eRapport

Airway allergy research: bridging the gap from bench to bedside.

Prosjekt
Prosjektnummer
2012105
Ansvarlig person
Frode Jahnsen
Institusjon
Oslo universitetssykehus HF
Prosjektkategori
Helse Sør-Øst Forskningsgruppe
Helsekategori
Inflammatory and Immune System
Forskningsaktivitet
1. Underpinning
Rapporter
2016 - sluttrapport
Høysnue er en veldig vanlig og meget plagsom sykdom som ofte rammer unge mennesker. Vårt mål med denne studien var å studere sykdomsmekanismene som forårsaker betennelse i neseslimhinnen ved høysnue. Mange patienter med høysnue har også allergisk astma. Vi har derfor brukt den kunnskapen vi har ervervet i våre studier på høysnue til også å studere sykdomsmekanismene ved allergisk astma. Høysnue er forårsaket av en betennelsesreaksjon i neseslimhinnen som utløses når slimhinnen kommer i kontakt med allergener i luften, som for eksempel pollen fra bjørk og gress. Betennelsesreaksjonen oppstår som resultat av et komplekst samspill mellom kroppens ulike immunceller og støtteceller i slimhinnen. En framgangsmåte for å etablere bedre behandlingsmetoder er å forstå hvilke celler som inngår i betennelsen og hvordan disse cellene påvirker hverandre. Hvis man kan identifisere sentrale signalveier i denne prosessen kan dette danne grunnlag for spesifikk terapi ved å blokkere slike signalveier. De fleste som studerer immunapparatet ved allergi undersøker immunceller i blodet. Vi har derimot fokusert på studier hvor vi ser på cellene i vevet hvor betennelsen utspiller seg. Dette er selvfølgelig mer krevende da vi trenger vevsbiter fra slimhinnen. For å studere disse forhold i mennesker har vi gjennom de siste år foretatt flere provokasjonsforsøk hvor vi har rekruttert pasienter med høysnue som vi provoserer med pollenallergener i en eller flere dager. Vi tar nesebiopsier, blodprøver og nesesekret fra alle pasientene før og etter provokasjon. Fra vevsbitene og blodprøvene isolerer vi så celler som vi kan studere videre i laboratoriet. Vi har også etablert metoder hvor vi provoserer vevsbiter ex vivo. Våre funn har ført til en rekke nye oppdagelser hvor vi i detalj kan beskrive utviklingen av den inflammatoriske prossess ved høysnue, både hvilke celler og signalsubstanser som inngår. Vi finner at monocytter vandrer fra blodet til slimhinnen etter allrgenprovokasjon. I løpet av en til to timer øket antallet monocytter kraftig i neseslimhinnen. De aktiverte monocyttene skiller ut en rekke kjemokiner og cytokiner som tiltrekker seg andre immunceller, i første rekke T-lymfocytter og eosinofile granulocytter. Vi har vist hvilke molekyler som er involvert i rekruttering av disse cellene. T-cellene aktiveres lokalt av monocytter og dendrittiske celler som forsterker den allergiske reaksjonen. Som igjen forsterkes av TSLP - et cytokin som produseres av epitelcellene. Vi viser også at såkalte regulatoriske T-celler øker i neseslimhinnen ved den allergiske betennelse. Disse cellene kan bremse en betennelsestilstand, men deres tilstedeværelse er ikke tilstrekkelig for å hindre at betennelsen utvikler seg. I samarbeid med en finsk forskergruppe har vi studert monocyttenes rolle ved allergisk astma ved å undersøke lungevev fra pasienter som har dødd i forløpet av et astmaanfall. Vi viser at monocytter, på samme måre som ved høysnue, akkumuleres i de store luftveiene ved astma. Det funnet tyder på at monocytter også er viktige i patogenesen ved astmatisk sykdom. I løpet av den tiden dette prosjektet har pågått har det kommet nye data vedrørende makrofagers opprinnelse. Dannes i føtallivet og overlever pga lokal celledeling, eller skiftes de ut pga innvandring av monocytter? Vi har studert makrofager i lungene til transplanterte pasienter og viser at makrofager i lungene kan leve i årevis. Dette kan ha stor betydning for behanding av lungesykdommer med dårlig makrofag-funksjon hvor man tidligere har behandlet med å gi ny beinmarg. Våre funn tyder på at det er mulig å behandle