Tre vaccinationer som bot mot allergi

Tre vaccinationer som bot mot allergi kan det snart bli möjligt? Hans Grönlund, Karolinska Universitetssjukhuset, Solna sammanfattning Den vanligaste behandlingen mot allergi dämpar besvären men kan inte förhindra progression av sjukdomen. Den enda metod med långtidsverkan som kan minska eller bota allergi är allergivaccination. Men mindre än 5 % av allergiker väljer att vaccinera sig, i huvudsak beroende på att behandlingen tar 3 år eller längre och innefattar ett stort antal injektioner, 30 60 stycken. Dessutom finns en inte försumbar risk för allvarliga biverkningar. Det finns idag två dominerande tekniker för allergivaccination, dels traditionell subkutan injektion och på senare tid en behandling via munslemhinnan, vilken har visats ge måttlig reduktion av de allergiska besvären och biverkningarna är mestadels lokala reaktioner i mun och svalg. Lovande nya metoder bygger på stimulering av immunförsvaret direkt via lymfkörteln. Det är tidigare visat att mindre än 0.1 % av antigenet kommer till lymfkörteln vid subkutan injektion av lösligt antigen, medan allt som injiceras direkt i lymfkörteln blir tillgängligt att stimulera immunsvaret. Resultaten från de fyra kliniska studier med intralymfatisk vaccination som hittills är gjorda visar att tolerans mot allergenet uppnås snabbt, och den toleriserande effekten är långvarig. Men intralymfatisk vaccination är nytt som koncept och behöver utvecklas ytterligare för att nå sin fulla potential. kontaktadress: Hans Grönlund Institutionen för medicin, Solna Enheten för klinisk immunologi och allergi Karolinska Universitetssjukhuset 171 76 Stockholm hans.gronlund@ki.se En stor andel av befolkningen i den industrialiserade världen lider av allergiska besvär i form av snuva, astma, eksem eller magproblem (1). Allergi är en överkänslighet mot vissa komponenter som förekommer naturligt i vår omgivning och beror ofta på en överproduktion av antikroppar av IgE-klass (2), en antikroppsklass som också förknippas med försvar mot parasiter (3 5). Allergi kan vara socialt handikappande, exempelvis då pälsdjursallergiska barn inte kan leka hemma hos kamrater, en allergiker träffar en partner med djur eller då personer tvingas hålla sig inomhus under björkpollensäsongen (6, 7). Den vanligaste behandlingen utgörs av kortikosteroider och antihistaminer vilket dämpar de inflammatoriska och retande besvären men förhindrar progression av sjukdomen (8). Den enda metod med långtidsverkan som kan minska eller bota allergi är allergivaccination (9). Mindre än 5 % av allergiker väljer att vaccinera sig, i huvudsak beroende på att behandlingen tar 3 år eller längre och innefattar ett stort antal injektioner, 30 60 stycken. En inte försumbar risk för allvarliga biverkningar gör att allergivaccination genom injektioner är i sammanhanget, ett problem och kräver närvaro av välutbildad sjukvårdspersonal (9). Det är visat att allergiska sjukdomar sänker livskvalitén och utgör en ekonomisk påfrestning för både individer och samhälle, med arbetsbortfall och stort lidande som följd (10). Vilka nya möjligheter finns som skulle kunna förbättra situationen för allergiker? Denna artikel summerar kort den befintliga behandlingsmodellen och ställer den mot lovande nya metoder och fyller på med lite allergimekanismer. Allergenspecifik immunterapi idag Vilka möjligheter finns för den som långsiktigt vill minska eller helt bota sina allergiska besvär? Den enda metoden som står till buds är den som aviserades för 100 år sedan av Leonard Noon och John Freeman (The Lancet, 1911). Metoden går i korthet ut på att vänja kroppen vid de utlösande allergenen, i deras fall gräspollen, genom upprepade injektioner. De undersökte tanken att gräspollenallergi gav symptom efter påverkan av pollentoxiner och att det därför borde vara möjligt vaccinera