Aktuelles aus der Forschung betr. Immunologie

Präsentation zum Thema: "Aktuelles aus der Forschung betr. Immunologie"—  Präsentation transkript:

1 Aktuelles aus der Forschung betr. Immunologie
Beda M. Stadler „Blut und Abwehr“ Spezialvorlesung 2004 Lernziele Einblick in die Forschung Vertiefung und Vernetzung Blockinhalt Was für eine Dissertation soll ich machen? Wie schreibt man ein Paper? Soll ich Forscher werden? Grundlagen vs angewandte Forschung?

2 Pocken als Forschungsprojekt
Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz

3 Forschungsprojekt: Dissertation
Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz "Pure red-cell aplasia due to anti-erythropoietin antibodies"

4 Fallbeschreibung Dr. Gérald Keusch, Stadtspital Waid, Zürich
Ein 1915 geborener Patient wurde im April 1998 wegen einer chronisch progredienten Niereninsuffizienz unserem nephrologischen Ambulatorium zugewiesen. Die Abklärungen (Normwerte in Klammern) ergaben eine chronische Niereninsuffizienz bei beidseitigen Schrumpfnieren unklarer Ätiologie, eine normochrome, normozytäre hyporegeneratorische Anämie: Hämoglobin 9,3 g/dl (12,3–15,8), Retikulozyten korrigiert 11‰ (5–18); einen sekundären Hyperparathyreoidismus: intaktes Parathormon 429 pg/ml (10–65) sowie eine leichte metabolische Azidose. Die Erythropoietinkonzentration im Serum war mit 27,9 U/ml (40–400) bei einem Hämatokrit von 28% (41–53) erniedrigt. Die Kreatinin-Clearance betrug 16 ml/min/1,73 m2 (70–120). Wegen weiterer Verschlechterung der Nierenfunktion wurde bei dem biologisch deutlich jüngeren Patienten im Juli 1998 eine chronische Hämodialysebehandlung eingeleitet. Bereits im April 1998 wurde wegen der renalen Anämie bei einem Hämoglobinwert von 9,3 g/dl (12,3–15,8) eine Behandlung mit Epoetin alpha (Eprex®) subkutan in einer Dosis von 10000 U (138 U/kg Körpergewicht) wöchentlich eingeleitet. Wegen eines Eisenmangels – Transferrinsättigung 8,5% (20–40), Ferritin 27,3 mg/l (10–330) – wurde gleichzeitig eine perorale Eisensubstitution begonnen. Unter dieser Therapie kam es innerhalb von 2 Monaten zu einem Anstieg des Hämoglobinwertes bis auf 13 g/dl. In den folgenden Monaten konnte unter Reduktion der Epoetindosis der Hämoglobinwert auf >11 g/dl eingestellt werden (Siehe nächste Folie). Dr. Gérald Keusch, Stadtspital Waid, Zürich

5 Klinischer Verlauf Hämoglobin (g/dl) Retikulozyten (%0)
EPO Dosis (U/kg Körpergewicht/Woche)

6 Forschungsprojekt: Dissertation
Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz Übersichtsartikel EPO? PRCA? Autoimmunität? Originalarbeiten Methoden? In vitro/in vivo Modelle?

