Laser-Poration für Transdermale Allergen Immunotherapie

Seit fast einem Jahrhundert wird die Immuntherapie mit Allergenen als einzige antigenspezifische immunmodulatorische Behandlung gegen allergische Erkrankungen angewandt. Allergenextrakte oder rekombinante Allergene werden dabei entweder subkutan injiziert (SCIT) oder über die sublinguale Route verabreicht (SCIT). SCIT erfordert wöchentliche Injektionen über Monate oder sogar Jahre hindurch und kann zu schweren Nebenwirkungen führen. Im Gegensatz dazu scheint SLIT zwar eine sicherere, aber weniger effiziente Alternative zu sein, die eine höhere Dosis und sogar noch häufigere (tägliche) Anwendungen erfordert, weil über die Schleimhäute nur wenig Antigen aufgenommen wird. Bestehend aus zwei Kompartimenten - der Epidermis und der Dermis - gilt die Haut wegen ihrer hohen Zahl an antigenpräsentierenden Zellen als vielversprechendes Zielgewebe für Immuntherapie. In diesen beiden Schichten befinden sich verschiedene Klassen von Dendriten, die sich bezüglich ihrer Oberflächenmarker und immunologischen Fähigkeiten unterscheiden. Die Langerhanszellen der Epidermis gelten generell als erste Verteidigungslinie gegen Pathogene. Allerdings lassen neuere Studien eher eine regulatorische Rolle der Langerhanszellen vermuten, und schlagen stattdessen dermale Dendriten als Hauptverantwortliche für Immunreaktionen in der Haut vor. In dem vorgelegten Projekt wollen wir Plasmid DNA, die für Allergene kodiert, oder rekombinante Allergene präzise entweder in die Epidermis oder in die Dermis von Mäusen einbringen. Das soll mittels eines von der Firma Pantec Biosolutions entwickelten und patentierten Lasergerätes erreicht werden, das die Erzeugung gleichförmiger Mikroporen unterschiedlicher und exakt regulierbarer Tiefe in der Haut ermöglicht, wodurch hohe Diffusionsraten über lange Zeiträume (48 h) gewährleistet werden. Vakzine, die auf diese Poren aufgebracht werden, sollten in einem der subkutanen Injektion vergleichbaren Ausmaß aufgenommen werden. Um die Akzeptanz bei Patienten zu steigern und eine Langzeitexposition der erzeugten Poren mit einem DNA-Vakzin oder einem rekombinanten Vakzin zu ermöglichen, planen wir die Entwicklung von Pflastern, die das Vakzin in einer Gelformulation enthalten. Diese Technologie ermöglicht eine effizientere Immunstimulation, was die Anwendungshäufigkeit im Vergleich zur SLIT reduziert, aber gleichzeitig die erhöhte Akzeptanz gegenüber einer schmerzfreien Methode, die vom Patienten selbst angewandt werden kann, erhält. Eine detailierte Charakterisierung der Immunantworten nach Einbringen der verschiedenen Vakzine in die beiden Hautkompartimente soll durchgeführt werden. Durch den Einsatz von transgenen Mäusen wird Aufschluss über die Relevanz von Langerhanszellen für die Induktion von Immunreaktionen in der Haut erwartet. Schließlich wird nach Etablierung der optimalen Parameter für die Lasereinstellungen und Vakzinformulierungen die Anwendbarkeit dieser neuen Immunisierungsmethode für spezifische Immuntherapie in unserem bereits etablierten Mausmodell für Typ I Allergien untersucht.

In einem Mausmodell für allergisches Asthma stellte sich spezifische Immuntherapie über Mikroporen in der Haut, die mittels Infrarot-Laserlicht erzeugt wurden, als gleich effizient heraus wie die Standardtherapie, bei der das Allergen subkutan gespritzt wird. Diese nach wie vor gebräuchlichste Methode wird von Patienten als nicht besonders angenehm empfunden, weil dafür bis zu 100 Injektionen über einen Zeitraum von 3 bis 5 Jahren nötig sind und häufig lokale oder systemische Nebenwirkungen auftreten. Zudem stellt das subkutane Fettgewebe kein immunologisch attraktives Zielgewebe dar. Neue Methoden der Applikation, die ohne Injektionsnadeln auskommen, und effizienter und somit patientenfreundlicher sind, werden daher intensiv beforscht. Wir verwendeten ein Laser-Gerät, das ursprünglich zur Verabreichung von kleinen Molekülen wie Medikamenten oder Hormonen entwickelt wurde, um auf kleinen Bereichen der Haut von Mäusen kleine Poren von variabler Tiefe und Zahl zu erzeugen und brachten Allergen aus Gräserpollen auf diese Mikroporen auf. Die betroffenen Hautareale verheilten innerhalb von zwei Tagen komplett. Da die Haut von immunkompetenten Zellen reich besiedelt ist und eine effiziente Drainage zu benachbarten Lymphknoten erfolgt, führte diese Immunisierung über die Haut zu starken Immunreaktionen. In Mäusen, die zuvor gegen das Allergen sensibilisiert worden waren, bewirkte die Therapie über die Mikroporen verglichen mit der Standardtherapie eine gleich effiziente Verringerung der allergischen Symptome. Zusätzlich waren durch die Therapie ausgelöste Nebenwirkungen, die bei der subkutanen Methode auftraten, in den transkutan behandelten Mäusen reduziert. Diese Ergebnisse bestätigen andere Arbeiten, die in Mausmodellen und in klinischen Versuchen die Effizienz spezifischer Immuntherapie über die Haut nachweisen konnten. Dabei wurden allerdings Methoden zur Überwindung der Hornschicht der Haut und somit zur verbesserten Aufnahme des Therapeutikums angewandt, die weniger reproduzierbar und nicht so variabel wie die Laserporation sind. Die aus dem Projekt gewonnenen Daten etablieren die transkutane Immuntherapie mit Hilfe von Laserporation als sichere, schmerzfreie und effiziente Methode, die ohne Injektionsnadeln auskommt, zur Behandlung allergischer Erkrankungen. Diese Technik könnte in Zukunft auch in der Krebstherapie sowie für Schutzimpfungen gegen Infektionskrankheiten zur Anwendung kommen. Die immunologischen Mechanismen, die durch Immunisierung über Mikroporen in der Haut induziert werden, und die Rolle unterschiedlicher Typen von Immunzellen der Haut sollen in einem Folgeprojekt detailliert untersucht werden.