Czym są alergeny rekombinowane? Jaką pełnią rolę w diagnostyce i leczeniu alergii?

Dziewczynka z katarem alergicznym

Alergeny rekombinowane są to białka, których produkcja oparta jest na wykorzystaniu technik inżynierii genetycznej przy użyciu komórek pro- lub eukariotycznych. Wykorzystanie alergenów rekombinowanych w diagnostyce alergii daje możliwość lepszej standaryzacji testów, poprawę ich czułości oraz precyzyjne określenie czynnika wywołującego niepożądane reakcje organizmu.

Alergen - co to takiego?

Alergenem nazywamy czynnik, który poprzez aktywację układu immunologicznego może wywoływać niepożądaną reakcję organizmu (IgE-zależną lub IgE-niezależną).

Wśród alergenów można wyróżnić:

  • Alergeny kontaktowe,
  • Alergeny wziewne (powietrznopochodne),
  • Alergeny pokarmowe, które dodatkowo możemy klasyfikować jako:
    • Alergeny klasy I - są to glikoproteiny o masie cząsteczkowej od 10 do 70 kDa. Charakteryzują się wysoką odpornością na obróbkę termiczną oraz na działanie enzymów trawiennych.
    • Alergeny klasy II - cząsteczki homologiczne z glikoproteinami zawartymi w owocach, warzywach i pyłkach.
  •  

Konsekwencją działania alergenów może być manifestacja objawów alergicznych ze strony wszystkich narządów i układów w organizmie człowieka. Najcięższą postacią kliniczną alergii jest wstrząs anafilaktyczny, który stanowi zagrożenie zdrowia i życia pacjenta.

Alergeny rekombinowane - jaka jest ich charakterystyka?

Alergeny rekombinowane to białka o wysokiej czystości i homogennej strukturze, których układ przestrzenny i sekwencja aminokwasowa jest ściśle zdefiniowana. Są rozpoznawane przez specyficzne przeciwciała, dlatego możliwe jest wykorzystanie ich w celach diagnostycznych i terapeutycznych.

Wyprodukowanie alergenów rekombinowanych możliwe jest dzięki użyciu metod molekularnych, w których produkcji wykorzystywane są ekstrakty zawierające komponenty alergogenne, poddawane następnie modyfikacjom w specjalnym systemie ekspresyjnym.

System ekspresyjny stanowią komórki pro- i eukariotyczne takie jak:

  • Escherichia coli,
  • Bacillus subtilis,
  • Saccharomyces cerevisiae,
  • Lactococcus lactis,
  • Pichia pastoris.

Produkcja alergenów rekombinowanych oparta jest na wprowadzeniu do komórek (stanowiących system ekspresyjny) specjalnych wektorów zawierających fragment genu kodującego wybrane białko.

W produkcji alergenów rekombinowanych wykorzystywane są transgeny, które stanowią obcy gen wbudowywany w nowy organizm, co skutkuje nabyciem przez niego nowych pożądanych cech. Proces ten nazywany jest transgenezą, której efektywność zależy od odpowiedniego dostosowania wykorzystywanego transgenu do rodzaju produkowanego białka.

Jakość wyprodukowanych alergenów rekombinowanych zależy od:

  • zastosowania właściwego systemu ekspresyjnego,
  • odpowiedniego transgenu, czyli wektora ekspresyjnego,
  • modyfikacji genu białka docelowego.

Produkty na alergię

Jakie jest zastosowanie alergenów rekombinowanych?

Białka wyprodukowane w wyniku transgenezy charakteryzują się dobrze poznaną strukturą, zdefiniowanymi właściwościami fizyko-chemicznymi oraz określonymi właściwościami alergizującymi. Daje to duże możliwości wykorzystania alergenów rekombinowanych nie tylko w aspekcie prowadzonych badań naukowych (eksperymentalnych), ale też w obszarze diagnostyczno-terapeutyczym

Wykorzystanie testów z alergenami rekombinowanymi daje zdecydowanie większe korzyści w porównaniu do powszechnie stosowanych metod diagnostycznych, w których używane są ekstrakty zawierające mieszaninę wielu natywnych alergenów.

