Molekulare Allergiediagnostik (eBook)

PD Dr. med Jörg Kleine-Tebbe, Allergie- und Asthma-Zentrum Westend, Praxis Hanf, Ackermann und Kleine-Tebbe, BerlinProf. Dr. med. Thilo Jakob, Allergieabteilung & Forschergruppe Allergologie, Klinik für Dermatologie, Universitätsklinikum Freiburg

Geleitwort 5
Vorwort 7
Danksagung 9
Inhaltsverzeichnis 11
Autorenverzeichnis 14
1 Einführung in die molekulare Allergologie: Proteinfamilien, Datenbanken und potenzieller Nutzen 18
1.1 Zeitalter der molekularen Allergologie 19
1.2 Soforttypallergene und ihre Namen 20
1.3 Von der Sequenz zur Struktur – vom T-Zell- zum Antikörperepitop 20
1.4 Proteinfamilien und Verwandtschaft der Typ-I-Allergene 22
1.5 Datenbanken für Klinik und Forschung 22
1.6 Potenzieller Einsatz von Einzelallergenen 25
1.6.1 Quantifizierung von Allergenen in Extrakten 25
1.6.2 Molekulare Epidemiologie 26
1.6.3 Diagnostik mit Einzelallergenen 26
1.7 Möglichkeiten und Grenzen der Interpretation 27
1.8 Immuntherapie und Einzelallergene 28
1.9 Innovationsschub durch molekulare Allergologie 28
Literatur 29
A Abschnitt A: Proteinfamilien und Verwandtschaften 30
2 Bet v 1 und Homologe: Verursacher der Baumpollenallergie und Birkenpollen-assoziierter Kreuzreaktionen 31
2.1 Einleitung 33
2.2 Biologische Fakten und Eigenschaften 33
2.2.1 Bezeichnung der Allergene 33
2.2.2 Familie 33
2.2.3 Bet v 1 und die Bet v 1-Superfamilie 33
2.2.4 Physiologische Funktion von Bet v 1 34
2.2.5 Eigenschaften 35
2.3 Bedeutung von Bet v 1 und verwandten Allergenen 35
2.3.1 Quellen zu Bet v 1, seiner biologischen und allergologischen Rolle 35
2.3.2 Sensibilisierungshäufigkeit und Verbreitung 35
2.3.3 Bet v 1: Markerallergen für Baum-(Fagales-)Pollensensibilisierung und für IgE-Kreuzreaktionenen auf pflanzliche Nahrungsmittel 36
2.4 Diagnostik 37
2.4.1 Atemwegssymptome durch Baumpollenallergie 38
2.4.2 Bet v 1-assoziierte Kreuzallergien gegen pflanzliche Nahrungsmittel 39
2.4.3 Mehrwert der molekularen Diagnostik 45
2.5 Therapie und Empfehlungen 46
2.6 Perspektiven 47
Literatur 47
3 Das Konzept der Pollen-Panallergene: Profiline und Polcalcine 49
3.1 Bezeichnung der Allergene 50
3.2 Struktur und Funktion der Profiline 50
3.3 Bedeutung der Profiline 51
3.4 Sensibilisierung gegenüber Profilinen 51
3.5 Struktur und Funktion der Polcalcine 53
3.6 Bedeutung der Polcalcine 53
3.7 Diagnostik bei fraglichen Multisensibilisierungen gegen Pollen 55
3.8 Komponentendiagnostik bei Panallergensensibilisierungen 55
3.9 Klinische Relevanz der Panallergene 55
3.10 Extraktauswahl zur spezifischen Immuntherapie 57
Literatur 58
4 Stabile pflanzliche Nahrungsmittelallergene I: Lipid-Transfer-Proteine 60
4.1 Einleitung 61
4.2 Struktur der Allergene 61
4.3 Funktion der Allergene 62
4.4 Sensibilisierungshäufigkeiten/Verbreitung 63
4.5 Klinische Relevanz 65
4.6 IgE-Kreuzreaktivität zwischen LTPs 66
