Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Judy Wichmann

Untersuchungen zur Prävention von Asthma in

einem ex vivo Lungenmodell unter Verwendung von

nicht-menschlichen Primaten

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109593

title (engl.)

Investigating asthma prevention in an ex vivo lung model of non-human primates

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/wichmannj_ws16.pdf

abstract (deutsch)

Allergisches Asthma ist eine chronisch entzündliche Erkrankung, die durch Hyperreagibilität der Atemwege und Atemwegsobstruktion gekennzeichnet ist. Obwohl es eine der häufigsten chronischen Erkrankungen des Menschen ist, besteht ein  großer Bedarf an wirksamen Medikamenten, da die derzeit eingesetzten Langzeittherapeutika im Wesentlichen nur symptomatische Wirksamkeit besitzen. Vor diesem Hintergrund war das Ziel der vorliegenden Arbeit, einen neuartigen  anti-human IgE-Inhibitor zu testen. Dazu wurde ein ex vivo Modell genutzt, welches die frühe Phase einer allergischen Atemwegsreaktion mit Hilfe von Precision-Cut Lung Slices (PCLS) imitiert. Von Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus; n=5) und Javaneraffen (Macaca fascicularis; n=4) wurden Lungen gewonnen und entsprechende Schnitte generiert. Die PCLS wurden mit menschlichem Plasma, welches IgE gegen Hausstaubmilben (House Dust Mite, HDM) beinhaltete, sensibilisiert. Zur Kontrolle wurden weitere PCLS in Plasma von gesunden Spendern inkubiert.

Sensibilisierte PCLS wurden entweder mit dem Antihistaminikum Cetirizin, dem anti-IgE DARPin bi53_79 oder dem Kontroll-DARPin bi53_86 behandelt. Um die frühe Phase einer Allergen-induzierten Atemwegsreaktion einzuleiten, wurden die PCLS schließlich mit HDM stimuliert. Die Atemwegsreaktion und Histaminfreisetzung wurden gemessen und zwischen den unterschiedlich behandelten Gruppen miteinander verglichen. Eine Bronchokonstriktion und erhöhte Histaminfreisetzung dienten als Indikatoren für die frühe Phase einer allergischen Atemwegsreaktion.

Die Symptome traten bei PCLS auf, die passiv sensibilisiert und mit HDM stimuliert wurden. Auch PCLS, die zusätzlich mit dem Kontroll-DARPin behandelt wurden, zeigten eine Frühe-Phase-Reaktion. In sensibilisierten und Cetirizin-behandelten PCLS wurde noch ein Allergen-induzierter Histaminausstoß nachgewiesen, jedoch keine Kontraktion der Atemwege. Im Gegensatz dazu konnte der anti-IgE DARPin bi53_79 beides, die Histaminfreisetzung senken und die Bronchokonstriktion verhindern. In sensibilisierten PCLS von Weißbüschelaffen war dafür eine Konzentration von 0,5 µM anti-IgE-Inhibitor notwendig. In Javaneraffen-PCLS wurde die Frühe-Phase-Reaktion bei einer Konzentration von 5 µM vollständig unterdrückt.

Die vorgelegten Untersuchungen zeigen in einem menschennahen ex vivo Modell, dass der human-spezifische anti-IgE-Inhibitor DARPin bi53_79 durchaus geeignet ist, bei allergischen Atemwegserkrankungen therapeutisch eingesetzt zu werden.  Angesichts der steigenden Anzahl von Patienten mit allergischem Asthma könnte dieser anti-IgE DARPin dem hohen Bedarf an neuen Medikamenten gerecht werden.

abstract (englisch)

Allergic asthma is a chronic inflammatory disorder characterized by airway hyper-responsiveness and bronchoconstriction. It is one of the most common chronic diseases of mankind and there is still an urgent need of curative therapies because existing long acting pharmaceuticals do only alleviate the symptoms. Therefore, the aim of this study was to test a new anti-human IgE inhibitor. We used an ex vivo lung model that imitates the early phase of an allergic airway reaction. Precision-Cut Lung Slices (PCLS) of common marmosets (Callithrix jacchus; n=5) and cynomolgus macaques (Macaca fascicularis; n=4) were prepared and passively sensitized with human plasma containing anti-House Dust Mite (HDM) IgE. Control PCLS were incubated in plasma of healthy donors.

Passively sensitized PCLS were treated with the antihistamine cetirizine, the anti-IgE DARPin bi53_79 and the control DARPin bi53_86 respectively. To initiate the early phase of an allergen-induced airway reaction, PCLS were finally challenged with HDM. Airway response as well as histamine levels were measured and used to compare the groups. Bronchoconstriction and increased histamine release were chosen as indicators for the early phase of an allergic airway reaction.

The symptoms were observed in PCLS that were passively sensitized and challenged with HDM. PCLS additionally incubated with the control DARPin also showed this early airway reaction. Sensitized and cetirizine-treated PCLS showed allergen-induced histamine release as well, but no bronchoconstriction. In contrast, the anti-IgE DARPin bi53_79 prevented both histamine release and bronchoconstriction. An inhibitor concentration of 0.5 µM was sufficient in sensitized marmoset PCLS whereas the early airway reaction in sensitized cynomolgus PCLS was prevented at a dose of 5 µM.

Results of the human-like ex vivo model shown in this study indicate that the human specific anti-IgE inhibitor DARPin bi53_79 is suitable for therapy of allergic airway diseases. In regard to growing amounts of patients with allergic asthma, this anti-IgE DARPin could satisfy the demand of new treatment options.

keywords

Asthma, Lungenmodell, nicht-menschliche Primaten, PCLS, DARPin, early airway reaction 

kb

8.512