Neuer Therapieansatz zur Behandlung des Sommerekzems beim Pferd auf molekularbiologischer und immunologischer Ebene: TACI-Ig als Kontrolle seiner pro-inflammatorischen Bindungspartner BAFF und APRIL

Abstract

Bei dem Sommerekzem der Pferde kommt es aufgrund einer Überempfindlichkeitsreaktion auf Insektenspeichel, der beim Saugakt übertragen wird, zu klinischen Symptomen wie z.B. Juckreiz, Alopezie und Hautläsionen. Dies führt zu einer Gebrauchsminderung der betroffenen Pferde bis zu 50% während der Flugzeiten der Insekten von ca. März bis Oktober. Zusätzlich haben diese Pferde einen hohen Leidensdruck. Die Behandlung der Erkrankung ist sehr individuell und alle Therapien sind lediglich Versuche, auf die jedes betroffene Pferd anders anspricht. Sie bewirken teilweise eine Reduzierung der klinischen Symptome, doch gibt es derzeit keine Heilung für das SE. Diese Arbeit basiert auf einem neuartigen Therapieansatz für das Sommerekzem beim Pferd. Es wurde das als Therapeutikum bei menschlichen Autoimmunerkrankungen bekannte TACI-Ig für das Pferd entwickelt. Damit sollen die Zytokine BAFF und APRIL, die wichtige Regulatoren für die Reifung, Funktion und das Überleben von B-Zellen sind, gebunden werden um deren Wirkung auf die B-Zellen zu neutralisieren. Dadurch wird die Apoptoserate der B-Zellen erhöht. Die Reifung der B-Zellen zur Plasmazellen bleibt aus und es werden keine Immunglobuline produziert. Das wiederum verhindert die Freisetzung von Entzündungsmediatoren aus Mastzellen. Mit dem equinen TACI-Ig (eTACI-Ig) soll auf das Immunsystem des Pferdes eingewirkt werden, um die relevanten Reaktionsmechanismen für die Entstehung und Unterhaltung des Sommerekzems zu beeinflussen und damit den Ausbruch der Erkrankung zu verhindern. Für die Entwicklung des eTACI-Igs wurde der extrazelluläre Teil des equinen TACI aus der DNA des Pferdes herausamplifiziert und an einen FC-Teil eines equinen Immunglobulins gebunden. Im Anschluss wurde die Proteinbiosynthese von eTACI-Ig durchgeführt. Das nun vorliegende Protein wurde in einem in vitro Test-System auf seine Bindungsfähigkeit geprüft. Dafür wurden die equinen Zytokine eBAFF und eAPRIL produziert. Mit der Hilfe dieser beiden Zytokine konnte eine Bindung an eTACI- Ig nachgewiesen werden und liefert damit den Beweis für die Funktionsfähigkeit von TACI-Ig. In dem erfolgten ELISA konnte demnach bewiesen werden, dass das entwickelte eTACI-Ig an eBAFF und eAPRIL bindet, womit die Funktionalität des eTACI-Ig in vitro nachgewiesen wurde. Ziel dieses Projektes war es mit Hilfe der Kenntnissen zum Immunsystem des Pferdes und zum Krankheitsmechanismus des Sommerekzems, eine neuartige Therapie durch eTACI-Ig zu entwickeln und damit einer Linderung und/ oder Heilung des Sommerekzems zu forcieren. Um die richtige Funktionsweise der Therapie im lebenden Organismus zu verifizieren, müssen jedoch einige Vorversuche ausgeführt werden. Es empfehlen sich ex-vivo Tests, also Testreihen mit frischem Pferdeblut um eine Wirkung des eTACI-Igs auf die verschiedenen Zellen (z.B. B-Zellen, Plasmazellen) und die Immunglobuline zu untersuchen. Auch müssen Analysen stattfinden, die Einblick auf Wirksamkeit, Verträglichkeit und Dosierung des eTACI-Ig im Pferd geben. Trotz der Schwierigkeiten und hohen Kosten der Produktion von großen Mengen eTACI-Ig zur Behandlung des Sommerekzems sind finale Tests im Pferd nötig. Für die Zukunft könnte das eTACI-Ig in der Pferdemedizin für den Einsatz beim Sommerekzem ein interessantes Medikament werden, denn es lässt auf eine Therapie mit Aussicht auf Heilung hoffen, wodurch vielen betroffenen Pferden ein normales und unbeschwertes Pferdeleben ermöglicht werden könnte und vielleicht lässt es sich für weitere allergisch bedingte Erkrankungen beim Pferd einsetzten.

Summer eczema in horses represents a seasonal recurrent allergic dermatitis to the insect’s salivary proteins of Culicoides biting midges. Clinical symptoms of affected horses include itching, alopecia and skin lesions, resulting in a diminished usability of up to 50% during the flight time of the insect from March to October. In addition, horses with summer eczema suffer from a lot of strain. Therapeutical treatment can be very individualans all therapies are approach only and every horse can react distinctly. State of the art therapy can only reduce clinical symptoms, yet a cure of summer eczema is still to be found. This work is thought to found a new therapeutical approach for the treatment of summer eczema in horse. On the basis of a therapeutical called TACI-Ig used to remedy human autoimmune diseases a strategy was developed to transfer the effective mechanism to the equine model. TACI-Ig neutralizes its pro-inflammatory cytokine ligands BAFF and APRIL, resulting in impaired maturation, functioning and survival of B cells, increases the apoptosis rate of these cells and thereby inhibiting their development into B cells as well as the consecutive production of immunoglobulins. As a result, no inflammatory molecules will be released from mast cells. A systemic administration of equine TACI-Ig (eTACI-Ig) could inhibit mechanisms relevant for development and sustentation of this disease. In this study eTACI-Ig was developed via PCR amplificationthe of the extracellular part of TACI from horse DNA and coupling it to the FC region of an equine immunoglobulin. The resulting fusion protein eTACI-Ig was tested for functionality by means of neutralizing its ligands equine BAFF and APRIL, which were also produced in the context of this work. ELISA tests clearly showed binding of eTACI-Ig to eBAFF and eAPRIL, proving the functionality of the newly synthesized fusion protein in vitro. Goal of this project was to transfer knowledge of the immune system of horses and the disease mechanisms to an effective approach for therapeutical treatment and potential cure of summer eczema by eTACI-Ig. Further ex and in vivo functionality tests are needed, e.g. the ex vivo study of its impact on various cell types and equine immunoglobulins on the base of fresh horse blood. Additionally, in vivo efficacy, dose responses and tolerance need to be determined. Although, production of big amounts of TACI-Ig can be difficult and expensive, its necessary in order to finally treat summer eczema systemically in horses. A successful treatment of summer eczema with eTACI-Ig could potentially give rise to treatment and curation of other allergic illnesses in horses and would be a fundamental break-through in horse medical science.