Háskóli Íslands

Þróun ónæmismeðferðar gegn sumarexemi í hestum

Inngangur 

Sumarexem er húðofnæmi af gerð I í hestum sem einkennist af framleiðslu á IgE mótefnum sem leiðir til losunar á bólguþáttum eins og histamíni. Einkenni sjúkdómsins er ítrekuð húðbólga, exem og kláði í fax- og taglrótum, en exemið getur einnig leitt til sáramyndunar og jafnvel sýkinga í sárum. Ofnæmið orsakast af biti smámýs (Culicoides spp.) sem lifir ekki á Íslandi og því er sjúkdóminn ekki að finna hér á landi [1]. Sumarexem er dýravelferðarmál og mikið vandamál við hrossaútflutning þar sem útfluttir íslenskir hestar fá sjúkdóminn í hárri tíðni eða um 50 %, séu þeir ekki varðir gegn smámýi. Íslenskir hestar fæddir erlendis fá exemið í mun lægri tíðni, eða um 5-10%, sem er svipað og hjá öðrum hestakynum [2].
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rannsóknir á ónæmissvarinu í sumarexemi hafa sýnt fram á að það sé ójafnvægi milli Th1, Th2 og T stjórnfrumna og því er markmið ónæmismeðferðar að beina svarinu inná Th1 braut og draga úr bólgusvari. Við þróun á fyrirbyggjandi ónæmismeðferð hafa mismunandi leiðir til bólusetninga verið prófaðar, mismunandi sprautunarstaðir og ónæmisglæðar. Niðurstöður hafa sýnt fram á að með því að bólusetja í eitla með Th1 stýrandi ónæmisglæði fæst sterk sérvirk IgG (IgG1 og IgG 4/7) mótefnasvörun sem nær að hindra bindingu IgE við ofnæmisvaka. Einnig fékkst marktækt meiri framleiðsla á IFNɣ og IL-10 samanborið við óbólusetta viðmiðunarhesta sem bendir til Th1/ T stjórnfrumu miðað svar [3, 4]. 

 

 

 

Fjöldi ofnæmisvaka hefur verið einangraður úr þremur mismunandi tegundum smámýs. Fyrst voru ofnæmisvakarnir einangraðir úr flugutegundum sem hægt var að rækta á rannsóknastofu, C. sonorensis og C. nubeculosis en síðar úr flugum sem voru fangaðar úr umhverfi hesta. C.obsoletus er algengasta smámýstegundin sem bítur hross í Evrópu og því eru sterkari IgE mótefni gegn C. obsoletus ofnæmisvökum en samsvarandi vökum úr öðrum tegundum. Ofnæmisvakarnir hafa allir verið tjáðir í E.coli [5-8], og á Keldum höfum við tjáð sautján ofnæmisvaka í skordýrafrumum og sex í byggi í samstarfi við ORF Líftækni [9-12]. Aðalofnæmisvakarnir hafa verið greindir með örflögutækni í samstarfi við Dr. Marcos Alcocer við háskólann í Nottingham í Bretlandi. Hreinsaðir ofnæmisvakar úr E.coli, skordýrafrumum, gersvepp (yeast) og byggi voru prentaðir á örflögur. Um 500 sermi úr hestum með og án sumarexems frá mismunandi svæðum (Íslandi, Svíþjóð, Sviss, Þýskaland, Írland og Portúgal) voru prófuð fyrir bindingu IgE við vakana á örflögunni [13].