4.7 Diagnostik durch Sensibilisierungstests mit LTPs und LTP-haltigen Extrakten 68
4.8 Klinische Relevanz der LTP-Sensibilisierung 69
4.9 Therapie und Empfehlungen 70
4.10 Perspektiven 70
Literatur 71
5 Stabile pflanzliche Nahrungsmittelallergene II: Speicherproteine 75
5.1 Einleitung 76
5.2 Bezeichnung der Allergene 76
5.3 Proteinstrukturen 76
5.4 Funktionen 79
5.5 Bedeutung 80
5.6 Hinweise auf komplexe Kreuzreaktivität zwischen den Speicherproteinen 80
5.7 Möglichkeiten und Herausforderungen für die Diagnostik 82
5.8 Mehrwert der molekularen Diagnostik 83
5.9 Perspektiven 84
Literatur 84
6 Kreuzreaktive Kohlenhydratepitope – diagnostische und klinische Bedeutung 86
6.1 Einleitung 88
6.1.1 Kreuzreaktive Kohlenhydratdeterminanten 89
6.2 Allergenquellen 90
6.2.1 „Klassische“ CCDs 90
6.2.2 Galaktose-?-1,3-Galaktose 90
6.3 Strukturinformationen 90
6.3.1 „Klassische“ CCDs 90
6.3.2 Galaktose-?-1,3-Galaktose 90
6.4 Häufigkeit der Sensibilisierung und Allergenität 90
6.4.1 „Klassische“ CCDs 90
6.4.2 Galaktose-?-1,3-Galaktose 91
6.5 Einordnung als Major- bzw Minorallergen 91
6.6 Klinische Einschätzung der Allergenität 92
6.6.1 „Klassische“ CCDs 92
6.6.2 Galaktose-?-1,3-Galaktose 93
6.7 Derzeit noch unbeantwortete Fragen 93
6.8 Bedeutung für die allergologische Diagnostik, Verfügbarkeit für In-vitro- bzw. In-vivo-Tests 94
6.8.1 „Klassische“ CCDs 94
6.8.2 Galaktose-?-1,3-Galaktose 96
6.9 Einschätzung der klinischen Relevanz 96
6.9.1 „Klassische“ CCDs 96
6.9.2 Galaktose-?-1,3-Galaktose 98
Literatur 98
B Abschnitt B: Testsysteme, Singleplex-Analyse, Multiplex-Analyse 101
7 Molekulare Allergiediagnostik mit IgE-Einzelbestimmungen (Singleplex): Methodische und praktische Aspekte 102
7.1 Einleitung 104
7.1.1 Atopie und allergenspezifisches IgE 104
7.1.2 IgE, IgE-Rezeptoren und die allergische Effektorphase: Hintergrundinformationen und Relevanz für die IgE-Diagnostik 104
7.1.3 Das IgE-Repertoire: ein Phänomen mit komplexen Variablen 106
7.1.4 Verfahren zum Sensibilisierungsnachweis in der Routinediagnostik 107
7.2 Technische Grundlagen der IgE-Bestimmung 108
7.2.1 Testdesign und Testbestandteile 108
7.2.2 Detektionsschwellen in der sIgE-Bestimmung 116
7.2.3 Spezifisches-IgE/Gesamt-IgE-Quotient 116
7.2.4 Isoformen, natürliche Varianten der Allergenmoleküle 117
7.3 Einsatzmöglichkeiten von Allergenmolekülen in der IgE-Diagnostik 117
7.3.1 Unterscheidung aufgereinigter und rekombinant hergestellter Komponenten 118
7.3.2 Labortechnische Evaluation: Testempfindlichkeit und analytische Spezifität (Selektivität) 119
7.3.3 Universelle Argumente für den Einsatz molekularer Allergene zur IgE-Diagnostik 126
7.4 Klinische Evaluation: diagnostische Sensitivität und Spezifität 143
7.5 Interpretation zu Ermittlung der klinischen Relevanz 143
7.6 Potenzial und quantitative Konzepte zur molekularen Allergologie 145
7.6.1 Einsatz von Singleplex-IgE-Tests bei Bet v 1-assoziierten Kreuzreaktionen 145