mot detta. Vi vet idag att den immunologiska bakgrunden är en annan, men sättet att minska allergenkänsligheten är i princip fortfarande densamma. De tidiga behandlingarna var riskfyllda eftersom allergenet injicerades i löslig form, vilket kunde sprida sig i kroppen och då ge upphov till svåra systemiska biverkningar. Under de år som passerat sedan starten av allergivaccination har många förbättringar införts, med patientsäkerhet i fokus. Sättet att behandla är väl beprövat och globalt accepterat och går ut på att utsätta immunsystemet för en försiktig uppdosering av ett vattenlösligt extrakt av allergenet i fråga, «vänja» eller «tolerisera» immunsystemet, följt av en underhållsdos under minst 3 år (9). Förfarandet kallas numera 14 allergi i prakxsis 1/2011

Studier med intralymfatisk vaccination, ILIT, visar goda resultat i form av snabbt uppnådd tolerans mot allergenet och långvarig effekt. Bland en grupp vuxna som fick intralymfatisk vaccination mot kattallergi rapporterades mindre biverkningar bland dem som fick aktiv substans än i placebogruppen. foto: colourbox.com allmänt för allergenspecifik «vaccination» men även andra benämningar som immunterapi och desensibilisering är vanliga. Vid allergivaccinering skiftar T-hjälparceller (Th) sin fenotyp från en Th2 till en Th1 och stimulerar även produktionen av allergenspecifika regulatoriska T-celler (11, 12). I serum ökar nivåerna av allergenspecifika IgG-antikroppar, speciellt av IgG4 subklass. Dessa har förmågan att blockera bindningen av IgE till allergen, men även förhindra att IgE hjälper till att stimulera antigenpresentation (13). Vilken av dessa immunologiska mekanismer som ligger bakom framgångsrik allergivaccination är inte helt klarlagt, men det är sannolikt att båda är involverade. Allergi är dosberoende, det vill säga att ju högre mängd allergen en känslig person blir utsatt för desto svårare blir symptomen (14), något som i värsta fall kan resultera i en livshotande allergisk chock. Det är visat i flera studier att dosen av allergen vid immunterapi är viktig, ju högre dos desto bättre effekt av behandlingen (15, 16). Därför blir behandlingen en balans mellan att ge en verkningsfull allergendos, men samtidigt inte framkalla oacceptabla biverkningar. Säkerheten vid immunterapi har högsta prioritet, samtidigt som det är viktigt för både patient och sjukvård att uppnå allergentolerans inom rimlig tid. En stor förändring av allergivaccination gjordes i början av 1930-talet då aluminiumsalter lades till behandlingen (17, 18). Aluminiumhydroxid binder i viss utsträckning allergenet till sin yta, vilket ger en depåeffekt och därmed en långsammare frisättning av allergenet, samtidigt som en viss immunstimulerande effekt nås. På detta sätt kunde behandlingen göras både säkrare och effektivare. Kemisk behandling av allergenextrakten minskar möjligheten för IgE att binda till allergenet vilket ger lägre allergenicitet av extraktet och därmed lägre biverkningar (19). Molekylärbiologisk och därmed exakt och förutbestämd förändring av allergen i önskvärd riktning kan skapa säkrare och effektivare allergen (20). Dessa lämnar sällan forskningsstadiet då till synes oöverstigliga myndighetskrav ställs på kostsam (GMP)produktion. Det finns idag två dominerande tekniker för allergivaccination, dels traditionell subkutan injektion (SIT) (21, 22) och på senare tid en behandling som syftar till att skapa allergentolerans via munslemhinnan (sublingual immunterapi, SLIT) (23). För båda metoderna gäller kravet på låga biverkningar och önskad hög toleriserande effekt. Vid SLIT sker behandlingen genom att lägga droppar eller tabletter med allergen som får smälta under tungan. SLIT har visats ge måttlig reduktion av de allergiska allergi i prakxsis 1/2011 15

