Besser als das Naturprodukt

Rekombinante Allergene

Traditionell werden Allergene für die Diagnostik und Therapie aus natürlichen Quellen isoliert, doch mittlerweile ersetzt man die Naturstoffe zunehmend durch gentechnisch hergestellte Proteine. Die so erhaltenen Produkte ermöglichen sensitivere und spezifischere In-vitro- und In-vivo-Tests und stellen bei der Hyposensibilisierung ein geringeres Risiko für den Patienten dar.

Schlüsselwörter:  Allergie, Allergietests, rekombinante Proteine


Allergene sind Eiweißstoffe aus den unterschiedlichsten biologischen Quellen wie zum Beispiel Pollen, Insektengiften oder Nahrungsmitteln mit vielfältigen biologischen Wirkungen; neben Strukturproteinen findet man Lipocaline, Enzyme, Enzym­inhibitoren u. v. m. Bei aller Heterogenität haben sie jedoch ein gemeinsames Merkmal: Sie lösen bei prädisponierten Personen eine überschießende Immunreaktion aus, die vom harmlosen Juckreiz bis zum tödlichen Schock reichen kann.

Allerdings ist der Zusammenhang zwischen Allergen und allergischer Reaktion nicht immer offensichtlich. So zeichnet sich das Krankheitsbild WDEIA (wheat dependent exercise induced anaphylaxis) dadurch aus, dass es nach dem Verzehr von Weizenprodukten mit anschließender körperlicher Anstrengung – und nur dann – zu einer schweren allergischen Reaktion kommen kann, die durch  IgE-Antikörper gegen Omega-5-Gliadin ausgelöst wird.

Über viele Jahrzehnte wurden Allergene für diagnostische und therapeutische Zwecke aus natürlichen Quellen gewonnen. Doch mittlerweile ersetzt man die Naturprodukte immer häufiger durch gentechnisch hergestellte (rekombinante) Proteine, da diese wesentlich besser standardisierbar sind.

Nachteile nativer Extrakte
Auch bei sorgfältiger Extraktion und Aufreinigung erhält man mit traditionellen Verfahren stets eine Mischung von Haupt- und Nebenallergenen sowie (primär nicht-allergenen) Begleitsubstanzen. Durch diese Heterogenität kann z. B. der Erfolg einer Hyposensibilisierung beeinträchtigt werden. Möglicherweise treten auch neue Allergien gegen eine der Begleitsubstanzen auf, und häufig ist die Unterscheidung zwischen einer allergischen Reaktion und einer Kreuzreaktivität unmöglich.

Bereits bei der Auswahl der Quellen muss man zahlreiche Einflussfaktoren beachten; beispielsweise können bei Gräsern kunterschiedliche Wachstumsbedingungen zu schwankenden Wirkstoffkonzentrationen führen. Auch die Extraktionsmethoden differieren von Hersteller zu Hersteller, sodass wichtige Allergene wie etwa das oben genannte Omega-5-Gliadin unterrepräsentiert sein können. Dadurch kommt es zu falsch negativen Testergebnissen.

Ein besonderes Risiko stellen Zucker­seitenketten – allen voran CCD (cross-reactive carbohydrate determinants) – dar, die nach heutigem Kenntnisstand eigentlich keine allergische Reaktion auslösen. Im In-vitro-Test können sie jedoch zu falsch- positiven Reaktionen führen.

Ein klinisch wichtiges Beispiel ist die durch CCD ausgelöste Kreuzreaktivität gegen natürliche Wespen- und Bienengift-Extrakte. Gerade bei den potenziell lebensbedrohlichen Insektengiftallergien benötigt der Arzt eine klare Aussage, ob der Patient gegen Bienen- oder Wespengift reagiert oder ob in ganz seltenen Fällen tatsächlich eine kombinierte Überempfindlichkeit gegen Wespe und Biene besteht. Biotechnologisch hergestellte Wespengift- und Bienen­giftallergene wie rVes v5 bzw. rApi m1 ermöglichen in Kombination mit weiteren spezifischen Komponenten eine eindeutige Unterscheidung, sodass die Hyposensibilisierung zielgerichtet erfolgen und der Patient wirksam geschützt werden kann.

Molekulare Allergiediagnostik
In den letzten 20 Jahren wurden nahezu alle wichtigen Allergene kloniert, sequenziert und in Bakterien, Hefen oder Insekten exprimiert. Die Produkte weisen ähnliche IgE-Bindungseigenschaften auf wie ihr natürliches Pendant und führen zu weitgehend vergleichbaren Reaktionen bei In-vivo- und In-vitro-Tests sowie bei der Hyposensibilisierung.

Für diese innovativen Assays hat sich der Begriff „molekulare“ (manchmal auch „komponentenbasierte“) Allergie­diagnostik eingebürgert[1]. Damit soll zum Ausdruck gebracht werden, dass die Aller­gene nicht aus natürlichen Proteingemischen isoliert, sondern ausgehend von der Gensequenz biotechnologisch synthetisiert wurden. Da die so erhaltenen Präparationen exakt definierte Allergene enthalten und frei von nicht-allergenen Komponenten sind, ist die Spezifität und Sensitivität der Antigen-Antikörper-Reaktion deutlich erhöht.

Führende Hersteller der komponentenbasierten Allergiediagnostik kombinieren heute mehrere Aller­gene in einem einzigen Assay (siehe unten). Dieser Multiplex-Ansatz ist prinzipiell auch mit nativen Allergen­extrakten möglich, dort aber aufgrund der geringen Spezifität nicht sinnvoll. Der große Vorteil der Mehrkomponenten-Kits besteht darin, dass mit geringsten Serummengen zahlreiche Allergene in einem Analysengang getestet werden können. Dies ist vor allem in der Pädiatrie mit ihren geringen Blutvolumina ein großer Vorteil.



Autoren:

Prof. Dr. med. Rudolf Gruber
Dr. Gabriele Egert
Mitglieder der Redaktion


Übersicht: Wichtige In-vivo- und In-vitro-
Verfahren zum Allergienachweis


Literatur