In dieser Arbeit wurden nicht-invasive Verfahren zur Beurteilung des Krankheitsverlaufs, der Therapieeffekte und der Komplikationen bei angeborenen, muko-obstruktiven Lungenerkrankungen wie zystischer Fibrose (CF) und primärer ziliärer Dyskinesie (PCD) untersucht. Die Studien zeigen, dass sowohl das Multiple Breath Washout (MBW) als auch die Perfusions-MRT ab einem Alter von zwei Jahren verlässlich Lungenveränderungen und Therapieeffekte erfassen können. Erstmals konnte die vergleichbare Ausprägung der Lungenerkrankung bei Kleinkindern mit PCD und CF nachgewiesen werden.
Im Bereich der Therapiekomplikationen wurde das hohe Risiko für Medikamentenallergien vom Spättyp bei CF untersucht. Piperacillin/Tazobactam zeigte sich dabei als besonders immunogen und war in einer prospektiven Studie auch mit einem erhöhten Risiko für hämolytische Anämien assoziiert. In einer weiteren Studie konnte durch Lymphozytentransformationstests eine hohe Sensitivität von 80% und Spezifität von 100% zur Vorhersage erneuter allergischer Reaktionen auf Piperacillin/Tazobactam erzielt werden, während Hauttests keinen diagnostischen Wert zeigten. Für CFTR-Modulatoren wurde erstmals der zugrunde liegende Immunmechanismus sowie die allergieauslösende Substanz identifiziert. Diese Erkenntnisse legen die Grundlage für zukünftige Studien zum Management solcher Allergien.
Insgesamt verdeutlichen die Ergebnisse die zentrale Rolle nicht-invasiver Monitoringverfahren und zellulärer Allergiediagnostik für die personalisierte Therapie und sichere Anwendung neuer Medikamente bei CF und PCD.
This postdoctoral research project investigates non-invasive methods for monitoring disease progression, treatment response, and complications in congenital muco-obstructive lung diseases, specifically cystic fibrosis (CF) and primary ciliary dyskinesia (PCD). Using multiple-breath washout (MBW) and perfusion MRI, we demonstrate that lung function and structural changes can be reliably assessed from the age of two years onward. Notably, we provide the first evidence that pulmonary impairment in young children with PCD is comparable to that observed in CF. MBW and MRI are sensitive and feasible endpoints for pediatric clinical trials.
We further explored the prevalence and mechanisms of drug-induced allergic reactions in CF. Prospective observational data indicate a high rate of delayed-type hypersensitivity reactions to antipseudomonal antibiotics, particularly piperacillin/tazobactam, which was also associated with an increased risk of immune-mediated hemolytic anemia. In a prospective interventional study, lymphocyte transformation tests (LTT) showed high sensitivity and specificity for predicting recurrent allergic reactions to piperacillin/tazobactam, while skin tests had no diagnostic value.
Additionally, we identified both the immunological mechanism and the causative compound in an allergic reaction to CFTR modulators—key therapies in CF care—for the first time. Given their clinical importance, systematic studies on the management of modulator-related hypersensitivity are urgently needed.
In conclusion, non-invasive monitoring tools and cellular allergy diagnostics offer valuable strategies for individualized care and for the safe and effective implementation of new therapies in CF and PCD, particularly in pediatric populations.