besvären och biverkningarna är mestadels lokala reaktioner i mun och svalg (24, 25). Risken för svåra biverkningar bedöms dock som liten. Behandlingen är daglig och rekommenderas under 3 års tid. Biverkningar vid subkutan injektionsvaccination (SIT) är potentiellt svårare och hanteras genom att gradvis, under cirka 10 veckor, öka allergendosen med subkutana injektioner i överarmen. Biverkningarna spänner mellan snuva, andnöd och klåda till eksem och i sällsynta fall systemiska reaktioner (26, 27). Då patienten tolererar den högsta uppdoseringsdosen fortsätter behandlingen med en underhållsdos var 6-8 vecka i 3-5 år, totalt 40-60 injektioner. Till den totala behandlingstiden med SIT kan läggas patientens tid på mottagningen. Trots den långa behandlingstiden är SIT ekonomiskt försvarbar jämfört med SLIT och medicinering (10). Allergidiagnostik I Skandinavien tillhör björk, gräs och mjäll från katt och hund de vanligaste allergena källorna. Till stöd för en allergidiagnos används två diagnostiska metoder, antingen skin prick test eller allergenspecifik IgE diagnostik. Varje allergiker har sin egen unika allergenprofil där IgE-antikroppar är riktade mot olika allergena komponenter inom samma allergenextrakt, men dessa antikroppar har individspecifik bindningsstyrka och är riktade mot olika delar (epitoper) på varje allergen. Vid allergivaccination bör den behandlande läkaren identifiera den eller de allergena källor som patienten reagerar mot. I takt med att nya allergivaccin med rekombinant ursprung blir tillgängliga ökar kraven på förbättrad diagnostik. De analyser som finns tillgängliga, där man kan kvantifiera IgE i serum från mer än hundra viktiga allergen i en analys, kan komma att förbättra allergidiagnostiken (28). Immunologiska förutsättningar för nya allergivaccin Allergivaccination går ut på att tillföra allergiker allergen på ett sådant sätt att man skapar allergentolerans. I injeksjonsnål ljumskens lymfkärtlarål huvudsak är allergen proteiner till sin natur och skiljer sig från de kroppsegna med mer än 30% (29). Det medfödda immunsystemet, främst antigenpresenterande dendritceller och makrofager spelar en stor roll vid sensibiliseringen mot ett främmande ämne(3). Ämnet känns igen av T- och B-celler som anpassar sin aktivitet efter hur de uppfattar att ämnet presenteras (5). Under denna fas bildas IgE-antikroppar som sedan kan binda till mastceller och basofiler (30). När cellbundet IgE känner igen och binder till ytstrukturer på allergen (sk B-cellsepitoper) kan degranulering ske, dvs utsläpp av substanser som ger upphov till omedelbara allergiska symptom (inom minuter). Symptom kan också uppstå 2-6 timmar efter allergenkontakt. Detta kallas för senfasreaktion (31). Den molekylära bakgrunden är att antigenpresenterande celler tar upp allergen, sönderdelar detta och visar upp linjära delar av allergenet, 10-20 aminosyror långa peptider, bundna till MHCII (sk T-cellsepitoper). T-celler som är specifika för dessa allergenpeptider aktiveras och släpper ut proinflammatoriska molekyler som i sin tur ger upphov till typiska symptom som svullnad och eksem (3). Allergivaccination i lymfkörteln Främmande patogener och molekyler tas upp av antigenpresenterande celler, främst dendritceller och Figur 1 Subkutana lymfkörtlar i ljumsken hittas enkelt med ultraljud, är inte svåra att injicera och smärtan upplevs likna den vid vanlig subkutan injektion. Betydligt mindre mängder antigen går åt för att få ett motsvarande immunsvar om antigenet appliceras direkt i lymfkörteln. makrofager, som därefter söker sig till näraliggande lymfkörtlar. Det är där som dessa celler kan presentera antigena epitoper för lymfocyter, och T- och B-celler anpassar och expanderar sitt svar. Om främmande komponenter befinner sig utanför den lymfoida vävnaden är chansen för specifika T- och B-celler liten att träffa på antigenet, vilket gör att även stora mängder antigen riskerar