Forschungszentrum Borstel
Forschungszentrum Borstel

Programmbereich Asthma und Allergie

Klinische und Molekulare Allergologie

Es besteht die Möglichkeit zur Anfertigung von Bachelor- oder Masterarbeiten für Studentinnen/Studenten der Studiengänge Biologie, Biochemie, Lebensmittelchemie, Ernährungswissenschaften sowie verwandter Naturwissenschaften. Infos erhalten Sie hier

Allgemeines

Allergien sind komplexe Multiorganerkrankungen, von denen etwa 20-30 Millionen Menschen allein in Deutschland betroffen sind, und deren Häufigkeit rapide zunimmt. Damit besitzen Allergien inzwischen den Status einer „Volkskrankheit“. Einige Allergien sind lebensbedrohlich oder sind Wegbereiter für chronische Erkrankungen wie z.B. die Entwicklung des Asthma bronchiale aus einer vorbestehenden allergischen Rhinitis (z.B. „Heuschnupfen“) im Sinne des „Etagenwechsels“. Sie sind chronisch-rezidivierend (wie die allergische Rhinokonjunktivitis) und führen somit zur Minderung der Lebensqualität sowie zu erheblichen Leistungseinschränkungen und dadurch nicht zuletzt zu großen sozio-ökonomischen Belastungen (Weißbuch Allergologie in Deutschland 2010).
Das Krankheitsbild der Allergie entsteht durch eine überschießende Reaktion des Immunsystems gegen an sich harmlose Substanzen natürlichen Ursprungs.

Die Forschungsgruppe Klinische und Molekulare Allergologie untersucht den Einfluss der Allergenstruktur auf die Sensibilisierung(swege) und die Schwere sowie Lokalisation der allergischen Symptomausprägung.

Aktuelle Projekte und Fragestellungen der Forschungsgruppe

Projekte

1. Identifizierung/Charakterisierung neuer Allergene

Die Identifizierung neuer Allergene ist ein Kernpunkt unserer Arbeiten und dient dazu, Biomarker für die klinische Diagnostik zu etablieren. Die Charakterisierung der Proteine hinsichtlich Struktur, Molekulargewicht, hydrophiler/lipophiler Eigenschaften, Funktion (z. B. Protease) und Patienten-IgE Bindung soll dabei helfen, die Frage zu klären: Was macht ein Molekül zum Allergen?
So gelang es der Forschungsgruppe bereits, Einzelallergene aus Nahrungsmittelallergenquellen pflanzlichen Ursprungs zu identifizieren und zu isolieren, die als Markerallergene mit dem Schweregrad der Symptomatik assoziiert zu sein scheinen. Zu den identifizierten Allergenen zählen: das Lipidtransferprotein der Haselnuss Cor a 8, das Speicherprotein der Erdnuss Ara h 6, das Lipidtransferprotein Erdnuss Ara h 9 sowie im Jahr 2015 die Erdnuss Defensine Ara h 12 und Ara h 13 und die Oleosine der Erdnuss Ara h 14 und Ara h 15.
Die Aufklärung der Interaktion von Allergenen mit dem Immunsystem und die Induktion einer pro-allergischen Immunantwort mit nachfolgender Antikörper (IgE)-Produktion werden durch die Verknüpfung von Struktur- und Funktionsinformationen durchgeführt.

2. Aufklärung von Sensibilisierungswegen

Die Sensibilisierung gegen bestimmte Allergene und die daraus sich entwickelnde Entstehung der Allergie mit den bekannten Symptomen sind noch nicht aufgeklärt. Die Erdnussallergie ist aufgrund der Schwere der allergischen Reaktion bei geringem Allergenkontakt eine hierfür sehr geeignete „Modellerkrankung“.
Prinzipiell könnte eine Sensibilisierung bei Nahrungsmittelallergien über die Grenzflächen a) Verdauungstrakt (Stillen und oral über die Ernährung), b) den Atmungstrakt, c) die Haut oder bereits im d) Mutterleib (in utero) erfolgen. In der Allergologie ist die Frage bedeutsam, ob eine Erdnussexposition in der Stillzeit ein Sensibilisierungsweg oder möglicherweise sogar ein Weg zur Toleranzinduktion darstellt. In der Gruppe wird daher untersucht, ob Erdnussantigene/-allergene in Muttermilch übergehen können.
Da einige Erdnusseinzelallergene offenbar umweltstabil sind und über die Luft vermittelt werden können (z.B. Bronchospasmus nach Öffnen einer Erdnussflipstüte bei schweren Erdnussallergikern), verwenden wir sie als Werkzeuge in Projekten des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL)  zur mechanistischen Aufklärung der oben genannten Prozesse am Atemtrakt.