7 Literatur Schellekens H. Bioequivalence and the immunogenicity of biopharmaceuticals. Nat Rev Drug Discov2002; 1:457–462 Bergrem H, Danielson BG, Eckardt K-U, Kurtz A, Stridsberg M. A case of antierythropoietin antibodies following recombinant human erythropoietin treatment. In: Erythropoietin: Molecular Physiology and Clinical Application. Marcel Dekker, New York, NY,1993:266–275 Peces R, de la Torre M, Alcázar R, Urra JM. Antibodies against recombinant human erythropoietin in a patient with erythropoietin-resistant anemia. N Engl J Med1996; 335:523–524 Prabhakar SS, Muhlfelder T. Antibodies to recombinant human erythropoietin causing pure red cell aplasia. Clin Nephrol1997; 47:331–335 Casadevall N, Dupuy E, Molho-Sabatier P, Tobelem G, Varet B, Mayeux P. Autoantibodies against erythropoietin in a case with pure red-cell aplasia. N Engl J Med1996; 334:630–663 Casadevall N, Nataf J, Viron B et al. Pure red-cell aplasia and antierythropoietin antibodies in patients treated with recombinant erythropoietin. N Engl J Med2002; 346:469–475 Krantz SB. Pure red-cell aplasia. N Engl J Med1974; 291:345–350 Casadevall N. Antibodies against rHuEPO: native and recombinant. Nephrol Dial Transplant2002; 17 [Suppl 5]:42–47 Weber G, Gross J, Kromminga A, Loew HH, Eckardt K-U. Allergic skin and systemic reactions in a patient with pure red cell aplasia and anti-erythropoietin antibodies challenged with different epoetins. J Am Soc Nephrol2002; 13:2381–2383 Gershon SK, Luksenburg H, Cote TR, Braun MM. Pure red-cell aplasia and recombinant erythropoietin. N Engl J Med2002; 346:1584–1586 Krüger A, Schröer W, Röhrs F, Vescio G. PRCA in a patient treated with epoetin beta. Nephrol Dial Transplant2003; 18:1033–1034 Storring PL, Tiplady RJ, Gaines Das RE et al. Epoetin alfa and beta differ in their erythropoietin isoform compositions and biological properties. Br J Haematol1998; 100:79–89 Skibeli V, Nissen-Lie G, Torjesen P. Sugar profiling proves that human serum erythropoietin differs from recombinant human erythropoietin. Blood2001; 98:3626–3634 Cavill I, Williams JD. Benefits of recombinant human erythropoietin. Lancet2002; 360:1606–1607 etc...

8 Haematopoiese Erythropoietin (EPO) EPO EPO

9 Erythrozytenentwicklung
Erythroblast Retikulozyt

10 Sauerstoff, EPO und die Niere

11 EPO Produktion peritubuläres Kapillarnetzwerk
Interstitielle Zellen des peritubulären Kapillar- netzwerks der Niere produzieren EPO

12 Erythropoietin (EPO) EPO ist ein Zytokin, wird rekombinant hergestellt

13 Therapeutische Eiweisse

14 Anaemie Häufig assoziert mit schweren Nierenschäden
Symtome: Müdigkeit, Atemnot und verminderte Mobilität Der primäre Defekt ist ein EPO Mangel Konservative Behandlung mit Eisen und Folsäure Blut Transfusionen bei schweren Anaemien (Risiko: Eisen Überdosierung, Infekte und Allosensibilisierung)

15 Pure Red Cell Aplasia (PRCA)
sehr selten selektiver Defekt des Konochenmarks in der Erythrozyten Produktion Schwere Anaemie, weisse Blutzellen und Plättchen normal Zwei Typen congenital erworben

16 Gründe: erworbene PRCA
Infektionen Thymoma Haematologische Malignien Solide Tumoren Nierenversagen Rheumatologische Krankheiten Schwerer Ernährungsmangel ABO-inkompatible Knochenmark Transplantation Schwangerschaft Idiopathisch Medikamente (EPO?) Antikörper gemeinsamer Nenner? 12

17 Antikörper gegen Zytokine?
z.B. anti-Insulin Antikörper gegen natürliches und recombinantes Insulin “anti-insulin” in 95 hits

18 Antikörper & therap. Proteine
1/100,000 1/10,000 1/1,000 1/100 1/10 1/1 1/1,000,000 2 4 5 1 3 6 7 8 9 10 14 12 11 13 rHu-growth hormone rHu-erythropoietin sc rHu-TPA Bovine insulin Salmon calcitonin IFN alfa 2b Porcine insulin GM-CSF IFN beta 1a, 1b rHu-insulin rHu-factor VIII IL-2 Gonadotropin-releasing hormone IFN alfa 2a rHu=recombinant human

19 Forschungsprojekt: Dissertation
Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz Gibt es natürliche Antikörper gegen EPO?

