Rekombinante antistoffer karakteriserer central mekanisme i allergi
Antistoffer er en vigtig del af det allergiske respons hos mennesker med allergi. vekselvirkningerne mellem antistoffer og allergener fra fx husstøvmider påvirker frigivelsen af histamin og andre stoffer, som udløser allergiske symptomer. En bedre forståelse af processen vil bane vej for mere målrettede terapiformer.
Af Lars Harder Christensen, Kaare Lund og Erik Riise
Fra Lægemiddelforskning 2006
Allergi er en af de mest udbredte folkesygdomme, og antallet af allergikere er eksploderet i løbet af de sidste par årtier. I dag er op mod 30 procent af befolkningen i de vestlige lande ramt af en eller anden form for overfølsomhedstilstand; høfeber, astma, eksem, nældefeber og allergier over for fødevarer, medicin eller insekter.
Desværre er der intet, som tyder på, at udviklingen har toppet. Årsagen til den kraftige stigning i antallet af allergikere er uafklaret, men fokus er især rettet mod den såkaldte hygiejneteori. Teorien går ud på, at allergi opstår, fordi vi som børn ikke bliver udsat for tilstrækkeligt skidt og snavs. Den moderne levevis har medført, at der er blevet så rent under vor opvækst, at vort immunsystem ikke bliver ”opdraget” korrekt, men i stedet udvikler en voldsom reaktion mod helt uskadelige fremmedstoffer såsom proteiner fra græspollen, træpollen, dyrehår, hvepse og husstøvmider. De typiske symptomer på allergi er kløe, rødme, hævelse, svie, nysen og væskefyldte øjne, men allergi kan i svære tilfælde føre til anafylaktisk shock, hvor der ses et markant fald i blodtrykket og hævelse af svælget med vejtrækningsproblemer, kramper og bevidstløshed til følge. Tilstanden er yderst kritisk og kan i værste fald være dødelig.
Allergi behandles i stor udstrækning symptomatisk med antihistaminer, glukokortikoider og adrenalin, men ved hjælp af specifik immunterapi er det rent faktisk muligt at få kontrol over sygdommen, ja sågar i mange tilfælde helt at kurere den. Immunterapi udføres traditionelt som et længerevarende forløb med gentagne injektioner af et specifikt allergen-præparat. Herved udsættes immunforsvaret for stigende mængder af det aktuelle allergen og trænes op til at reagere normalt på det uskadelige fremmedstof.
For nylig er der blevet udviklet en ny, effektiv og mere patientvenlig behandlingsform, hvor allergen-præparatet lægges under tungen i form af en hurtigt opløselig smeltetablet, og hvor kontakten til immunsystemet sker via slimhinden i mundhulen uden brug af injektioner.
- Efterligning af den allergiske frigivelse af histamin i et reagensglas udløst af et allergen fra støvmider. Når to eller flere IgE-antistoffer på celleoverfladen krydsbindes af allergenet, frigiver effektorcellerne histamin og andre effektorstoffer. Målinger af, hvor meget histamin der frigives ved forskellige kombinationer af IgE-antistoffer, kan i sidste ende skabe viden om, hvordan de allergiske symptomer afhænger af IgE-antistoffernes egenskaber.
Antistoffer og allergener
Antistoffer er molekyler, der specifikt binder og neutraliserer fremmedstoffer i kroppen, og er således en vigtig del af det naturlige immunforsvar. Undertiden sker det, at der dannes antistoffer mod uskadelige fremmedstoffer, som med en fælles betegnelse kaldes for allergener. Hvis disse antistoffer er af typen IgE, udvikler man allergi.
De dannede IgE-antistoffer flyder med blodet rundt i kroppen og sætter sig fast i receptorer på effektorcellernes overflader. Her sidder IgE-antistofferne parat til at fange allergenet. Hvis kroppen på et senere tidspunkt udsættes for det samme allergen, vil to eller flere IgE-antistoffer blive krydsbundet af allergenet. Det sender et signal ind i effektorcellerne med besked om at frigive histamin og andre aktive stoffer, som giver anledning til alle de allergiske symptomer.
Allergi i et reagensglas
Vores forskning er koncentreret om, hvordan frigivelsen af histamin fra effektorcellerne afhænger af vekselvirkningen mellem de receptorbundne IgE-antistoffer og allergenet. Man kender ikke detaljerne omkring, hvordan interaktioner mellem IgE-antistoffer og allergener påvirker histaminfrigivelsen fra effektorcellerne, og der er flere åbne spørgsmål: Hvor stor betydning har det, at kun to IgE-antistoffer krydsbindes samtidigt i forhold til tre eller flere IgE-antistoffer? Hvordan afhænger histaminfrigivelsen af den styrke, hvormed antistofferne hver især binder sig til allergenerne? Har antistoffer, der binder med meget lav styrke til allergenet overhovedet relevans for allergi?
