Toleranz in der Allergie durch molekulären Chimärismus

Mehr als 25 % der Bevölkerung in den industrialisierten Ländern leiden an einer Immunglobulin E-mediierten Allergie (Typ I Allergie). Die Betroffenen reagieren spezifisch gegen ein oder mehrere Antigene (Allergene) unterschiedlicher Herkunft. Die Krankheit manifestiert sich in einer Sofort-Reaktion, dadurch wird z. B. Heuschnupfen ausgelöst, in schweren Fällen wird akute Anaphylaxie und allergisches Asthma ausgelöst. Zurzeit ist die einzige wirksame Therapie die Immuntherapie, eine Vakkzinierungsstrategie, bei der allergen-enthaltende Rohextrakte in immer steigenden Konzentrationen wiederholt verabreicht werden. Obwohl verschiedene experimentelle Ansätze zur Allergieprävention entwickelt worden sind, wie z. B. die Toleranzinduktion der Mukosa, gibt es bis heute keine robuste und permanente Präventionsstrategie. Wir konnten vor kurzem erfolgreich ein experimentelles Modell als neue Strategie zur Allergieprävention, die auf dem Konzept des molekulären Chimärismus aufbaut, entwickeln. Dabei werden hematopoietische Stammzellen genetisch so modifiziert, dass diese ein Allergen an der Oberfläche exprimieren. Anschließend werden diese veränderten Zellen (durch Transplantation) in eine syngene Maus eingebracht, was zu einer Langzeitkoexistenz von allergenexprimierenden und nicht modifizierten hematopoietischen Zellen in derselben Maus, dem sogenannten molekulären Chimärismus, führt. Dadurch Toleranz am B-Zell, T-Zell und Effektorzell-level erzielt und zwar spezifisch gegen dieses eingeführte Allergen. Um das potentielle Risiko der Anaphylaxie und einer neuen Sensibilisierung gegen dieses neu eingeführte membranständige Allergen zu vermeiden, werden im Rahmen dieses Projektes die Toleranzmechanismen, der durch molekulären Chimärismus hervorgerufen werden, untersucht. Zentrale und periphere T- und B-Zell- Toleranzmechanismen sollen erforscht und die vorherrschenden Mechanismen geklärt werden. Sollte sich herausstellen, dass B-Zelltoleranz eine Konsequenz der T-Zelltoleranz ist, wird das Allergen zytoplasmatisch exprimiert, um T-Zelltoleranz durch Präsentation über MHC Moleküle zu erreichen. Dominante T-Zellepitope werden an der Oberfläche und im Zytoplasma der hematopoietischen Stammzellen exprimiert und diese Zellen in syngene Empfänger transplantiert. Die daraus entstehenden Erkenntnisse werden Toleranzmechanismen mittels molekulären Chimärismus aufklären und die für die Toleranzinduktion verantwortlichen Peptide identifizieren. Dadurch wird auch die Basis, eine Allergieprävention gegen mehrere Allergene verschiedener Herkunft zu entwickeln, geschaffen.

Die Typ I -oder Immunglobulin E-vermittelte Allergie ist eine weit verbreitete Krankheit unter der ca. 25 % der Bevölkerung leiden. Zur Prävention der Allergie haben wir einen Zell-therapeutischen Ansatz im Mausmodell entwickelt. In diesem Ansatz sollen körpereigene (bzw. genetisch idente) Zellen so verändert werden, dass ein, für die Allergie verantwortlicher Eiweißstoff, nämlich ein Allergen (hier als Modellallergen ein Hauptallergen des Wiesenlischgraspollens, Phl p 5) so in Knochenmarkzellen eingeschleust wird, dass es in diesen Zellen gebildet und an der Oberfläche verankert wird. Danach werden die veränderten Phl p 5-tragenden Zellen in eine vorbehandelte (u.a. hohe Bestrahlung) Empfängermaus transplantiert. Dadurch wird sogar das artfremde Allergen wie ein körpereigener Eiweißstoff erkannt, die Mäuse sind tolerant gegen Phl p 5 und entwickeln keine Allergie. In dem geförderten Projekt haben wir Verbesserungen des Behandlungsregimes des Empfängers erforscht. Wir konnten zeigen, dass wir in der Lage sind, auf die schwer belastende Bestrahlung zu verzichten und ein Protokoll zu entwickeln, dass einer klinischen Anwendung näher kommt (kurze Immunsuppression, blockierende klinisch zugelassene Antikörper und veränderte Knochenmarkzellen). Dazu war es notwendig, eine gentechnisch veränderte Maus als Spender zu generieren, die Phl p 5 an der Oberfläche aller Zellen aufweist. Weiters wurden die Mechanismen der Toleranz untersucht. Darauf aufbauend können weitere Studien durchgeführt werden, die die Knochenmarkzellen durch reife hematopoietische Zellen ersetzen.