7.6.2 Einsatz von Singleplex-IgE-Tests bei Profilinsensibilisierung 145
7.6.3 Einsatz von Singleplex-IgE-Tests gegen Speicherproteine 146
Literatur 147
8 „Spiking“ mit rekombinanten Einzelallergenen zur Verbesserung von Allergenextrakten 149
8.1 Einleitung 150
8.2 Diagnostikverbesserung durch Allergenzusatz am Beispiel der Latexallergie 151
8.3 Nutzen und Nachteile des Allergenzusatzes am Beispiel der Haselnussallergie 152
8.4 Verbesserung der Testsensitivität durch Allergenzusatz am Beispiel der Wespengiftallergie 153
8.5 Mehrwert der molekularen Diagnostik und Fazit für den klinischen Alltag 156
Literatur 156
9 Molekulare Allergiediagnostik im Multiplex-Verfahren 158
9.1 Einleitung 160
9.2 Molekulare Allergiediagnostik im Multiplex-Verfahren 161
9.3 Immuno Solid-phase Allergen Chip (ISAC) 162
9.3.1 Beschreibung des Testverfahrens 162
9.3.2 Testperformance 166
9.3.3 Vergleich der sIgE-Bestimmungen gegen Einzelallergene im Multiplex- (ISAC sIgE 112) und im Singleplex-Verfahren (ImmunoCAP) 168
9.4 Molekulare Allergiediagnostik im Multiplex-Verfahren in der klinischen Routine 170
9.4.1 Verfügbares Allergenspektrum und potenzielle Vorteile für die Diagnostik 170
9.4.2 Mehrwert der molekularen Allergiediagnostik in der klinischen Routine 172
9.4.3 Paralyse durch Analyse? Hilfestellung durch eine intelligente Interpretationssoftware und Evaluierung der Ergebnisse durch den Arzt 175
9.4.4 Sonstiges (Besonderheiten in der Routineanwendung) 178
9.5 Molekulare Allergiediagnostik im Multiplex-Verfahren in der Forschung 178
9.5.1 Neue Erkenntnisse durch die Verwendung der ISAC-Technologie 178
9.5.2 Einsatz von maßgeschneiderten Allergenchips in der Forschung 180
9.6 Zusammenfassung und Ausblick 181
Literatur 182
C Abschnitt C: Molekulare Allergiediagnostik im klinischen Alltag 184
10 Markerallergene und Panallergene bei Baum- und Gräserpollenallergie 186
10.1 Markerallergene 187
10.2 Allergenquellen bei Bäumen und Gräsern 187
10.2.1 Gräser 188
10.2.2 Bäume 188
10.3 Wichtige Allergene bei Gräsern 190
10.3.1 Allergene, die in allen Gräsern der Poaceae vertreten sind 190
10.3.2 Allergene, die nur in der Gruppe der Pooideae vorkommen 191
10.3.3 Markerallergene für Gräserpollensensibilisierung: Zusammenfassung 192
10.3.4 Kohlenhydratsensibilisierung bei Gräserpollenallergikern 192
10.4 Wichtige Allergene bei Bäumen 194
10.4.1 Allergene der Bäume der Ordnung Fagales 194
10.4.2 Allergene der Bäume der Ordnung Lamiales 195
10.4.3 Allergene der Bäume der Ordnung Proteales 195
10.4.4 Allergene der Bäume der Ordnung Cupressales 196
10.5 Panallergene: Indikatoren für Kreuzreaktivität 196
10.5.1 Polcalcine 196
10.5.2 Profiline 196
10.5.3 Panallergene: Zusammenfassung 197
10.6 Fazit für den klinischen Alltag 197
Literatur 198
11 Markerallergene von Kräuterpollen: diagnostischer Nutzen im klinischen Alltag 202