pasientene med å tilføre normale makrofager direkte til lungene. Samlet sett må prosjektet må sies å ha vært meget vellykket med totalt 9 publikasjoner; mange i meget høyt rangerte tidsskrifter. Behandling av kroniske betennelsestilstander bruker i økende grad biologiske ”drugs” – såkalte biologics – som blokkerer signalsubstanser i betennelsesprosessen. Et eksempel på dette er anti-TNF behandling ved revmatisk sykdom, inflammatorisk tarmsykdom og psoriasis. Vi har i vår studie påvist, på et molelyært nivå, hvilke celler og signalsubstanser som inngår i rekruttering og aktivering immunapparatets celler ved høysnur og astma. Det finnes allerede blokkerende "biologics" mot flere av disse signalsubstansene og våre funn vil derfor ha en katalyserende effekt for utprøving av disse ved allergisk luftveislidelser. Våre funn har helt klart et potensiale for forbedret diagnostikk og oppfølging av behandling da flere av signalsubstansene vi har påvist kan måles i prøver fra nesen. Vi har vært i kontakt med AstraZeneca vedrørende våre funn, men foreløpig har vi ikke noen etablert noen formell avtale.
2015
Høysnue er en veldig vanlig og meget plagsom sykdom som ofte rammer unge mennesker. I dette prosjektet ønsker vi å studere sykdomsmekanismene som forårsaker betennelse i neseslimhinnen ved høysnue. Mange patienter med høysnue har også allergisk astma. Vi har benyttet vår kunnskap om høysnue til å studere sykdomsmekanismer ved astma.Høysnue er forårsaket av en betennelsesreaksjon i neseslimhinnen som utløses når slimhinnen kommer i kontakt med allergener i luften, som for eksempel pollen fra bjørk og gress. Betennelsesreaksjonen oppstår som resultat av et komplekst samspill mellom kroppens ulike immunceller og støtteceller i slimhinnen. En framgangsmåte for å etablere bedre behandlingsmetoder er å forstå hvilke celler som inngår i betennelsen og hvordan disse cellene påvirker hverandre. Hvis man kan identifisere sentrale signalveier i denne prosessen kan dette danne grunnlag for spesifikk terapi ved å blokkere slike signalveier. De fleste som studerer immunapparatet ved allergi undersøker immunceller i blodet. Vi har derimot fokusert på studier hvor vi ser på cellene i vevet hvor betennelsen utspiller seg. Dette er selvfølgelig mer krevende da vi trenger vevsbiter fra luftveisslimhinnen. For å studere disse forhold i mennesker har vi gjennom de siste år foretatt flere provokasjonsforsøk hvor vi har rekruttert pasienter med høysnue som vi provoserer med pollenallergener i en eller flere dager. Vi tar nesebiopsier, blodprøver og nesesekret fra alle pasientene før og etter provokasjon. Fra vevsbitene og blodprøvene isolerer vi så celler som vi kan studere videre i laboratoriet. Vi har også etablert metoder hvor vi provoserer vevsbiter tatt pasienter. Vi har tidligere vist at signalmolekylet TSLP, som produseres ved høysnue, kan være en viktig driver i den allergiske prosess. Dette arbeidet er publisert i det prestisjetunge tidsskriftet ”Journal of Allergy and Clinical immunology” og fikk pris for beste artikkel ved OUS i 2014. I en ny studie viser vi ar monocytter, som er meget potente betennelsesceller, raskt rekrutteres til slimhinnen ved provokasjon. Dette funnet tyder på at disse cellene kan være helt sentrale i betennelsesprosessen ved høysnue. Våre resultater ble nylig antatt i”Journal of Allergy and Clinical immunology”. Vi har i et biopsimateriale fra pasienter med astma som har dødd i forløpet av astmaanfall vist at antall monocytter også øker betydelig i lungene hos disse pasientene. Vi har også foretatt en studie hvor vi har stimulert vevsbiter fra allergiske pasienter med ulike rekombinante allergene proteiner. Vi viser her direkte at allergen-spesifikke T-lymfocytter, som er viktige celler ved allergisk betennelse, finnes i slimhinnen utenfor allergen-sesongen. Vi tror disse cellene er lang-livete celler som kan leve i slimhinnen måneder og år. Dette kan ha stor betydning for hvordan vi skal behandle disse pasientene. Arbeidet er nå publisert. Regulatoriske T-celler er viktige celler for å skape balanse i immunsystemet ved å hemme andre immunceller. Hvordan disse virker i vevet hos mennesket er lite studert. Vi har kartlagt hvilke regulatoriske T-celler som finnes i neseslimhinnen. Det arbeidet har fått meget god referee-uttalelse i tidsskriftet PLOSONE.
