology and Allergy Research, Medical University of Vienna Rudolf Valenta Eva Wollmann Renata Kiss Sandra Pahr Alexandra Baar Yvonne Resch
Phadia Multiplexing/Thermo Fisher Scientific, Uppsala, Sweden Thomas Schlederer Daniel Ebner Christian Harwanegg
Partners from MeDALL birth-cohorts
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)
MeDALL Coordinators Jean Bousquet Josep M. Antó Delphine Smagghe