11.1 Einleitung 204
11.2 Bezeichnung der Allergene 204
11.3 Struktur und biologische Funktion der relevanten Kräuterproteinfamilien 204
11.3.1 Pektatlyasen 204
11.3.2 Defensin-ähnliche Proteine 205
11.3.3 Nichtspezifische Lipid-Transfer-Proteine (nsLTP) 207
11.3.4 Ole e 1-ähnliche Proteine 207
11.4 Bedeutung der Allergene 207
11.4.1 Pektatlyasen 207
11.4.2 Defensin-ähnliche Proteine 207
11.4.3 Nichtspezifische Lipid-Transfer-Proteine (nsLTP) 207
11.4.4 Ole e 1-ähnliche Proteine 208
11.5 Sensibilisierungshäufigkeiten 208
11.6 Kreuzreaktive versus Markerallergene 208
11.7 Diagnostik 209
11.8 Mehrwert der molekularen Diagnostik 210
11.9 Therapie und Empfehlungen 210
11.10 Perspektiven 210
Literatur 211
12 Molekulare Diagnostik bei Erdnussallergie 214
12.1 Bedeutung der Erdnuss als Allergen 215
12.2 Einzelne Allergene der Erdnuss 216
12.2.1 Primäre Majorallergene: Speicherproteine 216
12.2.2 Primäre Minorallergene: Oleosine 216
12.2.3 Sekundäre Allergene: nsLTPs und kreuzreaktive Aeroallergene 217
12.3 Klinische Daten zur molekularen Diagnostik 218
12.4 Diagnostik mit Erdnussallergenen 220
12.4.1 Verfügbare Einzelallergene 220
12.4.2 Potenzielle Vorteile der molekularen Diagnostik mit Erdnussallergenen 221
12.4.3 Vorgehen zur Abklärung einer im Kindesalter entstandenen Erdnussallergie 221
12.4.4 Häufige Erdnusskreuzreaktionen bei Birkenpollensensibilisierung 223
12.4.5 Seltenere Konstellationen bei Erdnussallergie 223
12.5 Kreuzreaktive Allergene 224
Literatur 224
13 Molekulare Diagnostik bei Allergie gegen Schalenfrüchte 226
13.1 Bezeichnung der Allergene 227
13.2 Struktur, Funktion und Bedeutung der Allergene 227
13.3 Sensibilisierungshäufigkeiten 230
13.4 Serologische Kreuzreaktionen 230
13.5 Diagnostik: verfügbare Einzelallergene 231
13.5.1 Haselnuss 231
13.5.2 Walnuss 233
13.5.3 Weitere Schalenfrüchte 234
13.6 Mehrwert der molekularen Diagnostik 234
13.7 Perspektiven 234
Literatur 235
14 Molekulare Diagnostik der Gemüse- und Fruchtallergie 237
14.1 Einleitung 238
14.2 Epidemiologie der Frucht- und Gemüseallergie 238
14.3 Möglicher Nutzen der molekularen Allergiediagnostik 238
14.4 Allergien gegen Gemüse und Früchte: die wichtigsten Allergenfamilien 239
14.5 Molekulare Diagnostik bei Gemüseallergie 240
14.5.1 Sellerieallergie 240
14.5.2 Karottenallergie 241
14.5.3 Tomatenallergie 242
14.6 Molekulare Diagnostik bei Fruchtallergie 243
14.6.1 Kiwiallergie 243
14.6.2 Pfirsichallergie 246
14.6.3 Latex-Frucht-Syndrom und die Bedeutung der Hevein-ähnlichen Domäne 248
14.7 Zusammenfassung und Ausblick 248
Literatur 249
15 Molekulare Diagnostik bei nahrungsmittelabhängiger anstrengungsinduzierter Anaphylaxie 252
15.1 Einleitung 253
15.2 Bezeichnung der Allergene 254
15.3 Struktur, Funktion und Bedeutung der Allergene 256
15.4 Sensibilisierungshäufigkeiten/Verbreitung 257
15.5 Kreuzreaktive versus Markerallergene 258
