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Neues Allergiemodell basierend auf Präzisions-Darmschnitten treibt Allergieforschung voran

Dienstag, 20 Dezember, 2022 - 08:19

Neue Einblicke in Abläufe bei Lebensmittelallergien vom Soforttyp liefert eine Forschungsgruppe unter Leitung von Prim. Assoc. Prof. PD Dr. Thomas Eiwegger, Leiter der Klinischen Abteilung für Kinder- und Jugendheilkunde des Universitätsklinikums in St. Pölten und der Pädiatrischen Universitätskliniken der Karl Landsteiner Privatuniversität. Sie stellen ein neues Modell basierend auf menschlichen Darmgewebsproben vor. Lebensmittelallergien betreffen bis zu 10% aller Kinder in der westlichen Welt und nehmen weiter zu. Eine Allergenexposition kann bei schweren IgE mediierten Allergien zu lebensbedrohlichen Reaktionen führen.

Vielfalt der im Darm befindlichen Zellen darstellbar
Nach Konsum eines Allergens kommt es im Regelfall im gastrointestinalen System zum Kontakt mit Nahrungsmittelallergenen. Die Allergene interagieren dann mit dem Immunsystem, das bei Allergiker_innen dadurch aktiviert wird. Im Darm finden sich unterschiedliche Zellen wie Mastzellen, jede Art von Immunzellen, Fibroblasten, Epithelzellen, glatte Muskelzellen und viele mehr. All diese Zellen reagieren auf Mediatoren, die Immunzellen freisetzen, und sind entscheidend für eine generalisierte allergische Reaktion. Der komplexe Zellverband ist in klassischen Zellmodellen und auch in Organoiden nicht darstellbar, für die Erforschung allergischer Reaktionen und Medikamentenwirkungen jedoch unerlässlich. Daher verwendete die Forschungsgruppe von Prof. Eiwegger Präzisions-Darmschnitte. Dabei kann Darmgewebe, das von Kindern im Rahmen von notwendigen Operationen zugänglich ist, gewonnen werden. Es wird darauf Wert gelegt, dass die zugrundeliegende Operation keinen Einfluss auf die Architektur und die Zusammensetzung der Immunzellen im Darm hat. Diese Präzisions-Darmschnitte haben eine definierte Dicke (400µm) und enthalten alle charakteristischen Darmzellen. 


Vitalität, Selektivität und Sensibilität bestätigt
Die Gruppe konnten zeigen, dass die entnommenen Darmschnitte für zumindest 24 Stunden voll vital bleiben. Durch die Beigabe von Seren von Erdnussallergiker_innen wurden die Gewebsschnitte „allergisch“ gemacht. Als Messkriterium für allergische Reaktionen wurde die Kontraktion der glatten Muskulatur, die als Antwort auf die von Mastzellen freigesetzten Botenstoffe stattfindet, herangezogen. Die Muskelkontraktionen im Zellsystem konnte nach Zugabe des Allergens gefilmt werden. Eine spezielle, von den Wissenschaftler_innen entwickelte Software erlaubt die Quantifizierung der Muskelkontraktion. Verschiedene körpereigene Substanzen, die eine solche Kontraktion auslösen, dienten als Positivkontrollen, wohingegen Allergene, auf die das Gewebe nicht allergisch gemacht wurde, als Negativkontrollen fungierten. Die gemessenen Kontraktionsveränderungen nach Zugabe der Testsubstrate bestätigen, dass sensibilisierte Präzisions-Darmschnitte speziell nur auf das entsprechende Allergen – hier Erdnuss - und nicht auf andere Lebensmittel oder Substanzen reagieren. 


Orale Immuntherapie als vielversprechender Ansatz
Lange mussten Allergiker_innen jene Stoffe und Lebensmittel, auf die sie reagieren, strikt meiden. Seit 2022 werden orale Immuntherapien bei Lebensmittelallergien als klinische Routinetherapie angewandt. Das Universitätsklinikum St. Pölten gilt auf diesem Gebiet in Österreich als führendes Zentrum. Die Wirkung oraler Immuntherapeutika im vorgestellten, auf menschlichen Darmgewebe basierenden Modell war ebenfalls Ziel der im „European Journal of Allergy and Clinical Immunology“ erschienen Studie. Die Forschungsergebnisse der Gruppe rund um Assoc. Prof. Dr. Thomas Eiwegger bestätigen, dass Seren nach einer erfolgreichen Immuntherapie allergen-spezifische Antworten sehr gut unterdrücken konnten. Dies demonstrierten sie auch für einige Medikamente, die in der Therapie von allergischen Erkrankungen eingesetzt werden. Ihr Model ist also nicht nur in der Lage Lebensmittelallergien vom Soforttyp nachzustellen, sondern bieten auch die Möglichkeit, orale Therapeutika zielführend zu testen.
Dieses Modell bildet die Situation im Darmgewebe realitätsnahe ab und erweitert damit bestehende Testmöglichkeiten. Präzisions-Darmschnitte erlauben es, neue Medikamente in menschlichen Geweben zu prüfen, bevor diese in klinischen Studien am Menschen zum Einsatz kommen.

Originalarbeit
Hung L, Celik A, Yin X, Yu K, Berenjy A, Kothari A, et al. Precision cut intestinal slices, a novel model of acute food allergic reactions. Allergy: European Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2022.

 

 

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