Korzyści wynikające z zastosowania testów z alergenami rekombinowanymi związane są między innymi z:

  • wysoką standaryzacją testu diagnostycznego,
  • zwiększeniem jakości wykonywanego badania,
  • poprawą czułości testu diagnostycznego,
  • precyzyjnym określeniem czynnika wywołującego alergię,
  • możliwością potwierdzenia lub wykluczenia reakcji krzyżowych.

Alergeny rekombinowane mogą być wykorzystywane w następujących narzędziach diagnostycznych:

  • Punktowe testy skórne (SPT, ang. skin prick test),
  • Oznaczanie stężenia alergenowo swoistych przeciwciał klasy IgE w surowicy,
  • Testy komórkowe, np. test aktywacji bazofilów (BAT, ang. basophil activation test),
  • Mikromacierze (np. technologia biochip).

Alergeny rekombinowane w leczeniu alergii

 Leczenie alergii oparte jest na immunoterapii (AIT, ang. allergen immunotherapy), w której wykorzystywane jest wyzwolenie mechanizmów immunologicznych swoistych dla alergenów. Immunoterapia przy użyciu szczepionek zawierających alergeny rekombinowane daje możliwość:

  • zmniejszenia objawów alergii,
  • wyciszenia reakcji zapalnej,
  • zredukowania ryzyka uczulenia na nowe alergeny.

Zastosowanie alergenów rekombinowanych, których produkcja opiera się na inżynierii genetycznej, umożliwiła stworzenie bardziej precyzyjnych i bezpiecznych narzędzi diagnostycznych i terapeutycznch stosowanych w alergii. Liczne badania kliniczne oraz wyniki analiz laboratoryjnych wskazują, że stosowanie immunoterapii opartej na alergenach rekombinowanych jest bardziej bezpieczne i skuteczne niż stosowanie pełnych ekstraktów alergenowych. Dalsze możliwości wykorzystania alergenów rekombinowanych w diagnostyce i leczeniu alergii są przedmiotem badań licznych ośrodków naukowych, co daje nadzieję na poprawę stanu zdrowia i jakości życia wielu pacjentów cierpiących z powodu alergii.

Bibliografia

  • Alergia na pokarmy. Seria wydawnicza “Alergologia w praktyce” - Tom 6; pod redakcją Zbigniewa Bartuzi. MEDITON Oficyna Wydawnicza, Łódź 2006.
  • Jutel, M., Solarewicz-Madejek, K., & Smolinska, S. (2012). Recombinant allergens: the present and the future. Human vaccines & immunotherapeutics, 8(10), 1534-1543.
  • Kaczmarski, M., Korotkiewicz-Kaczmarska, E., Kawnik, K., & Bobrus-Chociej, A. (2009). Nadwrażliwość pokarmowa u dzieci i młodzieży. Stand Med Pediatria, 6, 379-398.
  • Nowakowska-Swirta, E., Wiszniewska, M., & Walusiak-Skorupa, J. (2015). Zastosowanie alergenów rekombinowanych w diagnostyce zawodowej alergii na lateks/Application of recombinant latex allergens in diagnostics of occupational latex allergy. Medycyna Pracy, 66(1), 85.
  • Zhernov, Y., Curin, M., Khaitov, M., Karaulov, A., & Valenta, R. (2019). Recombinant allergens for immunotherapy: state of the art. Current opinion in allergy and clinical immunology, 19(4), 402.
Udostępnij
Następna porada Alergia pokarmowa u dorosłych. Jakie są przyczyny i objawy alergii pokarmowej u dorosłych? Czytaj więcej
Autor Ewa Fiedorowicz
Doktor nauk biologicznych w specjalności biochemia, biolog molekularny, aktywny nauczyciel akademicki i promotorka wielu prac dyplomowych, popularyzatorka nauki. Autorka i współautorka licznych prac naukowych publikowanych w międzynarodowych czasopismach. Przedmiotem jej zainteresowań są zagadnienia z zakresu biochemii medycznej, w tym nadwrażliwości pokarmowej. Pasjonatka wykorzystywania technik immunoenzymatycznych i hodowli komórek in vitro w badaniach naukowych.