2014
Høysnue er en veldig vanlig og meget plagsom sykdom som ofte rammer unge mennesker. I dette prosjektet ønsker vi å studere sykdomsmekanismene som forårsaker betennelse i neseslimhinnen ved høysnue. Vårt mål er å bedre behandlingen av denne sykdommen.Høysnue er forårsaket av en betennelsesreaksjon i neseslimhinnen som utløses når slimhinnen kommer i kontakt med allergener i luften, som for eksempel pollen fra bjørk og gress. Betennelsesreaksjonen oppstår som resultat av et komplekst samspill mellom kroppens ulike immunceller og støtteceller i slimhinnen. En framgangsmåte for å etablere bedre behandlingsmetoder er å forstå hvilke celler som inngår i betennelsen og hvordan disse cellene påvirker hverandre. Hvis man kan identifisere sentrale signalveier i denne prosessen kan dette danne grunnlag for spesifikk terapi ved å blokkere slike signalveier. For å studere disse forhold i mennesker har vi foretatt to studier rekruttert pasienter med høysnue mot bjørk som vi provoserer med bjørkeallergen i 2 eller 8 dager. Vi tar nesebiopsier, blodprøver og nesesekret fra alle pasientene før og etter provokasjon. Fra nesebiopsiene isolerer vi tre sentrale celletyper: T-lymfocytter, antigen-presenterende celler og stromale celler (fibroblaster og epitelceller). Celletypene blir sortert og den globale genprofilen blir analysert. I den første studien har vi fokusert på de antigen-presenterende celler, og i særdeleshet rekruttering av monocytter. Vi viser at monocytter rekrutteres til slimhinnen kun få timer etter første provokasjon. Dette etterfølges av eosinofile granulocytter og T-celler som er sentrale effektorceller i betennelsesprosessen. I tillegg viser vi ved transkripsjonsanalyse av isolerte antigen-presenterende celler at disse produserer flere signalmolekyler som er viktig for rekruttering av eosinofile og T-celler. Disse signalmolekylene kan være sentrale mål for antiinflammatorisk behandling. Vi har også utført en større studie hvor vi ser på isolerte celler både etter 2 og 8 dagers provokasjon. Vi har foretatt dypsekvensering av RNA fra disse cellepopulasjonene som nå er under analysering. I et annet arbeid viser vi hvordan en annen type antigen-presenterende celler, såkalte dendrittiske celler akkumulerer i slimhinnen ved allergi. Vi viser at et signalmolekyl TSLP er viktig for aktivering av disse cellene, og hvordan ulike molekyler bestemmer vandring av disse cellene. Dette arbeidet er publisert og fikk pris for beste artikkel ved OUS i 2014. Vi har i samarbeid med en forskningsgruppe ved odontologisk fakultet vist at TSLP består av flere isoformer hvor kun en av disse har inflammatorisk effekt. T-celler kan deles i ulike undergrupper. En av disse, såkalte regulatoriske T-celler, spiller en viktig suppressiv rolle ved ulike betennelsesprosesser. Hvor disse cellene er lokalisert og deres funksjon i mennesket er lite studert. Vi viser at neseslimhinnen består av flere ulike typer regulatoriske T-celler som kan være målceller i anti-inflammatorisk behandling. Til slutt har vi vist hvilke molekyler som inngår i "homing" av T-celler til neseslimhinnen. Dette arbeidet er publisert.
2013
