< Terug naar vorige pagina

Project

Lactobacillus rhamnosus GG uitdrukken van berkenpollen eiwtten voor allergeen-specifieke immunotherapie van experimentele astma bij muizen.

Berkenpollenallergie treft ongeveer 100 miljoen mensen wereldwijd en is een veelvoorkomende oorzaak van allergische luchtwegaandoeningen met een aanzienlijke sociaaleconomische impact. Allergeenspecifieke immunotherapie is de enige curatieve behandeling voor allergische aandoeningen, en heeft als doel langdurige tolerantie te doen ontstaan via het toedienen van allergenen aan de patiënt. In zijn huidige vorm heeft allergeenspecifieke immunotherapie echter een aantal nadelen, waaronder variabele werkzaamheid, onhandige toedieningsroutes, hoge kosten en mogelijk levensbedreigende bijwerkingen. En veelbelovende strategie om allergeenspecifieke immunotherapie op een alternatieve manier toe te dienen, is de expressie van allergenen in genetisch gemodificeerde probiotische bacteriën, die vervolgens gebruikt worden als levende toedieningsvectoren voor allergenen aan de darm- of neusmucosa. Probiotische stammen Lactobacillus rhamnosus GG en Lactobacillus rhamnosus GR-1 zijn bijzonder interessant voor het behandelen of voorkomen van allergisch astma vanwege hun intrinsieke immunomodulerende en immunostimulerende eigenschappen. Deze probiotische effecten kunnen gecombineerd worden met productie van allergenen in het kader van allergeenspecifieke immunotherapie, voor een meer efficiënte behandeling van allergisch astma of andere allergische aandoeningen. Het doel van dit doctoraatsproject was het onderzoeken van gemodificeerde en wild-type L. rhamnosus GG en L. rhamnosus GR-1 als preventieve behandeling van experimenteel allergisch astma. L. rhamnosus stammen werden genetisch gemodificeerd om het belangrijkste berkenpollenallergeen Bet v 1, dat allergische sensibilisatie veroorzaakt bij 90-95% van de berkenpollen-allergische patiënten, tot expressie te brengen. Een aantal muismodellen met typische kenmerken van berkenpollen-geïnduceerd allergisch astma werden ontwikkeld om de effecten van de gemodificeerde en wild-type probiotische stammen te testen. Voor allergische sensibilisatie van muizen werd biologisch actief Bet v 1 geproduceerd en gezuiverd in E. coli BL21 (DE3). Intranasale inductie van luchtwegallergie bij de muis was alleen mogelijk met ofwel het volledige extract van berkenpollen dat Bet v 1 bevatte, of met de combinatie van Bet v 1 met Staphylococcus aureus enterotoxine B, maar niet met Bet v 1 alleen.

Significante voordelen van zowel intragastrische als intranasale toediening van L. rhamnosus stammen werden aangetoond in de bestudeerde muismodellen. Een verbetering van de luchtweghyperreactiviteit door één of meerdere L. rhamnosus stammen werd waargenomen in elke experimentele opzet. Dit is een belangrijk resultaat met een potentiële klinische waarde, aangezien luchtweghyperreactiviteit een bepalend pathofysiologisch kenmerk is van astma bij de mens. Een verbetering van luchtwegfunctie was echter niet altijd gekoppeld aan significante veranderingen in allergische sensibilisatie of luchtwegontsteking. Intranasale toediening van gemodificeerde Bet v 1-producerende L. rhamnosus stammen veroorzaakte sterke systemische Bet v 1-specifieke antilichaamresponsen, wat niet het geval was tijdens hun intragastrische toediening. Het meest significante effect op de symptomen van allergische astma werd ook aangetoond met intranasale, maar niet intragastrische, toediening van wild-type L. rhamnosus GG, die zowel de luchtweghyperreactiviteit als de luchtwegontsteking verbeterde. Wild-type L. rhamnosus GR-1 vertoonde een positief effect op luchtwegfunctie bij een therapeutische, maar niet bij een preventieve intranasale behandeling van experimenteel allergisch astma. Deze resultaten suggereren dat het intranasaal toedienen van probiotische stammen een effectief alternatief kunnen bieden voor de traditionele orale route.

Heterogeniteit in de immuunresponsen ten opzichte van de voorbehandeling met de L. rhamnosus stammen werd waargenomen bij de muizen, vooral als de stammen intragastrisch werden toegediend. Variatie in de samenstelling van het darmmicrobioom bij individuele muizen werd eveneens gedetecteerd. Een correlatie werd aangetoond tussen een verminderde darmmicrobioomstabiliteit (i.e. een verschuiving in microbioomsamenstelling na astma-inductie) en verhoogde luchtweghyperreactiviteit, allergische ontsteking en allergische sensibilisatie. De waargenomen verschillen in het darmmicrobioom en hun correlatie met allergische astma ontwikkeling impliceren dat deze gastheerparameter een belangrijke rol kan spelen in het onderzoek naar effecten van probiotische behandelingen.

Samengenomen, benadrukken deze resultaten het significante potentieel van recombinante en wild-type probiotische stammen bij preventie en behandeling van allergisch astma. Het voorkomen van luchtweghyperreactiviteit, het belangrijkste kenmerk van astma bij de mens, door deze stammen is bijzonder veelbelovend. Het verder ontrafelen van hun gunstige in vivo effecten in muismodellen en het bestuderen van de factoren die hun interacties met de gastheer beïnvloeden zal de toekomstige klinische toepassing van zowel recombinante als wild-type probiotische stammen kunnen bevorderen.

Datum:1 okt 2013 →  5 feb 2018
Trefwoorden:immunotherapy
Disciplines:Engineering van biomaterialen, Biologische systeemtechnologie, Biomateriaal engineering, Biomechanische ingenieurswetenschappen, Andere (bio)medische ingenieurswetenschappen, Milieu ingenieurswetenschappen en biotechnologie, Industriële biotechnologie, Andere biotechnologie, bio-en biosysteem ingenieurswetenschappen, Microbiologie, Systeembiologie, Laboratoriumgeneeskunde, Immunologie, Levensmiddelenwetenschappen en (bio)technologie
Project type:PhD project