att ignoreras. Det är känt sedan länge att betydligt mindre mängder antigen går åt för att få ett motsvarande immunsvar om antigenet appliceras direkt i lymfkörteln, än om man injicerar det subkutant (32 34). Det är tidigare visat att mindre än 0.1 % av antigenet kommer till lymfkörteln vid subkutan injektion av lösligt antigen (32, 34), medan allt som injiceras direkt i lymfkörteln blir tillgängligt att stimulera immunsvaret. Kan den goda stimuleringen av immunsvaret också leda till minskat antal injektioner? I ett första kliniskt försök med 8 patienter, allergiska mot bistick, gavs 3 lågdoser med bigift rakt i ljumskens lymfkörtlar. I denna proof-of-conceptstudie blev 7 av 8 patienter skyddade mot ett efterföljande bistick. Liknande resultat erhölls i en följande multicenterstudie med 66 biallergiker (Senti et al, manuskript). För att ytterligare stärka hypotesen om lämpligheten av intra-lymfatisk injektion vaccinerades slumpvis valda gräspollenallergiska patienter. 54 patienter fick traditionell subkutan SIT 16 allergi i prakxsis 1/2011

i överarmen, 54 injektioner under 3 år och en grupp fick 3 intralymfatiskt injektioner (n=58) med en månads mellanrum (35). Subkutana lymfkörtlar i ljumsken hittas enkelt med ultraljud, är inte svåra att injicera och smärtan upplevs likna den vid vanlig subkutan injektion (figur 1). De två metoderna gav likvärdig allergentolerans mätt med skin prick test och nasalprovokation, trots att allergendosen vid ILIT totalt över perioden var cirka 1000 gånger lägre (tabell 1). För att replikera ILIT-studien på bi- och gräspollenallergiska patienter utförde vi nyligen en dubbelblind säkerhets- och effektstudie (fas 1/2a) på 20 kattallergiska vuxna. För att ytterligare höja säkerheten och minska risken för biverkningar användes denna gång huvudallergenet hos katt, rfel d 1, framställt med rekombinant teknik (36, 37). Detta tillät att ytterligare ett par önskvärda egenskaper kunde läggas till allergenet, nämligen en cellpenetrerande peptid och en enhet för effektiv antigenpresentation (Invariant chain, Ii). Dessa tre delar sattes sålunda samman i en polypeptidkedja (38) (figur 2). Peptidens uppgifter är att transportera in allergenet i de närvarande cellerna i lymfkörteln, samtidigt som den minskade risken för systemisk spridning av allergenet till mastceller och basofiler minimerar risken för biverkningar. Väl inne i cellen tar den del som är kopplad till antigenpresentation vid. rfel d 1 binder via Ii till MHC-II i det endoplasmatiska retiklet och transporteras via Golgi som ett Fel d 1peptid-MHC-II-komplex upp till cellytan för effektiv antigenpresentation (38). Resultaten från de fyra kliniska studierna med intralymfatisk vaccination som hittills är gjorda visar att tolerans mot allergenet uppnås snabbt, och den toleriserande effekten är långvarig. I fallet med vaccination mot kattallergi gjordes uppföljningen efter ett år och med gräspollenextrakt efter 3 år. I kattstudien gjorde slumpen att antalet rapporterade biverkningar var lägre för gruppen med aktiv substans än för placebogruppen, vilket visade att säkerheten vid vaccinationen var god (www.imvision-therapeutics.com). Anta inj. Tid (mån) Kum. dos (μg) behandlingseffekt 1 Subkutan 40 6 36 60 3 5000 Likvärdig vaccination Intralymfatisk 3 2 10 Likvärdig vaccination 1 Bygger på det fåtal studier med intralymfatisk vaccination som är gjorda. Tabell 1 Jämförelser mellan subkutan och intralymfatisk vaccination. Cellpenetrerande peptid Antigenpresentasjon (Invariant chain) Framtida möjligheter Intralymfatisk vaccination är nytt som koncept och behöver utvecklas ytterligare för att nå sin fulla potential. Allergiker önskar att bli botade från sin allergi, men dagens långa behandlingsperiod, många injektioner och biverkningar, gör att många tvekar. Om en behandling med tre injektioner över två