Þróun á ónæmismeðferð gegn sumarexemi í hestum - verkefni lokið
Fréttatilkynning verkefnisstjóra
Íslenskir hestar sem fluttir eru út eru í mikilli áhættu á að fá sumarexem, sem er IgE miðlað ofnæmi gegn ofnæmisvökum (próteinum) úr biti Culicoides tegunda. Allt að 50% útflutningshrossa fær exemið við slæmar aðstæður en einungis um 10% íslenskra hesta sem fæddir eru erlendis. Sumarexem er því alvarlegt vandamál fyrir íslenskan hrossaútflutning og mjög hvimleitt og sársaukafullt fyrir hestana.
Markmið verkefnisins er að þróa fyrirbyggjandi ónæmismeðferð og afnæmingu gegn exeminu; 1) með bólusetningu með hreinsuðum ofnæmisvökum í ónæmisglæði, unnið í samstarfi Dýrasjúkdómadeild Háskólans í Bern í Sviss 2) með því að meðhöndla sumarexemshesta um munnslímhúð með byggi sem tjáir ofnæmisvaka, unnið í samstarfi við ORF Líftækni og Cornell háskóla, Bandaríkjunum. 1) Aðalofnæmisvakar hafa verið einangraðir og framleiddir og í beinu framhaldi af fyrri bólusetningatilraunum voru bornar saman sprautunaraðferðir og ónæmisglæðar. Ekki var marktækur munur á ónæmissvari eftir sprautun undir húð eða í eitla. Veirulíkar agnir prófaðir í lausn í bóluefnisblöndu með alum og ofnæmisvökum gáfu veikara ónæmissvar en sama blanda með MPLA-ónæmisglæði. Til að meta virkni bólusetningarinnar þarf að gera tilraun við raunaðstæður. Í þeim tilgangi voru 27 hestar bólusettir á Keldum, þrisvar sinnum með fjögurra vikna millibili, með tilraunabóluefni með blöndu af níu aðalofnæmisvökunum í ónæmisglæðum. Hestarnir voru í kjölfarið (mars 2020) fluttir til Sviss til þess að athuga hvort bólusetningin gæti lækkað tíðni sumarexems í íslenskum útfluttum hestum. Hestarnir eru skoðaðir reglulega á meðan tilraunin varir og blóðsýni tekin til að greina ónæmissvarið sem myndast í kjölfar bólusetningar og útsetningar fyrir Culicoides. Fyrst verður hægt að draga ályktanir um áhrif bólusetningarinnar í lok 2022 þar sem það getur tekið hrossin þrjú ár að fá sumarexem. 2) Fjórir ofnæmisvakar voru framleiddir í byggi og eru tilbúnir fyrir afnæmingartilraunir ásamt þremur sem höfðu verið framleiddir áður.
Niðurstöðurnar verða notaðar til að halda áfram þróun á fyrirbyggjandi og læknandi meðferð gegn exeminu og bestun á aðferðum. Nota ofnæmisvaka framleidda í byggi til að bæta greiningarpróf fyrir sumarexem og nýta í ónæmispróf til að mæla áhrif bólusetninga og afnæminga. Nota bygg sem tjáir ofnæmisvaka til að meðhöndla hesta um slímhúð munns. Ef vel tekst til mætti nota aðferðirnar fyrir fólk.
Úttak (output) úr verkefninu eru ritrýndar greinar, nýstárlegar aðferðir fyrir framleiðslu á endurröðuðum ofnæmisvöka í miklum mæli og tiltölulega ódýrt, bestun á greiningaraðferðum fyrir sumarexem, möguleg fyrirbyggjandi og læknandi meðferð gegn ofnæmi.