Det sidstnævnte spørgsmål er især vigtigt i forbindelse med krydsallergi. Krydsallergi er et fænomen, der opstår, når samme IgE-antistof kan binde to eller flere beslægtede allergener, som ligner hinanden rent strukturmæssigt. Da allergenerne ikke er helt ens, vil antistoffet typisk binde de to beslægtede allergener med forskellig styrke – det ene med høj styrke og det andet med en lavere styrke. Men hvor høj eller hvor lav skal denne bindingsstyrke egentlig være, for at der opstår krydsallergi?
Alle disse ubesvarende spørgsmål har vi forsøgt at kaste lys over ved at lave et modelsystem, hvor vi efterligner den allergiske histaminfrigivelse i et reagensglas under kontrollerede forhold. Modelsystemet er opbygget således, at vi kan påsætte vore egne kunstigt fremstillede og velkarakteriserede IgE-antistoffer på overfladen af effektorcellerne og derefter måle hvor meget histamin, der frigives, når der tilføres et allergen fra mider.
Vi håber på, at forsøgene vil skabe større viden om, hvordan en allergikers bibliotek af antistoffer påvirker frigivelsen af histamin, og om hvilke egenskaber et IgE-antistof skal have for at give anledning til krydsallergi.
- Kloning af rekombinante IgE-antistoffer med specificitet for et allergen fra støvmider; trin for trin.
Kunstige igE-antistoffer
Til vores modelsystem har vi udviklet et værktøj bestående af en palet af rekombinante IgE-antistoffer, som alle binder til det samme allergen fra støvmider. Efter produktion af disse kunstigt fremstillede IgE-antistoffer har vi undersøgt, hvordan de vekselvirker med allergenet. Dvs. hvor på allergenet de binder, og hvor stærkt de binder.
Oplysninger om, hvor antistofferne binder til allergenet er vigtige, fordi der skal ske en krydsbinding af IgE-antistofferne for at udløse allergiske symptomer. En sådan krydsbinding kan kun finde sted, hvis antistofferne binder forskellige steder på allergenet. Hvis de antistoffer, vi eksperimenterer med, binder samme sted, vil der ikke ske krydsbinding, og dermed frigøres der ikke histamin.
Vi har konstrueret 30 rekombinante IgE-antistoffer, hvis bindingsstyrke til allergenet varierer med 10.000 gange mellem det antistof, der binder svagest, og det der binder stærkest. Antistofferne med den laveste bindingsevne binder så svagt til allergenet, at de slipper det næsten lige med det samme. Derimod binder antistofferne med den højeste bindingsevne sig så stærkt til allergenet, at de nærmest er limet sammen.
Det har i mange år været diskuteret, hvorvidt antistoffer, som binder allergener med lav styrke, har en reel indflydelse på allergi. Vores resultater tyder på, at de bestemt har en rolle, fordi de i kombination med stærkt bindende antistoffer giver anledning til stor histaminfrigørelse.
Ligeledes har det været uvist, om antallet af IgE-antistoffer, som binder samtidigt, påvirker frigivelsen af histamin. Her viser vore resultater, at det har meget stor betydning, om flere end to antistoffer binder til allergenet samtidigt. Når der blot er et ekstra antistof med i spillet, således at tre antistoffer binder på samme tid, medfører det en histaminfrigørelse, som er ti gange større ved en given koncentration af allergenet. Det kan medvirke til at forklare, hvorfor nogle allergikere har langt flere symptomer end andre, da det kan variere, hvor mange forskellige E-antistoffer en allergiker har mod et givent allergen, og der ligeledes kan være variationer i bindingsstyrken af disse antistoffer.
Vore eksperimenter er udført med allergener fra mider, men kunne i princippet have været udført med et hvilket som helst allergen. Vi forventer således, at man kan generalisere vore resultater til andre allergier. Med modelsystemet har vi udviklet et meget stærkt værktøj til at studere de mekanismer, som finder sted i en allergiker. Konklusionerne skal dog tages med det forbehold, at eksperimenter i et reagensglas ikke nødvendigvis med 100 procents sikkerhed afspejler de mekanismer, som udløser allergi hos et menneske.
Fremstilling af rekombinante igE-antistoffer
Den vigtigste årsag til, at vi fremstiller IgE-antistofferne kunstigt er, at det ikke er muligt at isolere tilstrækkelige mængder naturlige IgE-antistoffer fra allergikere til vore eksperimenter. Det skyldes, at IgE-antistoffer kun findes i forsvindende små mængder i kroppen. Vi har derfor valgt at lave dem rekombinant. Her er det essentielt at klone den receptorbindende del af de kunstig E-antistoffer fra humane IgE-antistoffer, så de rekombinante antistoffer er i stand til at binde til receptorerne på de humane effektorceller, som vi oprenser fra menneskelige donorer.
Af praktiske grunde klones de allergenbindende regioner fra mus. De allergenbindende regioner på antistoffer fra mus ligner i høj grad de tilsvarende regioner på humane IgE-antistoffer, både hvad angår struktur og funktion.