månader skulle finnas tillgänglig skulle detta alternativ kännas attraktivt framför medicinering. Den teknik som använts för konceptet med vaccinationen mot kattallergi är inte begränsad till katt, utan kan med lätthet anpassas till björk, kvalster, hund eller andra allergier. Med intralymfatisk vaccination kan frågor ställas som många patienter är angelägna om att få svar på; är säkerheten och effekten av ILIT tillräcklig så att jag kan behålla min katt eller hund under och efter behandlingen, kan jag behandla min svåra astma mot hund och katt? Vidare är födoämnesallergi ett intressant område att utreda. Jag är övertygad om att vi kommer att få se fler studier av intralymfatisk allergivaccination i framtiden, både med användande av allergenextrakt från naturliga råvaror och förhoppningsvis även molekylärt modifierade allergen. Allergen (Fel d 1) Figur 2 Studie av intralymfatisk vaccination mot kattallergi: För att höja säkerheten och minska risken för biverkningar användes huvudallergenet hos katt, rfel d 1 framställt med rekombinant teknik. En cellpenetrerande peptid och en enhet för effektiv antigenpresentation (Invariant chain, Ii) läggs till allergenet. Dessa tre delar sattes sålunda samman i en polypeptidkedja. Referenser 1. Holgate ST. The epidemic of allergy and asthma. Nature. 1999; 402(6760 Suppl): B2 4. 2. Gould HJ, Sutton BJ. IgE in allergy and asthma today. Nat Rev Immunol. 2008; 8(3): 205 17. 3. Valenta R. The future of antigen-specific immunotherapy of allergy. Nat Rev Immunol. 2002; 2(6): 446 53. 4. Cooper PJ. Interactions between helminth parasites and allergy. Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2009; 9(1): 29 37. 5. Paul WE, Zhu J. How are T(H)2-type immune responses initiated and amplified? Nat Rev Immunol. 2010; 10(4): 225 35. 6. Almqvist M. Mechano-electrical transduction in isolated myocardium of helix pomata. Uppsala: Uppsala; 1973. 7. Partti-Pellinen K, Marttila O, Makinen-Kiljunen S, Haahtela T. Occurrence of dog, cat, and mite allergens in public transport vehicles. Allergy. 2000; 55(1): 65 8. 8. Bousquet J, Lund VJ, van Cauwenberge P, Bremard-Oury C, Mounedji N, Stevens MT, et al. Implementation of guidelines for seasonal allergic rhinitis: a randomized controlled trial. Allergy. 2003; 58(8): 733 41. 9. Bousquet J, Lockey R, Malling HJ. Allergen immunotherapy: therapeutic vaccines for allergic diseases. A WHO position paper. J Allergy Clin Immunol. 1998; 102(4 Pt 1): 558 62. 10. Omnes LF, Bousquet J, Scheinmann P, Neukirch F, Jasso-Mosqueda G, Chicoye A, et al. Pharmacoeconomic assessment of specific immunotherapy versus current symptomatic treatment for allergic rhinitis and asthma in France. Eur Ann Allergy Clin Immunol. 2007 ; 39(5): 148 56. 11. Norman PS. Immunotherapy: 1999-2004. J Allergy Clin Immunol. 2004 Jun; 113(6): 1013 23; quiz 24. 12. Till SJ, Francis JN, Nouri-Aria K, Durham SR. Mechanisms of immunotherapy. J Allergy Clin Immunol. 2004; 113(6): 1025 34; quiz 35. 13. Durham SR. Mechanisms of immunotherapy. Drugs Today (Barc). 2008; 44 Suppl B: 93 4. allergi i prakxsis 1/2011 17

14. Platts-Mills TA. The role of immunoglobulin E in allergy and asthma. Am J Respir Crit Care Med. 2001;164(8 Pt 2): S1 5. 15. Ewbank PA, Murray J, Sanders K, Curran- Everett D, Dreskin S, Nelson HS. A doubleblind, placebo-controlled immunotherapy dose-response study with standardized cat extract. J Allergy Clin Immunol. 2003; 111(1): 155 61. 16. Kolbe L, Heusser CH, Kolsch E. Isotypeassociated recognition of allergen epitopes and its modulation by antigen dose. Immunology. 1995; 84(2): 285 9. 17. Zoss AR. Alum-ragweed precipitate; preparation and clinical investigation: preliminary report. J Allergy Clin Immunol. 1939; 8:29. 18. Sledge RF. Treament of hay-fever with alum-prcipitated pollen. US Naval Me Bull. 1938; 36: 18. 