 

 

 

 

Markmið

Markmið doktosverkefnisins er að þróa ónæmismeðferð gegn sumarexemi í hestum með tveimur nálgunum:
 
1. Fyrirbyggjandi meðferð með bólusetningu hesta með hreinsuðum ofnæmisvökum í ónæmisglæði.
 
Þar sem sprautun í eitla er ekki mjög auðveld verður hún borin saman við sprautun undir húð á þremur hreinsuðum ofnæmisvökum í ónæmisglæði. Út frá niðurstöðum úr þessari bólusetningatilraun og niðustöðum úr örflögutilrauninni, sem mun gefa hugmynd um hverjir aðalofnæmisvakarnir eru, verður sett upp áskorunartilraun. Hestar verða sprautaðir með hreinsuðum ofnæmisvökum í ónæmisglæði hér á Íslandi og síðan fluttir út á flugusvæði þar sem þeir verða óvarðir og fylgst með þeim í þrjú ár til þess að meta hvort að bólusetningin geti varið þá gegn ofnæminu.
 
Ofnæmisvakarnir sem eru notaðir í bólusetningarnar eru framleiddir í E.coli en þeir henta ekki í ónæmispróf til að meta ónæmissvarið í kjölfar ónæmismeðferðar vegna mikils bakgrunns vegna mengunar af inneiturs (endotoxin; lipopolysaccharide). Þess vegna er mikilvægt að framleiða ofnæmisvakana líka í öðru kerfi eða heilkjörnungum og þar sem þeir eru upprunnir úr bitkirtlum skordýrs er eðlilegast að tjá þá í skordýrafrumum.
 
 
2. Afnæming um slímhúð munns með byggi sem tjáir ofnæmisvaka, gert í samstarfi við ORF Líftækni.
Framleiðsla á ofnæmisvökunum í byggi býður uppá inneitur fría próteinafurð og geymslan á próteininu í bygginu er mjög stöðug. Með því að nota byggið til að afnæma gegnum slímhúð fer ekki mikil vinna og kostnaður í próteinhreinsun og ekki þarf að sprauta hrossin. Framleiðslan á ofnæmisvökunum í byggi fer fram hjá ORF Líftækni með aðferð þeirra sem byggir á þremur kynslóðum á byggi og þarf að skima þær allar fyrir tjáningu ofnæmisvakans. Ferlið er mjög tímafrekt, tekur 18-24 mánuði frá því að klónun á sér stað þar til að lokaafurð fæst.
 
 
 
 
 
Seinni aðferðin sem notuð er við þróun á ónæmismeðferð er afnæming þar sem hestar með sumarexem eru meðhöndlaðir um slímhúð munns með byggi sem tjáir ofnæmisvakana sem hesturinn er með svörun gegn. Nú hafa sex ofnæmisvakar verið framleiddir í byggi og þessi aðferð verið prófuð á heilbrigðum hestum á Keldum með einum ofnæmisvaka og sýndu niðurstöður fram á að í kjölfar meðhöndlunar mældust sérvirk IgG (IgG1 og IgG 4/7) mótefni í sermi og munnvatni sem gátu að hluta til hindrað bindingu IgE við ofnæmisvakan [14]. Forrannsókn með einum vaka í samstarfi við Cornell háskóla í Ithaca í Bandaríkjunum er hafin. Fyrstu niðurstöður gefa til kynna aukningu á Th1 mótefnum og að svarinu sé því beint frá Th2 yfir á Th1 braut. Þessi aðferð verður útvíkkuð og prófuð á fleiri hestum með fleiri ofnæmisvökum.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Heimildir
 
