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Synthesis and characterization of house dust mite allergen derivatives for immunotherapy
Kuan-Wei Chen
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Susanne Vrtala
DOI
10.25365/thesis.16862
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29998.77671.459962-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Eine der wichtigsten Allergien weltweit ist die Hausstaubmilbenallergie, die bei mehr als 50% aller Allergiepatienten auftritt. Hausstaubmilben werden oftmals in Verbindung gebracht mit der Entwicklung von allergischen Erkrankungen wie Rhinitis, atopischer Dermatitis und Asthma.
Die effektivste Form der Allergiebehandlung mit Langzeitwirkung ist die allergenspezifische Immuntherapie (SIT), welche zurzeit mit Allergenextrakten durchgeführt wird. Mehrere Studien haben jedoch belegt, dass oftmals die Qualität der Extrakte mangelhaft ist. Außerdem können während der Behandlung mit Allergenextrakten Nebenwirkungen in Form von leichten lokalen Symptomen bis hin zu lebensbedrohlichen Symptomen wie anaphylaktischem Schock auftreten. Eine Möglichkeit diese Probleme zu vermeiden wäre die Verwendung von hypoallergenen Derivaten von den wichtigsten Hausstaubmilbenallergenen für die Immuntherapie.
Unter den 24 verschiedenen Gruppen von Milbenallergenen gehören Allergene der Gruppe 1 und Gruppe 2 zu den klinisch relevantesten Allergenen. Deshalb sind diese zwei Hauptallergene gute Kandidaten für die Herstellung von hypoallergenen Derivaten, um die Sicherheit und Effektivität der SIT zu erhöhen. Das Hauptziel dieser Dissertation war daher die Herstellung von hypoallergenen Derivaten von Der p 1 und Der p 2.
Im ersten Hauptprojekt dieser Dissertation haben wir einen neuen Ansatz zur Impfstoffherstellung evaluiert, welcher auf dem Hapten-Carrier Prinzip basiert. Hierfür synthetisierten wir fünf Der p 2 Peptide bei denen die wichtigsten T-Zellepitope fehlten, wodurch das Auftreten von T-Zell-vermittelten Nebenwirkungen während der SIT verhindert werden soll. Nach der Koppelung an ein Carrier-Molekül, sollten die Der p 2 Peptide schützende IgG Antikörper in unseren Tiermodellen (Mäuse, Kaninchen) induzieren.
Im zweiten Hauptprojekt befassten wir uns mit dem Design von Mosaikproteinen, die alle Elemente von Der p 1 und Der p 2 in einem Molekül enthalten. Die Der p 2/1 Mosaikproteine wurden in E. coli rekombinant hergestellt und auf ihre allergene Aktivität, das Vorhandensein von T-Zell Epitopen und auf ihre Immunigenizität geprüft.
Die Resultate zeigten, dass sowohl die Der p 2 Peptide als auch die Der p 2/1 Mosaikproteine keinerlei IgE Reaktivität und allergene Aktivität aufwiesen.
Wie die Wildtypallergene waren auch die Der p 2/1 Mosaikproteine in der Lage T-Zellproliferation zu induzieren, wohingegen die Der p 2 Peptide nur geringe T-Zellproliferation induzierten. Die Immunisierung von Mäusen und Kaninchen mit den Der p 2/1 Mosaikproteinen und Carrier-gekoppelten Der p 2 Peptiden induzierte die Bildung von allergen-spezifischen IgG Antikörper. Der p 2/1-spezifischen Antikörper waren in der Lage die Bindung von Patienten IgE an Der p 1 und Der p 2 zu inhibieren und eine Kombination von nur zwei der fünf anti-Der p 2 Peptid Antikörper bewirkte ebenfalls eine Inhibition, die vergleichbar war mit der Inhibition die mit anti-Der p 2 Antikörper erreicht werden konnte.
