Vorteile der Komponentendiagnostik

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
Anamnese
Allergenextrakte
Serologie und
Provokationstests
ASIT?
Allergenvermeidung?
Allergenmoleküle
(=Komponenten)
(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 SPTTestlösungen  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
Gräserpollenallergikern
R. Valenta et al., Clin Exp Allergy, 1999
Was ist Komponentendiagnostik?
Diagnose mit Allergenextrakt
Komponentendiagnostik mit
rekombinanten Allergenen
Identifikation der Allergenquelle
Identifikation des
krankheitsauslösenden Moleküls
Was ist Komponentendiagnostik?
1
4
7
1
4
7
1
4
7
2
5
8
2
5
8
2
5
8
3
6
9
3
6
9
3
6
9
1. Charakterisierung von
Allergenen
2. Herstellung
rekombinanter Allergene
3. Messen von allergenspezifischen 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
Kreuzreaktive
Markerallergene
Genuine Sensibilisierung
gegen eine spezielle
Allergenquelle
Kreuzsensibilisierung
L. Kazemi-Shirazi et al., Int Arch Allergy Immunol, 2002
Markerallergene in Bäumen, Gräsern und
Unkräutern
Worin unterscheiden sich Testsysteme für die
serologische Allergiediagnostik?
1) Extrakt- vs. Komponentenbasierte Tests.
2) Singleplex vs. Multiplex
Technologien.
3) Menge an immobilisiertem
Allergen.
Singleplex Tests zur Detektion von Allergenspezifischem IgE und IgG
Überschuss an immobilisiertem Allergen 
keine Kompetition zwischen Allergenspezifischem IgE und IgG, nahezu vollständige
Bindung des spez. IgE
http://www.immunocapinvitrosight.com/
Multiplex Tests zur Detektion von Allergenspezifischem IgE und IgG
Allergen-Microarray
Gereinigte Allergenmoleküle
R. Hiller et al., FASEB J, 2002
Multiplex Tests zur Detektion von Allergenspezifischem IgE und IgG
1. SensibilisierungsProfil
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
Beispiel: Patient mit RC von Frühling bis Herbst
Alternaria
Mugwort
Ragweed
PlaneGrass
Birch
tree
Ash
 Allergie gegen Birke ± Esche ± Platane ± Gräser ±
Alternaria ± Beifuß ± Ambrosia…?
Quelle: www.pollenwarndienst.at
Microarray-Ergebnisse entschlüsseln komplexe
Sensibilisierungsprofile
Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016
• 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
Vladimir E., 6 Jahre alt
E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016
Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 2016
MAST –test
(multipleallergosorbent
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
E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016
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
Fallbeispiel: Fedenko et al., PAI 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
E. Fedenko et al., Pediatr Allergy Immunol, 2016
Multiplex Tests zur Detektion von Allergenspezifischem IgE und IgG
1. SensibilisierungsProfil
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
Monitoring der Allergen-spezifischen
Immuntherapie
Allergen-spezifische
Immuntherapie (AIT)
Unzureichende
Immunantwort
auf die
Impfung?
Keine
klinische
Verbesserung
Sehr hoher
Ausgangswert
des spez. IgE vor
Beginn der AIT?
Keine
Immunantwort
auf bestimmte
Allergene?
Zusammensetzung
der Vakzine?
Monitoring der Allergen-spezifischen
Immuntherapie
Blockierende Antikörper
Monitoring der Allergen-spezifischen
Immuntherapie
Blockierende Antikörper
Extrakt-basierte IgGSerologie
S. Flicker et al., Int Arch Allergy Immunol, 2003
Komponenten-basierte
IgG-Serologie
(ImmunoCAP)
Serologische Tests mit Allergenüberschuss
C. Lupinek et al., Curr Treat Options Allergy, 2016
Serologische Tests mit geringen Allergenmengen
Microarrays detektieren blockierende
Antikörper
Geringer Titer
blockierender Antikörper
Hoher Titer blockierender
Antikörper
Microarray
ImmunoCAP
C. Lupinek et al., Curr Treat Options Allergy, 2016
Menge inkorporierter Allergenmoleküle
C. Lupinek et al., Curr Treat Options Allergy, 2016
Patient 1
SCIT (Birke
and Gräser)
IgE
Grass
IgG1
Egg
IgG4
t1 (1.2.2010)
Bet v 1
t2 (25.5.2010)
t3 (13.8.2010)
Patient 2
SCIT (Birke
und Gräser)
IgE
Grass
Milk
IgG1
Egg
IgG4
t1 (5.1.2010)
Bet v 1
Cyn d 1
t2 (12.4.2010)
t3 (29.6.2010)
Patient 3
SCIT (Gräser)
IgE
Grass
IgG1
IgG4
Egg
t1 (5.1.2010)
Bet v 1
t2 (20.4.2010)
t3 (27.7.2010)
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
The MeDALL microarray comprises 176
different allergens
Calibrated for detection of
allergen-specific IgE, IgG,
IgG4 and IgA
Hohe Sensitivität des MeDALLChips für IgE
150
ISU
100
50
0
0
1.4
100
200
300
400
500
600
700
IgE-concentration (ng/ml)
1.2
ISU
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0
0.1UA/ml ≙ 0.24ng/ml
0.2
0.4
0.6
0.8
IgE-concentration (ng/ml)
1.0
Hohe Sensitivität des MeDALLChips für IgG
200
ISU-G
150
100
50
0
0
2.0
200
400
600
800
1000
IgG-concentration (ng/ml)
ISU-G
1.5
1.0
0.5
0.0
0.0
0.1
0.2
0.3
IgG-concentration (ng/ml)
Birth cohorts
analysed using
the MeDALLChip
Until now,
8750 sera
were analysed
… - analysed
… - pending
Sensitisation to PR-10 proteins as a model
for the prediction of allergic diseases
M. Westman et al., J Allergy Clin Immunol, 2014
Danksagung
Dept. of Pathophysiology
and Allergy Research,
Medical University of Vienna
Rudolf Valenta
Eva Wollmann
Renata Kiss
Sandra Pahr
Alexandra Baar
Yvonne Resch
MeDALL Coordinators
Jean Bousquet
Josep M. Antó
Delphine Smagghe
Phadia Multiplexing/Thermo
Fisher Scientific, Uppsala,
Sweden
Thomas Schlederer
Daniel Ebner
Christian Harwanegg
Partners from MeDALL birthcohorts
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)