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Prevention of IgE-mediated allergy by molecular chimerism and costimulation blockade in a murine model

Martina Gattringer

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Thomas Wekerle

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URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30424.22423.754965-4

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die IgE–mediierte oder Soforttyp Allergie ist eine Erkrankung mit steigender Tendenz. Zurzeit ist die einzige kausale Therapieform die spezifische Immunotherapie. Allerdings bestehen auch Risiken, wie etwa Neusensibilisierungen oder Anaphylaxie. Stabile und lebenslange Toleranzinduktion wäre eine ideale Prophylaxe und Therapie. Um dieses Ziel zu erreichen wurden zwei verschiedene Ansätze untersucht, Kostimulationsblockade und molekularer Chimärismus. Blockade von Kostimulationssignalen mittels spezifischer Antikörper hat in der Transplantation zu vielversprechenden Ergebnissen geführt. Diese Arbeit setzt sich mit der Kostimulationsblockade in der Allergieprävention und Therapie auseinander. Bei der TH2 Immunantwort werden unter anderem die Zahl und Funktion der Gedächtniszellen durch das Kostimulationsmolekül OX40L reguliert. Welche Rolle OX40L im murinen Allergie-Modell spielt, wurde durch Blockierung dieser Interaktion analysiert. Es wurde auch eine mögliche synergistische Funktion von OX40L mit, CD28 (CTLA4Ig) und CD40L (anti-CD40L) untersucht. Blockierung von OX40L hatte keinen Einfluss auf die allergen-spezifischen Antikörperproduktion oder die T-Zell Antwort. Wogegen die Kombination von anti-CD40L/CTLA4Ig zu einer supprimierten T Zell Antwort und signifikant verzögerter humorale allergische Sensibilisierung führte. Eine andere Strategie, Toleranz zu induzieren ist der molekulare Chiärismus. Molekularer Chimärismus wurde schon erfolgreich in einem Allergie-Mausmodell mit dem Allergen Phl p 5 gezeigt. Da Allergene strukturell und funktionell unterschiedliche Proteine sind, wurde diese Methode mit Bet v 1, dem Hauptbirkenpollenallergen, umgesetzt. Ein Bet v 1-GFP Konstrukt wurde in hämatopoetische Stammzellen eingeschleust und anschließend in vorbehandelte, syngene Mäuse transplantiert. Durch erfolgreiches Engraftment von allergen-exprimiernden Blutzellen im Empfänger wurde Langzeittoleranz gegen dieses Allergen erzielt. Die behandelten Mäuse waren tolerant gegen wiederholte Immunisierungen. Über den gesamten Verlauf entwickelte sich keine allergen-spezifische T-Zell Antwort und auch kein allergen-spezifisches IgE. Darüber hinaus konnte keine Effektorzellaktivität durch das Serum induziert werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass OX40L-Blockade keine Auswirkung auf die TH2 Antwort in unserem Modell hat. Wogegen die Blockade von CD40L/CD28 zu einer stark verzögerten Immunantwort führt. Stabile Toleranz auf zellulärer und humoraler Ebene gegenüber einem Allergen konnte nur mit molekularem Chimärismus erreicht werden. Es konnte gezeigt werden, dass molekularer Chimärismus in der Allergie auch mit strukturell und funktional unterschiedlichen Allergenen erfolgreich angewendet werden kann.

Abstract

(Englisch)

IgE-mediated allergy is a hypersensitivity disorder whose prevalence is still increasing. IgE is produced by plasma cells after class switching which requires T cell help, costimulation and TH2 cytokines. To date, immunotherapy is the only causative treatment but, next to limited effectiveness, it harbors risks such as anaphylaxis or additional sensitization. Therefore, development of strategies for tolerance induction towards allergens remains a desirable goal. Here we examined costimulation blockade and molecular chimerism as two potential solutions. Costimulation blockade prolongs graft survival in transplantation but its potential in the treatment of allergy still has to be fully investigated. Recently, OX40L was suggested to play an important role in TH2-mediated and memory T cell responses. We therefore analyzed the tolerizing potential of blocking OX40L alone or in addition to CD28 and CD40L blockade in a well-described model of IgE-mediated allergy using clinically relevant major allergens. Blocking OX40L alone had no therapeutic effect. Combination of anti-CD40L/CTLA4Ig significantly delayed production of allergen-specific antibodies. T cell response was suppressed even after established antibody production. Additional anti-OX40L treatment to anti-CD40L/CTLA4Ig showed no synergistic effect. In the second part of my work we examined molecular chimerism as a promising concept in tolerance induction, which is brought about through the transplantation of autologous hematopoietic cells genetically modified in vitro to express a disease-causing antigen. Recently, our group has published a proof of principle study showing robust long-term tolerance towards the grass pollen allergen, Phl p 5, through molecular chimerism. Since allergens are structurally and functionally different, we investigated whether molecular chimerism establishes tolerance towards the major birch pollen allergen, Bet v 1. VSV-Bet v 1-GFP transduced BMC were transplanted into preconditioned recipients. Engraftment of allergen-expressing stem cells was supported by inhibition of CD26 and tracked by the reportergene GFP. Molecular chimerism was detectable throughout long-term follow-up, preventing sensitization even after repeated challenges with Bet v 1. Production of Bet v 1-specific antibodies was completely abrogated throughout follow-up. Moreover, Bet v 1-specific T cell proliferation was suppressed. Our findings show that combined costimulation blockade including OX40L blockade at the time of immunization with an allergen delays but does not prevent the humoral allergic response. In contrast, molecular chimerism induced robust long-term tolerance. Chimerism is a promising strategy to achieve life-long tolerance on the B-, T cell and effector cell levels towards a wide range of allergens.

Autor*innen

Martina Gattringer

Haupttitel (Englisch)

Prevention of IgE-mediated allergy by molecular chimerism and costimulation blockade in a murine model

Paralleltitel (Deutsch)

Prävention einer IgE–mediierten allergischen Immunantwort durch Kostimulations Blockade und molekularem Chimärismus im Mausmodell

Publikationsjahr

2012

Umfangsangabe

189 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Jörg Seebach ,

Barbara Bohle

Klassifikationen

42 Biologie > 42.20 Genetik ,

44 Medizin > 44.45 Immunologie

AC Nummer

AC10728197

Utheses ID

19775

Studienkennzahl

UA | 091 | 441 | |

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