1. Schaffartzik, A., E. Hamza, J. Janda, R. Crameri, E. Marti, and C. Rhyner, Equine insect bite hypersensitivity: What do we know? Veterinary Immunology and Immunopathology, 2012. 147(3–4): p. 113-126.
2. Bjornsdottir, S., J. Sigvaldadottir, H. Brostrom, B. Langvad, and A. Sigurdsson, Summer eczema in exported Icelandic horses: influence of environmental and genetic factors. Acta Vet Scand, 2006. 48: p. 3.
3. Jonsdottir, S., V. Svansson, S.B. Stefansdottir, G. Schüpbach, C. Rhyner, E. Marti, and S. Torsteinsdottir, A preventive immunization approach against insect bite hypersensitivity: Intralymphatic injection with recombinant allergens in Alum or Alum and monophosphoryl lipid A. Veterinary Immunology and Immunopathology, 2016. 172: p. 14-20.
4. Jonsdottir, S., E. Hamza, J. Janda, C. Rhyner, A. Meinke, E. Marti, V. Svansson, and S. Torsteinsdottir, Developing a preventive immunization approach against insect bite hypersensitivity using recombinant allergens: A pilot study. Veterinary Immunology and Immunopathology, 2015. 166(1): p. 8-21.
5. Langner, K.F., D.L. Jarvis, M. Nimtz, J.E. Heselhaus, L.E. McHolland, W. Leibold, and B.S. Drolet, Identification, expression and characterisation of a major salivary allergen (Cul s 1) of the biting midge Culicoides sonorensis relevant for summer eczema in horses. Int J Parasitol, 2009. 39(2): p. 243-50.
6. Schaffartzik, A., E. Marti, R. Crameri, and C. Rhyner, Cloning, production and characterization of antigen 5 like proteins from Simulium vittatum and Culicoides nubeculosus, the first cross-reactive allergen associated with equine insect bite hypersensitivity. Veterinary Immunology and Immunopathology, 2010. 137(1–2): p. 76-83.
7. Peeters, L.M., S. Janssens, B.M. Goddeeris, K. De Keyser, A.D. Wilson, C. Kaufmann, A. Schaffartzik, E. Marti, and N. Buys, Evaluation of an IgE ELISA with Culicoides spp. extracts and recombinant salivary antigens for diagnosis of insect bite hypersensitivity in Warmblood horses. Vet J, 2013. 198(1): p. 141-7.
8. van der Meide, N.M., N. Roders, M.M. Sloet van Oldruitenborgh-Oosterbaan, P.J. Schaap, M.M. van Oers, W. Leibold, H.F. Savelkoul, and E. Tijhaar, Cloning and expression of candidate allergens from Culicoides obsoletus for diagnosis of insect bite hypersensitivity in horses. Vet Immunol Immunopathol, 2013. 153(3-4): p. 227-39.
9. Jonsdottir, S., S.B. Stefansdottir, S.B. Kristinarson, V. Svansson, J.M. Bjornsson, A. Runarsdottir, B. Wagner, E. Marti, and S. Torsteinsdottir, Barley produced Culicoides allergens are suitable for monitoring the immune response of horses immunized with E. coli expressed allergens. Veterinary Immunology and Immunopathology, 2018. 201: p. 32-37.
10. Jonsdóttir, S., Insect Bite Hypersensitivity in Horses; Production of Allergens in Insect Cells and Barley, in Faculty of Medicine. 2011, University of Iceland: Reykjavík.
11. Kristinarson, S.B., Expression and purification of the causative allergens of insect bite hypersensitivity in horses and comparison of different expression systems, in Faculty of Medicine. 2017, University of Iceland: Reykjavík.
12. Stefansdottir, S.B., Immunotherapy for Insect Bite Hypersensitivity in horses; Development of methods for exoressing and purifying recombinant allergens in insect cells and their application for evaluating immunotherapy, in Faculty of Medicine. 2015, University of Iceland: Reykjavík.
13. Novotny, E.N., White, S., Wilson, A. D., Stefansdottir, S. B., Tijhaar, E., Jonsdottir, S., Frey, R., Reiche, D., Rhyner, C., Schüpbach-Regula, G., Torsteinsdottir, S., Alcocer, M. & Marti, E., Component-resolved microarray analysis of IgE sensitization profiles to Culicoides recombinant allergens in horses with insect bite hypersensitivity. 2020.
14. Jonsdottir, S., V. Svansson, S.B. Stefansdottir, E. Mantyla, E. Marti, and S. Torsteinsdottir, Oral administration of transgenic barley expressing a Culicoides allergen induces specific antibody response. Equine Vet J, 2017. 49(4): p. 512-518.
 
 
Þú ert að nota: brimir.rhi.hi.is