Strukturelle Merkmale und Immunogenität von Allergieimpfstoffen

Kürzlich veröffentlichte klinische Studien konnten auf überzeugende Weise demonstrieren, dass Präparationen aus rekombinanten Proteinen, die auf Wildtyp-Allergenen basieren, Allergenextrakte in der spezifischen Immuntherapie ersetzen können. Trotzdem kann mit diesem Ansatz das Problem von möglichen IgE-bedingten Nebenwirkungen nicht gelöst werden, was ein Hindernis für eine weiter reichende Verwendung von rekombinanten Allergenen sein könnte. Deshalb versucht man, hypoallergene Moleküle mit verringerten Risiken für IgE-bedingte Nebenwirkungen zu entwickeln. Damit verbundene Veränderungen in der Allergenstruktur können allerdings nicht nur die Allergenizität sondern auch auf die Immunogenizität der modifizierten Proteine beeinflussen. Bis jetzt wurden 5 Gruppen modifizierter Bet v 1 Derivate von verschiedenen Forschergruppen, darunter auch die Forschergruppe der Antragsstellerin, genau untersucht: (1) monomere, gefaltete Moleküle, die durch Einfügen von Punktmutationen oder durch zufällige Rekombination homologer Gene, dem so genannten "gene shuffling", erzeugt wurden; (2) monomere, ungefaltete Moleküle, die durch Einfügen einer oder mehrerer Punktmutationen bzw. durch chemische Modifikationen erzeugt wurden; (3) ungefaltete Fragmente; (4) gefaltete Oligomere; und (5) ungefaltete Oligomere. Es ist jedoch bis jetzt unklar, welche dieser strukturell unterschiedlichen Varianten sich am besten als Kandidat für einen Impfstoff eignen würde. Die erste klinische Studie mit modifizierten, hypoallergenen Präparationen von Bet v 1, die strukturell unterschiedliche Formate darstellen, lieferte keine eindeutigen Ergebnisse. Außerdem gibt es keine Richtlinien für das Design von Impfstoffen, die auf hypoallergenen Molekülen basierenden. In dem eingereichten Projekt haben wir deshalb das Ziel, die immunologischen Eigenschaften von modifizierten, strukturell unterschiedlichen Allergenderivaten als mögliche Allergieimpfstoff-Kandidaten zu untersuchen. Dabei soll die Frage, wie strukturelle Modifikationen von Allergenen das Immunsystem beeinflussen, geklärt werden. Um dies untersuchen zu können, wurde Bet v 1 und dessen homologe Allergene aus Nahrungsmitteln als Modellsystem ausgewählt. Es werden 7 Vakzin-Kandidaten von Allergenen der Bet v 1 Familie (Birken-Bet v 1, Apfel-Mal d 1, Haselnuss-Cor a 1) produziert werden, darunter gefaltete und ungefaltete, monomere und oligomere Derivate. Alle Moleküle werden detailliert charakterisiert werden, dabei werden Primärstruktur, Proteinfaltung, exponierte, hydrophobe Areale, Aggregationszustand, Stabilität und Adjuvans- formulierung analysiert werden. Außerdem werden die Eigenschaften der Allergenderivate hinsichtlich IgE- Bindung und T Zell Aktivierung untersucht werden. Diese Ergebnisse geben direkten Aufschluss auf die Immunogenizität der Allergenderivate im Humansystem. Degradations-versuche mit Lysosomen aus murinen APCs sollen weitere Auskünfte über Stabilität und darüber hinaus Immunugenität der Moleküle geben. Für physiologische Analyse der Allergenderivate werden Tiermodelle verwendet werden. Mit den Mausexperimente sollen Daten aus den in vitro Degradationsversuchen mit der in vivo Immunogentiät der Allergenderivate korreliert werden. Diese vergleichende Analyse verschiedener Strukturvarianten von Allergenen soll es uns ermöglichen, generelle Richtlinien für das Design zukünftiger Allergieimpfstoffe zu formulieren.

Das Projekt befasste sich mit der Entwicklung von geeigneten Impfstoffen gegen gesundheitsschädliche Reaktionen auf Nahrungsmittel die mit der Birkenpollenallergie zusammenhängen. Die vorhandenen Impfstoffe waren für Patient/innen mit Nahrungsmittelallergien, insbesondere auf Apfel und Haselnuss, nicht geeignet. Deshalb haben wir uns auf die Herstellung von Molekülen für eine Kombinationstherapie gegen Birkenpollen-, Apfel- und Haselnussallergien konzentriert. Derivate der Hauptallergene von Birke, Apfel und Haselnuss wurden modelliert und synthetisiert. In präklinischen Studien zeigten sie sehr niedrige allergene Aktivität sowohl in vitro als auch in vivo in Tierversuchen. Deshalb sind die hergestellten Moleküle vielversprechende Kandidaten für sicherere Behandlungsformen von Nahrungsmittelallergien die sich durch die Sensibilisierung auf Birkenpollen entwickeln.