Høysnue er en veldig vanlig og meget plagsom sykdom som ofte rammer unge mennesker. I dette prosjektet ønsker vi å studere sykdomsmekanismene som forårsaker betennelse i neseslimhinnen ved høysnue. Vårt mål er å bedre behandlingen av denne sykdommen.Høysnue er forårsaket av en betennelsesreaksjon i neseslimhinnen som utløses når slimhinnen kommer i kontakt med allergener i luften, som for eksempel pollen fra bjørk og gress. Betennelsesreaksjonen oppstår som resultat av et komplekst samspill mellom kroppens ulike immunceller og støtteceller i slimhinnen. En framgangsmåte for å etablere bedre behandlingsmetoder er å forstå hvilke celler som inngår i betennelsen og hvordan disse cellene påvirker hverandre. Hvis man kan identifisere sentrale signalveier i denne prosessen kan dette danne grunnlag for spesifikk terapi ved å blokkere slike signalveier. For å studere disse forhold i mennesker har vi rekruttert pasienter med høysnue mot bjørk som vi provoserer med bjørkeallergen i 2 eller 8 dager. Vi tar nesebiopsier, blodprøver og nesesekret fra alle pasientene før og etter provokasjon. Fra nesebiopsiene isolerer vi tre sentrale celletyper: T-lymfocytter, antigen-presenterende celler og stromale celler (fibroblaster og epitelceller). Celletypene blir sortert og den globale genprofilen blir analysert. Vi har foreløpig ferdigstilt en studie på pasienter provosert i 8 dager. Studien viser at antigen-presenterende celler i slimhinnen produserer flere signalmolekyler som tiltrekker og aktiverer T-lymfocytter og andre inflammatoriske celler. Denne studien er for tiden under vurdering i et fagtidsskrift. Vi er nå i gang med en større studie hvor vi ser på isolerte celler både etter 2 og 8 dagers provokasjon. Dette vil gi oss verdifull informasjon om hvordan cellene påvirker hverandre og mulige sentrale signalveier i den allergiske reaksjon. Biopsitaking er en invasiv og krevende metode. Vi etablerer derfor også en annen metode for å vurdere betennelsesreaksjonen hvor vi tar sekretprøver fra nesekaviteten før og etter provokasjon. Vår samarbeider dr. Fridtjof Lund-Johansen ved institutt for immunologi på Rikshopsitalet har utviklet en metode for å kvantitere over 2000 proteiner samtidig i en liten prøve. Vi tester nå denne metoden for å kvantitere proteiner i nesesekret. Dette metoden vil supplere våre biopsistudier og samtidig vise seg og være en meget god metode for å studere mekanismene for den allergiske reaksjon og mulig også som hjelp i diagnostikk av høysnuepasienter.
2012
Målet ved vår forskning er å forstå sykdomsmekanismene ved høysnue og mekanismene for hvorfor immunterapi virker ved denne sykdommen.Dette prosjektet er et samarbeid mellom øre-nese-hals-avdelingen ved OUS og CIR-Allergy group som er en av 5 forskningsgrupper ved Centre for Immune Regulation (http://www.med.uio.no/cir/english/). Målet med vårt samarbeid er: 1) øke vår forståelse for basale sykdomsmekanismer ved høysnue (allergisk rhintitt) og 2) øke vår forståelse for hvordan immunterapi mot øvre luftveisallergi virker og 3) bruke denne kunnskapen til å bedre behandlingen av denne sykdommen. Hva som er gjort i 2012: Vi har brukt året 2012 til å ansette forskere og bioingeniører/sykepleiere til prosjektet. Det er etablert intrastruktur på øre-nese-hals-avdelingen for provokasjonsforsøk av pasienter og for behandling med immunterapi. I 2012 har vi rekruttert pasienter til to ekserpimentelle studier: 1) Vi har startet opp provokasjonsforsøk hvor pasienter med høysnue mot bjørkepollen blir sprayet med bjørkepollen-ekstrakt i nesen daglig opp til i en uke. Det tas nesebiopsier og blodprøver for å følge betennelsesprosessen. Vevsprøver og ulike celletyper blir isolert fra både biopsier og blodprøver og frosset for senere analyser. Før studien startet har vi etablert en unik metode for å isolere ulike celletyper fra små vevsbiter. Vi har ved hjelp av denne metoden isolert tre ulike cellepopulasjoner fra små vevsbiter med over 90% renhet. 2) Vi har inkludert pasienter som har startet immunterapi. Blodprøver og vesprøver blir tatt ved hvert legebesøk (0, 4 og 8 uker). Celler blir isolert og frosset. Pasienter blir fortløpende inkludert gjennom vinteren. De første resultatene forventes medio-2013.
Vitenskapelige artikler
Eguíluz-Gracia I, Bosco A, Dollner R, Melum GR, Lexberg MH, Jones AC, Dheyauldeen SA, Holt PG, Bækkevold ES, Jahnsen FL