19. Norman PS, Lichtenstein LM, Marsh DG. Studies on allergoids from naturally occurring allergens. IV. Efficacy and safety of long-term allergoid treatment of ragweed hay fever. J Allergy Clin Immunol. 1981; 68(6): 460 70. 20. Valenta R, Ferreira F, Focke-Tejkl M, Linhart B, Niederberger V, Swoboda I, et al. From allergen genes to allergy vaccines. Annu Rev Immunol. 2010; 28: 211 41. 21. Zuberbier T, Bachert C, Bousquet PJ, Passalacqua G, Walter Canonica G, Merk H, et al. GA(2) LEN/EAACI pocket guide for allergen-specific immunotherapy for allergic rhinitis and asthma. Allergy. 2010; 65(12): 1525 30. 22. Szepfalusi Z, Gruber S, Eiwegger T, Dehlink E. Clinical practice : Allergen-specific immunotherapy in children: facts and FAQs. Eur J Pediatr. 201; 170(2): 137 48. 23. Passalacqua G, Pawankar R, Baena-Cagnani CE, Canonica GW. Sublingual immunotherapy: where do we stand? Present and future. Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2009; 9(1): 1 3. 24. Durham SR, Yang WH, Pedersen MR, Johansen N, Rak S. Sublingual immunotherapy with once-daily grass allergen tablets: a randomized controlled trial in seasonal allergic rhinoconjunctivitis. J Allergy Clin Immunol. 2006; 117(4): 802 9. 25. Dahl R, Kapp A, Colombo G, de Monchy JG, Rak S, Emminger W, et al. Efficacy and safety of sublingual immunotherapy with grass allergen tablets for seasonal allergic rhinoconjunctivitis. J Allergy Clin Immunol. 2006; 118(2): 434 40. 26. Cox L. Allergen immunotherapy and asthma: efficacy, safety, and other considerations. Allergy Asthma Proc. 2008;2 9(6): 580 9. 27. Rank MA, Oslie CL, Krogman JL, Park MA, Li JT. Allergen immunotherapy safety: characterizing systemic reactions and identifying risk factors. Allergy Asthma Proc. 2008; 29(4): 400 5. 28. Borres M. Användning av allergenkomponenter öppnar för en ny era. Allergi i Praxis. 2010; 3: 8 15. 29. Jenkins JA, Breiteneder H, Mills EN. Evolutionary distance from human homologs reflects allergenicity of animal food proteins. J Allergy Clin Immunol. 2007;120(6): 1399 405. 30. Metzger H. The receptor with high affinity for IgE. Immunol Rev. 1992; 125: 37 48. 31. Bloemen K, Verstraelen S, Van Den Heuvel R, Witters H, Nelissen I, Schoeters G. The allergic cascade: review of the most important molecules in the asthmatic lung. Immunol Lett. 2007; 113(1): 6 18. 32. Martinez-Gomez JM, Johansen P, Erdmann I, Senti G, Crameri R, Kundig TM. Intralymphatic injections as a new administration route for allergen-specific immunotherapy. Int Arch Allergy Immunol. 2009; 150(1): 59 65. 33. von Beust BR, Johansen P, Smith KA, Bot A, Storni T, Kundig TM. Improving the therapeutic index of CpG oligodeoxynucleotides by intralymphatic administration. Eur J Immunol. 2005; 35(6): 1869 76. 34. Maloy KJ, Erdmann I, Basch V, Sierro S, Kramps TA, Zinkernagel RM, et al. Intralymphatic immunization enhances DNA vaccination. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001; 98(6): 3299 303. 35. Senti G, Prinz Vavricka BM, Erdmann I, Diaz MI, Markus R, McCormack SJ, et al. Intralymphatic allergen administration renders specific immunotherapy faster and safer: a randomized controlled trial. Proc Natl Acad Sci U S A. 200818; 105(46): 17908-12. 36. Gronlund H, Bergman T, Sandstrom K, Alvelius G, Reininger R, Verdino P, et al. Formation of disulfide bonds and homodimers of the major cat allergen Fel d 1 equivalent to the natural allergen by expression in Escherichia coli. J Biol Chem. 2003; 278(41): 40144 51. 37. Kaiser L, Velickovic TC, Badia-Martinez D, Adedoyin J, Thunberg S, Hallen D, et al. Structural characterization of the tetrameric form of the major cat allergen Fel d 1. J Mol Biol. 2007; 370(4): 714 27. 38. Crameri R, Fluckiger S, Daigle I, Kundig T, Rhyner C. Design, engineering and in vitro evaluation of MHC class-ii targeting allergy vaccines. Allergy. 2007; 62(2): 197 206.