3. Aufklärung der Krankheitsentstehung

Entscheidend für die Aufklärung des Pathomechanismus der Soforttyp- (Typ I)-Allergie ist es herauszufinden, wie es zur individuellen Auslösung der Bildung bestimmter Allergie-vermittelnder Antikörper vom IgE-Typ durch die einzelnen Allergene kommt. Dazu wird unter anderem die spezifische Interaktion von Allergenen an Grenzflächen (Oberflächenepithelien) (Atmungstrakt bzw. Gastrointestinaltrakt) untersucht. Ziel ist es aufzuklären, wie die Verstoffwechselung der Allergene erfolgt, ob es hierbei Unterschiede zwischen Allergiker und Nichtallergiker gibt, und wie es zur Fehlregulierung und damit zur Sensibilisierung und schließlich zur allergischen Reaktion kommt. Die Aufklärung der Pathomechanismen ist die rationale Vorgehensweise, um die Krankheit Allergie zu bekämpfen.

4. Identifizierung von Biomarkern zur Verbesserung der Diagnostik und Therapie

Die Identifikation von Biomarkern im Serum von allergischen Patienten ist ein weiteres wichtiges Forschungsfeld unserer Gruppe. Diese Biomarker sind beispielsweise a) verstoffwechselte und/oder immunologisch veränderte Allergene, b) Allergen-gekoppelte Trägermoleküle, c) Antikörper vom Typ IgE, aber auch d) andere Antikörperklassen (IgG, IgA, etc.), die gegen Allergene gerichtet sind. Dabei können bestimmte IgE-bindende Motive als Risikofaktoren für die Schwere der Symptomausprägung dienen, oder auch ein bestimmtes (IgE-assoziiertes) Antikörper-Risikoprofil des Patienten für Erdnussallergiker z. B. IgE-Positivität für die Speicherproteine Ara h 1, Ara h 2 und Ara h 3 (Abbildung, Punkt 4).
Der Nachweis von IgE-Antikörpern gegen Einzelallergene stellt eine molekülspezifische Diagnostik dar, deren Aussagefähigkeit je nach Allergenquelle und klinischer Charakterisierung der Einzelallergene zu klären ist. Dieses wiederum ist nur möglich durch die enge klinische Anbindung der Forschungsgruppe an die von Frau Prof. Dr. med. Uta Jappe in Personalunion geleiteten Allergologischen Ambulanz der Medizinischen Klinik Borstel sowie der Interdisziplinären Allergie-Ambulanz des UKSH Campus Lübeck an der Universität zu Lübeck (UzL).
Die Identifizierung und Charakterisierung relevanter Einzelallergene, die Klonierung und Produktion als rekombinante Allergene sowie die Synthese IgE-Epitop darstellender Peptide ermöglicht eine Komponenten-aufgelöste Diagnostik. Dadurch können IgE-Antikörper, die für ein allergenes Protein oder ein sequenzielles Epitop spezifisch sind, nachgewiesen werden. So lassen sich individuelle Sensibilisierungsmuster (Allergogramme) der Patienten gegen verschiedene a) Proteine z. B. allergener Nahrungsmittel (z. B. Erdnuss, Lupine), Hausstaubmilbenallergene, Pollen, Medikamente (Biologika), etc., oder gegen b) homologe, d.h. strukturverwandte, Proteine in verschiedenen Nahrungsmitteln oder gegen c) verschiedene Antikörper-bindende Motive (IgE-Bindungsstellen) eines einzelnen Allergenmoleküls erstellen.

5. Aufbau von Registern und Datenbanken

Die Daten, die im Rahmen von Registern und Datenbanken gesammelt werden, finden Eingang in epidemiologische Studien und dienen der Überwachung im Hinblick auf das Auftreten von neuen Allergenen. Des Weiteren ist die Forschungsgruppe am Aufbau der BioMaterialBank (BMB) Nord  beteiligt.



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Klinik