Rapid recruitment of CD14(+) monocytes in experimentally induced allergic rhinitis in human subjects.

J Allergy Clin Immunol 2016 Jun;137(6):1872-1881.e12. Epub 2016 feb 4

PMID: 26851967

Eguíluz-Gracia I, Schultz HH, Sikkeland LI, Danilova E, Holm AM, Pronk CJ, Agace WW, Iversen M, Andersen C, Jahnsen FL, Baekkevold ES

Long-term persistence of human donor alveolar macrophages in lung transplant recipients.

Thorax 2016 Nov;71(11):1006-1011. Epub 2016 jun 21

PMID: 27329043

Schrøder M, Melum GR, Landsverk OJ, Bujko A, Yaqub S, Gran E, Aamodt H, Bækkevold ES, Jahnsen FL, Richter L

CD1c-Expression by Monocytes - Implications for the Use of Commercial CD1c+ Dendritic Cell Isolation Kits.

PLoS One 2016;11(6):e0157387. Epub 2016 jun 16

PMID: 27311059

Ballke C, Gran E, Baekkevold ES, Jahnsen FL

Characterization of Regulatory T-Cell Markers in CD4+ T Cells of the Upper Airway Mucosa.

PLoS One 2016;11(2):e0148826. Epub 2016 feb 11

PMID: 26866695

Skrindo I, Ballke C, Gran E, Johansen FE, Baekkevold ES, Jahnsen FL

IL-5 production by resident mucosal allergen-specific T cells in an explant model of allergic rhinitis.

Clin Exp Allergy 2015 Aug;45(8):1296-304.

PMID: 25817862

Malmström K, Malmberg LP, O'Reilly R, Lindahl H, Kajosaari M, Saarinen KM, Saglani S, Jahnsen FL, Bush A, Haahtela T, Sarna S, Pelkonen AS, Mäkelä MJ

Lung function, airway remodeling, and inflammation in infants: outcome at 8 years.

Ann Allergy Asthma Immunol 2015 Feb;114(2):90-6. Epub 2014 okt 25

PMID: 25455519

Danilova E, Skrindo I, Gran E, Hales BJ, Smith WA, Jahnsen J, Johansen FE, Jahnsen FL, Baekkevold ES

A role for CCL28-CCR3 in T-cell homing to the human upper airway mucosa.

Mucosal Immunol 2015 Jan;8(1):107-14. Epub 2014 jun 11

PMID: 24917456

Bjerkan L, Schreurs O, Engen SA, Jahnsen FL, Baekkevold ES, Blix IJ, Schenck K

The short form of TSLP is constitutively translated in human keratinocytes and has characteristics of an antimicrobial peptide.

Mucosal Immunol 2015 Jan;8(1):49-56. Epub 2014 mai 21

PMID: 24850429

Melum Guro R, Farkas Lorant, Scheel Cecilie, Van Dieren Brenda, Gran Einar, Liu Yong-Jun, Johansen Finn-Eirik, Jahnsen Frode L, Baekkevold Espen S

A thymic stromal lymphopoietin-responsive dendritic cell subset mediates allergic responses in the upper airway mucosa.

J Allergy Clin Immunol 2014 Sep;134(3):613-621.e7. Epub 2014 jun 21

PMID: 24958565

Doktorgrader
Ibon Eguiluz-Gracia

Studies on monocytes and macrophages in the respiratory tract with focus on airway allergy

Disputert:
august 2016
Hovedveileder:
Frode Lars Jahnsen
Guro Reinholt Melum

Mucosal dendritic cells in immune homeostasis and upper airway allergy

Disputert:
mai 2015
Hovedveileder:
Espen Sønderaal Bækkevold
Deltagere
  • Einar Gran Prosjektdeltaker
  • Ralph Dollner Prosjektdeltaker
  • Guro Reinholt Melum Prosjektdeltaker
  • Frode Lars Jahnsen Prosjektleder
  • Espen Sønderaal Bækkevold Prosjektdeltaker
  • Lisa Maria Richter Postdoktorstipendiat (finansiert av denne bevilgning)
  • Ibon Eguiluz-Gracia Doktorgradsstipendiat (finansiert av denne bevilgning)
  • Ingebjørg Skrindo Postdoktorstipendiat
  • Lisa Gruber Postdoktorstipendiat
  • Kjersti Thorvaldsen Prosjektdeltaker
  • Maria Kristin Jensen Prosjektdeltaker
  • Stine Fjellheim Prosjektdeltaker

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport

Personvern  -  Informasjonskapsler