PD Dr. rer. nat. Iris Bellinghausen
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Dipl. Biologin Bärbel Heydenreich, Doktorandin
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Dipl. Biologin Anita Correll, Post-Doc
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Hannah Köhring, Diplomandin
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Gebäude-Nr. 401 (Hautklinik), Labor 153 (Labortrakt im ersten Stockwerk)
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IgE-vermittelte Allergien vom Typ I sind sehr häufige Krankheiten des Menschen (Asthma bronchiale und Heuschnupfen, Nahrungsmittelallergie, Insektengiftallergien, z. T. auch Neurodermitis und Kontakturtikaria). Zu den Mechanismen der Typ I-Reaktionen und der IgE-Regulation ist bereits viel bekannt und insbesondere zu den molekularen Grundlagen sind in den letzten Jahren durch intensive Forschungstätigkeit an Mensch und Tier wesentliche Fortschritte erzielt worden. Dennoch verbleiben erhebliche Lücken, ergeben sich neue, weitergehende Fragestellungen aus neuen Erkenntnissen - und schließlich fehlt noch weitgehend die Erprobung neuer therapeutischer Strategien, die sich aus solchen neuen Einsichten ergeben. Eine neue therapeutische Strategie wäre beispielsweise die Inaktivierung von allergenspezifischen T-Zellen mit Hilfe von natürlichen und induzierten regulatorischen T-Zellen (Treg) oder die Inaktivierung von Th17-Zellen. Für die Analyse von solchen neuen therapeutischen Strategien ist die Entwicklung eines humanisierten Mausmodells zur Soforttypallergie (Anaphylaxie, Asthma, Nahrungsmittelallergie) sowie deren Therapie von zentraler Bedeutung, vor allem auch bezüglich Nahrungsmittelallergien, wo die therapeutischen Möglichkeiten bislang sehr gering sind. Ziel des Forschunsprojektes ist es, ein humanisiertes Mausmodell zu etablieren, um die Immunmodulation durch Treg und/oder Th17-Zellen genauer untersuchen zu können.

Allergische Erkrankungen wie Asthma, Heuschnupfen und Neurodermitis haben in den letzten Jahrzehnten in den Industrieländern deutlich zugenommen und besitzen eine große medizinische, aber auch sozioökonomische Bedeutung. Sie entstehen nach neuesten Untersuchungen durch ein Ungleichgewicht zwischen regulatorischen T-Lymphozyten (Treg) und Th1- bzw. Th2-T-Zellpopulationen. Während bei Gesunden die Treg und Th1-Zellen dominieren, sind bei Allergikern vor allem Th2-Zellen nachweisbar. Bei der spezifischen Immuntherapie (SIT), dem einzigen kausal ansetzenden Therapieverfahren, erfolgt durch eine Verschiebung des Zytokinmusters in Richtung Th1 und durch Induktion von Treg eine Korrektur der Immunantwort in die Richtung von Gesunden. Leider hat die SIT den Nachteil, dass sie nicht immer zu der gewünschten Verbesserung führt und es besteht auch immer ein Restrisiko schwerer allergischer Reaktionen. Die Länge der SIT, die sich über 3-5 Jahre erstreckt, stellt zudem ein Problem im Hinblick auf die Patienten-Compliance dar. Effizientere und nachhaltigere Therapieverfahren sind daher dringend notwendig.

Ziel des geplanten Projektes ist es daher, das funktionelle Wechselspiel von Treg und Th17-Zellen, eine erst kürzlich neu definierte proinflammatorische T-Zellpopulation und somit Gegenspieler der Immunregulation, die bei der Entstehung von Autoimmunkrankheiten wie der rheumatoiden Arthritis, Morbus Crohn, Multipler Sklerose, aber auch der Kontaktdermatitis und beim Asthma eine zentrale Rolle zu spielen scheint und durch die Produktion von IL-17 charakterisiert ist, bei der allergischen Immunantwort und deren Therapie (SIT) als Modell einer antigenspezifischen Immunmodulation beim Menschen ex vivo und in vitro zu analysieren.

Kommerziell erhältliche Allergoide sind durch Formaldehyd oder Glutaraldehyd chemisch-modifizierte Allergenextrakte. Durch intra- und intermolekulare Vernetzung verlieren sie theoretisch an B-Zell-Reaktivität und damit IgE-Reaktivität, wobei ihre T-Zell-Reaktivität aber erhalten bleibt. In diesem Projekt soll die Allergenität und Immunogenität von Gräser- und Birkenpollen-Allergoiden mit nicht modifizierten Allergenen in in vitro Assays verglichen werden. Außerdem soll der Einfluß des Adjuvants Aluminiumhydroxid (Alum) in unterschiedlichen Antigen/Alum Verhältnissen untersucht werden.

Der Schweregrad der Allergie korreliert nicht zwangsläufig mit der Menge an Allergen-spezifischem IgE im Serum, vor allem bei Insektengiftallergikern (starke Reaktion trotz niedrigen IgE-Titern). Daher stellt sich die Frage, ob die Affinität des spezischen IgE zum Allergen evtl. entscheidend für die Stärke der klinischen Reaktion ist. In diesem Projekt soll die Affinität des IgE mittels Oberflächen-Plasmonresonanz („surface plasmon resonance“, SPR) gemessen werden. Dazu soll das biologische Erkennungselement auf einer dünnen Goldschicht immobilisiert werden, hier zunächst eine Thiol/Biotin-Thiol Mischung, dann Streptavidin und schließlich biotinyliertes Allergen. Dann soll durch Größenausschluss-Chromotographie aufgereinigtes und IgG-depletiertes Patientenserum hinzugegeben und es sollte dann nur das Allergen-spezifische IgE binden. Abhängig von der Beladung/Bindung der Goldoberfläche mit Biomolekülen lassen sich unterschiedliche Winkelverschiebungen messen, mit deren Hilfe man dann die entsprechenden Affinitäten berechnen kann.

Die spezifische Immuntherapie stellt derzeit die einzige kausal orientierte Therapie IgE-vermittelter allergischer Erkrankungen dar. Sie beruht auf einer immunologischen Toleranzinduktion, u.a. vermittelt durch regulatorische T-Zellen. Limitiert wird die dafür erforderliche Hochdosisexposition mit den auslösenden Allergenen leider durch dann zunehmend auttretende unerwünschte Wirkungen (allergische Reaktionen bis hin zum anaphylaktischen Schock). In diesem Projekt soll versucht werden, die Allergenmoleküle durch eine biokompatible Netzwerkstruktur (Nanopartikel), die auf der Basis des kürzlich in der AG Frey entwickelten hyperverzweigten Polyethylenglykols hergestellt werden sollen, nach außen gegen die Erkennung durch Antikörper abzuschirmen. Die Funktionalität der verkapselten Allergene soll zunächst in vitro untersucht werden (Monitoring der Einschleusung mittels Durchflußzytometrie, Analyse der T-Zellantwort, Basophilen-Aktivierungstest).

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