15.6 Diagnostik 258
15.7 Mehrwert der molekularen Allergiediagnostik 260
15.8 Therapie und Empfehlungen 261
15.9 Perspektiven 261
Literatur 262
16 Optimierte Diagnostik der Insektengiftallergie durch rekombinante Allergene 264
16.1 Einleitung 265
16.2 Struktur, Funktion und Bedeutung der Hymenopterengiftallergene 267
16.3 Methodische Aspekte der Herstellung rekombinanter Hymenopterengiftallergene 270
16.3.1 Rekombinante Allergene aus Eukaryoten 271
16.4 Mehrwert der molekularen Diagnostik 271
16.4.1 Molekulare Diagnostik zur Abgrenzung von Doppelsensibilisierungen 272
16.4.2 Diagnostik mit rekombinanten Insektengiftallergenen in der klinischen Routine 274
16.4.3 Verbesserung der Testsensitivität durch rekombinante Allergene 276
16.4.4 Potenzielle Bedeutung für die spezifische Immuntherapie 277
16.5 Offene Fragen und zukünftige Perspektiven 278
Literatur 279
17 Molekulare Diagnostik bei Allergie gegen Säugetiere 283
17.1 Einleitung 284
17.2 Proteinstrukturen und Funktion 284
17.3 Aktueller Stand der identifizierten Allergene unterschiedlicher Allergenquellen 285
17.3.1 Katzenallergene 285
17.3.2 Hundeallergene 286
17.3.3 Pferdeallergene 287
17.3.4 Rinderallergene 287
17.3.5 Kaninchenallergene 287
17.3.6 Maus- und Rattenallergene 287
17.3.7 Meerschweinchenallergene 288
17.3.8 Hamsterallergene 288
17.4 Sensibilisierungshäufigkeiten/Verbreitung 288
17.5 Kreuzreaktive versus Markerallergene bei Säugetieren 289
17.6 Diagnostische Probleme bei Tiersensibilisierungen 290
17.7 Aktueller Mehrwert der molekularen Diagnostik 291
17.8 Therapie und Empfehlungen 291
17.9 Perspektiven 291
Literatur 293
18 Extrakt-basierte und molekulare Diagnostik bei Fischallergie 296
18.1 Einleitung 297
18.2 Bezeichnung der Allergene 297
18.3 Struktur der Allergene 297
18.4 Funktion der Allergene 298
18.5 Bedeutung der Allergene 300
18.6 Sensibilisierungshäufigkeit 300
18.7 Kreuzreaktive versus Markerallergene 301
18.8 Diagnostik 302
18.9 Mehrwert der molekularen Diagnostik 302
18.10 Therapie und Empfehlung 305
18.11 Perspektiven 305
Literatur 306
19 Allergene der Hausstaubmilbe und Diagnostik der Hausstaubmilbenallergie 308
19.1 Einleitung 309
19.2 Bezeichnung der Allergene 309
19.3 Struktur und Funktion der Allergene 310
19.4 Bedeutung der Allergene 312
19.5 Sensibilisierungshäufigkeiten/Verbreitung 313
19.6 Kreuzreaktive versus Markerallergene 313
19.7 Diagnostik 314
19.8 Mehrwert der molekularen Diagnostik 314
19.9 Therapie und Empfehlungen 315
19.10 Perspektiven 316
Literatur 316
20 Allergien auf Schaben, Zecken, Vorratsmilben und andere Gliederfüßer: molekulare Aspekte 319
20.1 Einleitung 321
20.2 Schabenallergie 321
20.2.1 Kontakt und Verbreitung 321
20.2.2 Bezeichnung der Allergene 321
20.2.3 Funktion und Struktur 321
20.2.4 Bedeutung und Sensibilisierungshäufigkeit 324
20.2.5 Kreuzreaktive Allergene 324
20.3 Vorratsmilbenallergie 324