Aus den gewonnenen Erkenntnissen schließen wir, dass beide hypoallergene Derivate (Der p 2 Peptide und Der p 2/1 Mosaikproteine) geeignete Kandidaten für eine sichere SIT darstellen. Während die Der p 2/1 Mosaikproteine für die Behandlung von Der p 1 und Der p 2 allergischen Patienten und für Toleranzinduktion verwendet werden können, können die Der p 2 Peptide auch für eine prophylaktische Impfung eingesetzt werden.
Abstract
(Englisch)
House dust mite (HDM) allergy represents one of the most important allergies affecting more than 50% of all allergic patients worldwide and HDMs are associated with the development of different allergic diseases such as rhinitis, atopic dermatitis and asthma.
The most effective form of allergy treatment with long lasting effects is allergen specific immunotherapy (SIT), which is currently performed with allergen extracts. But several studies have revealed the low quality of natural allergen extracts and the occurrence of side-effects ranging from mild local to severe and life-threatening symptoms, such as anaphylactic shock, during the treatment. A possibility to avoid these problems may be the use of hypoallergenic derivatives of the important HDM allergens for immunotherapy.
Among the 24 different groups of mite allergens, group 1 and group 2 allergens represent the clinically most important HDM allergens. Therefore, these two proteins represent good targets for engineering hypoallergenic allergen derivatives in order to improve the safety and efficacy of SIT. The main aim of this thesis was thus the production of hypoallergenic derivatives of Der p 1 and Der p 2.
In the first main project of the thesis, we evaluated a new approach of vaccine development, based on the hapten-carrier principle. For this purpose, we synthesized five Der p 2-derived peptides, which should lack the major T-cell epitopes and hence prevent the induction of late-phase side-effects during SIT. When coupled to a carrier, the peptides should induce blocking IgG antibodies in animal models (mice and rabbits).
In the second main project, we used the hybrid technology to design mosaic molecules containing all primary sequence elements of Der p 1 and Der p 2 in rearranged order in one molecule. The Der p 2/1 mosaic proteins were expressed in E. coli and evaluated regarding their allergenic activity, the presence of T cell epitopes and their immunogenicity.
The results showed that the Der p 2 peptides as well as the Der p 2/1 mosaic proteins had almost completely lost their IgE reactivity and allergenic activity. Whereas the Der p 2/1 mosaic proteins induced similar T-cell proliferation as the wildtype allergens, the peptides induced only low T-cell proliferation. Upon immunization of mice and rabbits, the Der p 2/1 mosaic proteins as well as the carrier-bound Der p 2 peptides induced allergen-specific IgG antibodies. Anti-Der p 2/1 mosaic antibodies were able to block patients’ IgE binding to both allergens, Der p 1 and Der p 2, and a combination of two of the five anti-Der p 2 peptide antibodies was sufficient to block patients’ IgE binding to Der p 2 comparable to antibodies induced with the wildtype allergen.
The experiments showed that both hypoallergenic derivatives (Der p 2 peptides and Der p 2/1 mosaic proteins) represent good candidates for a safe immunotherapy. Whereas the Der p 2/1 mosaic proteins may be used for the treatment of Der p 1 and Der p 2 sensitized patients and for tolerance induction, the Der p 2 peptides may also be used for prophylactic vaccination.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
allergy house dust mite allergy Der p 1 Der p 2 hypoallergenic derivatives specific immunotherapy
Schlagwörter
(Deutsch)
Allergie Hausstaubmilbenallergie Der p 1 Der p 2 hypoallergene Derivate spezifische Immuntherapie
Autor*innen
Kuan-Wei Chen
Haupttitel (Englisch)
Synthesis and characterization of house dust mite allergen derivatives for immunotherapy
Paralleltitel (Deutsch)
Herstellung und Charakterisierung von Hausstaubmilbenallergenderivaten für die Immuntherapie
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
165 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Fatima Ferreira ,
Kenneth H. Roux
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
44 Medizin > 44.45 Immunologie
AC Nummer
AC09404862
Utheses ID
15116
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |