Mimotope zur Immuntherapie allergischer Erkrankungen

Forschungsprojekt P 14339Mimotope zur allergischer ErkrankungenErika JENSEN-JAROLIM08.05.2000 Antikörper erkennen bevorzugt konformationelle Epitope, die oft aus unzusammenhängenden Abschnitten der linearen Aminosäuresequenz gebildet werden (1). Nur in seltenen Fällen wurden kontinuierliche Epitope gefunden (2). Allein basierend auf der Aminosäuresequenz ist also eine Lokalisation der Epitope auf dem Allergenmolekül nicht möglich. Deshalb ist es wichtig alternative Methoden zur Charakterisierung von IgE-Epitopen anzuwenden, wie beispielsweise "Biopanning" von Phagenpeptid-bibliotheken. Damit können Peptidliganden von hoher Affinität selektioniert und charakterisiert werden, die das natürliche Antigen mimicken und daher Mitnotope genannt werden. Wir verwendeten diese Methode bereits zur Charakterisierung von Mimotopen des Birkenpollen- Hauptallergens Bet v 1 und des Panallergens Profilin (3, 4). Das Ziel des vorliegenden Projektes ist die Charakterisierung von IgE-Epitopen wichtiger Allergene, die in Immunisierungsstrategien zur, positiven Beeinflussung der allergischen Immunantwort verwendet werden können. Von in vitro Studien, die das Birkenpollenallergen Bet v I als Modell heranzogen, ist es bekannt, daß die IgE- Bindungskapazität von Allergenen durch IgG modifiziert werden kann. IgG Antikörper können entgegengesetzte biologische Effekte bewirken, und können abhängig von ihrer Epitopspeziffiät die IgE Bindung verstärken oder inhibieren (5). Es ist wahrscheinlich, daß der nützliche Typ dieser Antikörper Epitope für IgE erkennt und dadurch die Allergen/IgE Interaktion unterbindet, also als blockierender Antikörper agiert. Die Verwendung von Phagenpeptidbanken wird es. uns erlauben, IgE Mimotope zu definieren. Solche IgE Mirnotope können dann für Immunisierungen zur gezielten Induktion von blockierenden IgG Antikörpern eingesetzt werden. Dabei wird die Wahl eines geeigneten Trägermateriales zur synthetischen Erzeugung von immunogenen Mirnotopkonjugaten ein Schwerpunkt der Studie sein. Die Arbeiten, die aus diesem Projekt hervorgehen, sollen i) wichtige Informationen über die Eigenschaften von Allergen-IgE Epitopen liefern, ii) unser Wissen über Immunisierungsstrategien mit Peptichnimotopen aus Biopannings signifikant verbessern, und iii) die Entwicklung einer neuen Strategie zur therapeutischen Intervention bei Typ I Allergien erlauben.

Bei Allergien bildet der Patient IgE Antikörper, die sich an Histamin-beladene Zellen seiner Haut und Schleimhäute setzen. Trifft das Allergen dann auf diese IgE-beladenen Zellen, kann es zwei benachbarte IgE Moleküle vernetzen. Nur wenn dies geschieht, werden die Zellen aktiviert, und entlassen sofort und explosionsartig Histamin in die Umgebung. Dieser Mediator ist letztendlich an der Entstehung der Sofortsymptome schuld, wie z.B. Bindehautentzündung, Heuschnupfen oder Asthma. Weil die Kreuzvernetzung bei der Allergieauslösung ein so basales Ereignis ist, haben wir in den letzen Jahren die molekularen Strukturen wichtiger Allergene aus Birken- und Gräserpollen genau erforscht, die für die IgE-Bindung ausschlaggebend sind, sogenannte Epitope. Es handelt sich um oberflächliche, 3-dimensionale Strukturen, die wir mittels der Mimotoptechnologie aufklären konnten. Diese Technik erlaubt es, aus Bakteriophagen-Bibliotheken kleine strukturelle Peptide zu fischen, die natürliche Epitope besonders gut nachahmen, sogenannte Mimotope. Mimotope dienen nicht nur zur Lokalisation von natürlichen IgE Epitopen, sondern sie können auch für Impfungen eingesetzt werden. Damit erzielt man Antikörper einer anderen Klasse, IgG, die auch das Allergen erkennen und einfangen können, sich aber nicht wie IgE and die Zellen setzen können. Ganz ähnlich funktioniert die Allergen-Immuntherapie, die aber seit 1911 beinahe unverändert mit natürlichen Extrakten aus Allergenquellen (Gräserpollen, Birkenpollen, etc.) durchgeführt wird. Die Gefahr hier ist, dass die enthaltenen Allergene das vorhandene IgE im allergischen Patienten kreuzvernetzen können und es zu Nebenwirkungen, wie einem allergischen Schock kommen kann. Das Ziel dieser Studie war daher, eine Mimotop-Impfung zu generieren, die folgende Vorteile haben sollte 1) sie sollte ein natürliches Epitope perfekt nachahmen, 2) aber IgE nicht kreuzvernetzen können. Wir haben ABP (Albumin-bindendes Protein aus Streptokokken) als einen Fusions-Partner für ein Mimotop des Birkenhauptallergens Bet v 1 ausgewählt. Das Mimotop-ABP Fusionsprotein war in der Tat in der Lage, Antikörper gegen das Allergen zu induzieren, wenn Mäuse damit geimpft wurden. Waren die Mäuse vorher allergisch gemacht worden, rief das Fusionsprotein keine Soforttyp-Hautreaktion (Quaddel) in den Tieren hervor, ein herkömmlicher Allergenextrakt barg jedoch das Risiko einer positiven Reaktion. ABP zeigte sich als ein Träger, der die Immunantwort besonders gut unterstützte, vergleichbar mit Bakteriophagen, aus denen die Mimotopinformation ursprünglich stammte. In noch laufenden Experimenten untersuchen wir, ob die Menge (Titer) oder Bindungsstärke (Affinität) der anti-Mimotop IgG Antikörper ausreichen wird, die Interaktion zwischen Allergen und IgE zu verhindern, das zwar eine sehr hohe Bindungsstärke gegen das Allergen aufweist, aber nur in verschwindend kleinen Mengen gebildet wird.