20.3.1 Kontakt und Verbreitung 324
20.3.2 Bezeichnung der Allergene 324
20.3.3 Bedeutung 325
20.3.4 Kreuzreaktive Allergene 325
20.4 Zeckenallergie 326
20.4.1 Kontakt und Verbreitung 326
20.4.2 Bezeichnung der Allergene 326
20.5 Allergien auf andere Gliederfüßer 326
20.6 Diagnostik und Mehrwert der molekularen Diagnostik 329
20.7 Therapie, Perspektiven 330
Literatur 330
21 Schimmelpilzallergene und ihr Stellenwert in der molekularen Allergiediagnostik 332
21.1 Einführung 333
21.2 Allergenquellen und Verbreitung der Schimmelpilze 333
21.3 Schimmelpilzexposition und gesundheitliche Risiken 333
21.4 Charakterisierte Schimmelpilzallergene, Proteinfamilien und ihre Funktionen 335
21.5 Kommerziell verfügbare Schimmelpilz-Einzelallergene 337
21.6 Perspektiven 339
Literatur 340
22 Latexallergene: Sensibilisierungsquellen und Einzelallergene 341
22.1 Einleitung 342
22.2 Ursprung der Proteine und Bezeichnung der Allergene 342
22.3 Funktion 343
22.4 Bedeutung der Majorallergene 345
22.5 Verbreitung 345
22.6 Kreuzreaktive Kohlenhydratseitenketten 345
22.7 Naturlatex-assoziierte Nahrungsmittel 345
22.8 Diagnostik mit den Latexeinzelallergenen 346
22.9 Perspektiven 346
Literatur 347
D Abschnitt D: Designer-Allergene, Hypoallergene, Fusionsallergene 349
23 Rekombinante Allergene in der spezifischen Immuntherapie 350
23.1 Einleitung 351
23.2 Vorteile und Chancen rekombinanter Allergene für die allergenspezifische Immuntherapie 351
23.2.1 Rekombinante Allergene für die spezifische Immuntherapie – warum eigentlich? 351
23.2.2 Herausforderung: Auswahl der relevanten Allergene 351
23.2.3 Verschiedene Strategien zur Therapie mit rekombinanten Allergenen 354
23.3 Klinische Erfahrung mit rekombinanten Allergenen 356
23.3.1 Regulatorische Anforderungen 356
23.3.2 Studien mit unveränderten rekombinanten Allergenen 357
23.3.3 Studien mit hypoallergenen rekombinanten Allergenoiden 358
23.3.4 Studien mit alternativen Konzepten 359
23.4 Molekulare Diagnostik für molekulare Therapie? 359
Literatur 360
24 Definition und Design hypoallergener Nahrungsmittel 362
24.1 Einleitung 363
24.2 Definition hypoallergener Nahrungsmittel 363
24.3 Design und Bewertung hypoallergener Nahrungsmittel 364
24.4 Methoden des Gen-Silencing bei der Generierung hypoallergener Nahrungsmittel 365
24.5 Erzielte Allergenreduktion in Modellallergenquellen pflanzlicher Nahrungsmittel 366
24.5.1 Reis (Oryza sativa) 366
24.5.2 Sojabohne (Glycine max) 368
24.5.3 Apfel (Malus domestica) 368
24.5.4 Tomate (Solanum lycopersicum, früher: Lycopersicon esculentum) 369
24.5.5 Karotte (Daucus carota) 372
24.5.6 Erdnuss (Arachis hypogaea) 372
24.6 Akzeptanz von hypoallergenen genmodifizierten Nahrungsmitteln bei Verbrauchern 373
24.7 Mehrwert der molekularen Diagnostik 374
24.8 Therapie und Empfehlungen 374
24.9 Perspektiven 374
Literatur 376
Serviceteil 380
Stichwortverzeichnis 381