20 Was verursacht eine PRCA?
Immunisierung? Präexistierende natürliche anti-EPO Autoantikörper? existiert eine Autoimmunkrankheit? Induzieren Blutransfusionen eine PRCA? Moleculares Mimikry durch Xenoantigene?

21 Anti-EPO Antikörper EPO EPO Zucker oder Eiweiss?
Spezifität und pathophysiologische Rolle?

22 Physiologische Rolle

23 Forschungsprojekt: Dissertation
Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz Hypothese ablehnen Negative Kontrolle Hypothese bestätigen Positive Kontrolle Laborausrüstung Geräte Know How Bewilligungen Tierversuche Einschlussverordnung

24 Antikörper Nachweis ELISA Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay farblos
Enzym markierter Antikörper Substrat farbig Spez. Antikörper Antigen (EPO)

25 Affinitätschromatographie
Antigen (EPO) Antiserum Salz Gel (Agarose) Spezifische Antikörper Serumbestandteile und ungebundene Antikörper

26 Neutralisierendes Epitop

27 Neutralisierende Antikörper
Funktionelle Assays Neutralisierende Antikörper anti-EPO Antikörper EPO abhängige TF-1 Zellen mit EPO Rezeptor rhEPO Negative Kontrolle Positive Kontrolle Antikörper Test

28 Forschungsprojekt: Dissertation
Ethik Wissensch. Freiheit Staatl. Förderung SNF CTI/KTI Inst. Budget Private Förderung Stiftungen Industrie Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz

29 Wer bezahlt die Forschung?

30 Forschungsprojekt: Dissertation
Methoden Etablierung Pilotexperimente Resultate go/no go Entscheide Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz

31 Anti-EPO in normalen Seren
0.7 0.6 0.5 0.4 Anti-EPO Antikörper (ELISA) 0.3 0.2 0.1 0.0 Normal (n=17) SLE (n=22) Rheumatic (n=50) Allergic (n=21) Blut Spender

32 EPO Affinitätssäule EPO-Säule IVIG 330ml (11.2 g) 1.125 mg
Elution (pH=2.75) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Fraction No. OD 280 1.125 mg EPO-Säule

33 Gereinigte anti-EPO Antikörper
Fractionen Test im EPO ELISA Effluent der rhEPO-Säule Eluate der rhEPO- Säule 0.5 1 1.5 0.1 10 100 1000 Antikörper Konzentration mg/ml OD 450

34 Neutralisierende anti-EPO
0.8 EPO 0.1U/ml 0.7 GM-CSF 0.1ng/ml 0.6 0.5 Zellproliferation OD 0.4 100% Hemmung 0.3 0.2 0.1 neg. Contr. pos. Contr. neutral. anti-EPO normaler Antikörper

35 Forschungsprojekt: Dissertation
Wie schreibt man ein Paper? Top Journals Vorträge Reviews Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz

36 Wie schreibt man ein Paper
Schreiben Publizieren Resultate Diskussion Einführung Zusammenfassung Referenzen Fussnoten Titel Titel Zusammenfassung Einführung Resultate Diskussion Referenzen Fussnoten

37 Forschungsprojekt: Dissertation
Patent? Produkt? Businessplan? Finanzierung? Kommunikation Marketing Beobachtung Literatur Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz

38 Angewandte Forschung F&E Wissens-Valorisierung
Science to Market Innovationsprozess Angewandte Forschung F&E Idee Markt Grundlagenforschung Wissens-Valorisierung

39 “The valley of Death” ? (t) Grundlagen- forschung (CHF) Markt - 3 - 10
- 3 - 10 + 3 Grundlagen- forschung (CHF) ? Markt

40 Zusammenfassung Beobachtung Literatur Wer vertritt die Wissenschaft?
Fragestellung Wahl der Methoden Finanzierung Forschungsplan Publikation Umsetzung Akkzeptanz Wer vertritt die Wissenschaft? Raus aus dem Elfenbeinturm Proaktive Kommunikation

41 Proaktive Kommunikation
Fragen?