Production and Functional Characterization of Der p 1-Specific Human Recombinant IgE

Abstract

The prevalence of allergic disease is continuing to increase worldwide, and it has even become a major concern in public health. Allergic reactions are developed to otherwise harmless substances and may be both life-threatening as well as discomforting for patients in their daily life. Therefore, a more detailed knowledge about how antibodies interact with allergens and effector cells in allergic responses is crucial. In type 1 hypersensitivity, immunoglobulin E (IgE) has a key role. In this study, the focus was set on the production and characterization of human recombinant IgE (derived from a patient’s immune response) specific for the house dust mite (HDM) allergen Der p 1. Two recombinant IgE (rIgE), easily produced in the single-chain antibody fragments-Fcε format, which targets non-overlapping epitopes on soluble Der p 1 were developed. Furthermore, these rIgE were found to be cross-reactive to a wide range of group 1 allergens from related species. With the aid of the basophilic-like cell line KU812, these rIgE were also proven to have functional Fc-parts and thus were able to bind to the high affinity IgE receptor FcεRI on the cell surface, but the cell line seemed refractory to stimulation by any investigated means. In conclusion, further characterization of these IgE-binding epitopes on Der p 1 is thus highly important. In the future, this gained knowledge might contribute to the improvement of diagnostic tools within allergic diseases and it may also lead to the construction of safer vaccines than are used today.

Popular Abstract (Swedish)

Ny forskning bidrar till ökad förståelse av allergiska reaktioner

Allergi har ökat dramatiskt under de senaste åren. Det är därför högst väsentligt att få ökad kunskap om hur beståndsdelarna i immunförsvaret hos allergiska personer samspelar.
Förekomsten av allergi har kommit att öka dramatiskt under de senaste åren och har blivit ett betydande problem för folkhälsan. Allergi drabbar en så stor del som 25 % av befolkningen i västvärlden. Allergiska reaktioner är en typ av överkänslighet som utvecklas mot annars ofarliga ämnen, kallade allergener, såsom pollen, kvalster och nötter. För vissa patienter kan dessa reaktioner ge upphov till livshotande symtom och besvär i dagliga livet. Vid en allergisk reaktion så överreagerar immunförsvaret genom att skicka ut antikroppar, en typ av proteiner, som binder till de främmande ämnena. Det finns antikroppar i flera varianter i människokroppen, men i allergi har Immunoglobulin E (IgE) huvudrollen. IgE cirkulerar i blodet, men kan även binda in till vissa typer av vita blodkroppar, basofiler och mastceller. När allergener bundit till IgE, som sitter på cellernas yta, så blir dessa celler aktiverade vilket bidrar till att histamin och andra inflammatoriska substanser frigörs. Det är dessa ämnen som ger upphov till allergiska symptom såsom andningssvårigheter, snuva och rinniga ögon.
Denna studie har fokuserat på överkänslighet av typ 1 karaktär, där IgE spelar en betydande roll. Syftet med detta projekt var att producera och karakterisera IgE som är specifika mot en viss grupp av kvalsterallergener. Varje människa har en unik uppsättning av IgE antikroppar. Detta gör att de är komplicerade att studera. Problematiken med att studera detta system ligger också i att IgE finns i väldigt låga halter hos allergiska patienter. Molekylärbiologiska metoder har möjliggjort att IgE utifrån gener från allergiska donatorer kunnat produceras. De producerade antikropparnas egenskaper utvärderades och de IgE som kunde binda till allergen från husdammskvalster valdes ut. Samspelet mellan IgE och kvalsterallergenet undersöktes vidare på detaljnivå. Två IgE visade sig inte bara binda till lösligt kvalsterallergen, utan dessa IgE kunde även binda in till varsin del av allergenet samtidigt. Detta är värdefull kunskap som bidrar till en ökad förståelse av IgE och dess samspel med allergener.
Basofilerna och mastcellerna utgör mindre än 1 % utav de vita blodkropparna. Därför är tillgången på till exempel basofiler som kommer från patienters blod väldigt begränsad. För att undgå denna begränsning användes i denna studie en så kallad cellinje, vilket kan definieras som mänskliga celler som delat sig flertalet gånger. Med hjälp av den basofil-lika cellinjen KU812, de två producerade antikropparna och kvalsterallergenet gjordes funktionella studier. Dessa analyser visade att de producerade IgE kunde binda in till ytan på de basofil-lika cellerna.
Kunskap om hur antikroppar binder in till basofiler och sedan aktiveras av kvalsterallergen bidrar till ökad förståelse av överkänslighet av typ 1 karaktär. Sådan forskning kan i framtiden bidra till förbättrad diagnostik av den allergiska sjukdomen. Detaljkunskap om samspelet mellan antikroppar och allergen kan även möjliggöra produktionen av vaccin med färre biverkningar som därmed på sikt bidrar till ett bättre liv för patienter med allergi.

• author: Strindhagen, Linn
• supervisor: Mats Ohlin; Mattias Levin; Malin Lindstedt; Frida Rydnert
• organization: Department of Immunotechnology
• alternative title: Produktion och Funktionell Karakterisering av Der p 1-Specifika Humana Rekombinanta IgE
• course: KIM820 20151
• year: 2015
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering; Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 5466766
• date added to LUP: 2015-06-10 16:50:30
• date last changed: 2015-06-10 16:50:30