English:
Insect bite hypersensitivity (IBH) is an IgE mediated allergic dermatitis of horses caused by bites of midges, Culicoides spp. The causative Culicoides are not native in Iceland and IBH does not occur. However, the incidence of IBH is high in Icelandic born horses exported as adults to Culicoides infested areas or 30-50%. The aim of the project is to develop allergen immunotherapy (AIT) for IBH. 1) Prophylactic AIT using vaccination with purified allergens in adjuvants, in collaboration with the University of Berne, Switzerland. 2) Therapeutic AIT (desensitization) by treating horses with barley expressing allergens via the oral mucosa, in collaboration with Cornell University, USA. 1) We have identified the major allergens causing IBH and as a continuation of previous vaccination experiments we compaired injection methods and adjuvants. There was not a significant difference in the immune response following injection subcutaneously or intralympatically. Virus like particles tested in a mix with alum and the recombinant allergens induced weaker immune response than the same vaccine solution with MPLA adjuvant. For testing if the IBH vaccine is able to protect the horses from IBH a challenge experiment was initiated, 27 horses were vaccinated at Keldur, 3 times with 4 week interval with experimental vaccine containing mixture of 9 major allergens in adjuvants. The horses were then exported (March 2020) to Switzerland to Culicoides infested areas. The horses are clinically examined and bled regularly for monitoring the immune response. The results will be available in the end of 2022 as it can take 3 years to develop IBH. 2) Four allergens were produced in barley and are ready for desensitization experiments together with the three that had been expressed before.
The results will be used to continue the development of prophylactic and curative allergen specific immune therapy for IBH and optimizing the methods. If this succeeds it might also be applied for allergies of humans. Furthermore, to use allergen produced in barley for improving diagnostic tests for IBH and immunoassays for monitoring vaccination. To use barley expressing allergens to treat horses via mucosa of the mouth.
The output of the project: Scientific papers in peer-reviewed journals, new methods for cost efficent mass production of recombinant allergens, improvement of diagnostic tests for IBH, possible preventive vaccination and desensitisation against allergy.
Publications
New strategies for prevention and treatment of insect bite hypersensitivity in horses. (2019) Jónsdóttir, S., Cvitas, I., Svansson, V., Fettelschloss-Gabriel, A., Torsteinsdóttir, S., Marti, E. Current Dermatology Reports 8, 303-312. Open access
Comparison of recombinant Culicoides allergens produced in different expression systems for IgE serology of insect bite hypersensitivity in horses of different origins. (2021)
Jonsdottir S, Torsteinsdottir S, Svansson V, Gudbrandsson J, Stefansdottir SB, Mar Bjornsson J, Runarsdottir A, Marti E. Vet Immunol Immunopathol. 2021 Aug;238:110289. doi: 10.1016/j.vetimm.2021.110289. Open access
Immunopathogenesis and immunotherapy of Culicoides hypersensitivity in horses: an update. (2021) Marti, E., Ella N. Novotny, E.N., Cvitas, I., Ziegler, A., Wilson, A.D., Torsteinsdottir, S., Fettelschoss-Gabriel, A., Jonsdottir, S. Nov;32 https://doi.org/10.1111/vde.13042. Open access
Establishment of a protocol for preventive allergen immunotherapy against equine insect bite hypersensitivity. Stefansdottir, S.B., Jonsdottir, S., Kristjansdottir, H., Gudnadottir, R.B., Bach, E., Fettelschoss-Gabriel, A., Svansson, V., Marti, E., Torsteinsdottir, S. Manuscript to be submitted in March 2022.
Connected publications from the group on the allergens
First clinical expression of equine insect bite hypersensitivity is associated with co-sensitization to multiple Culicoides allergens.
Birras J, White SJ, Jonsdottir S, Novotny EN, Ziegler A, Wilson AD, Frey R, Torsteinsdottir S, Alcocer M, Marti E. PLoS One. 2021 Nov 15;16(11):e0257819.
Component-resolved microarray analysis of IgE sensitization profiles to Culicoides recombinant allergens in horses with insect bite hypersensitivity. Novotny EN, White SJ, Wilson AD, Stefánsdóttir SB, Tijhaar E, Jonsdóttir S, Frey R, Reiche D, Rose H, Rhyner C, Schüpbach-Regula G, Torsteinsdóttir S, Alcocer M, Marti E. (2021) Allergy 76, 1147-1157.
Essays Keldur:
Production and purification of two allergens for the vaccination of horses against insect bite hypersensitivity https://keldur.is/is/namsverkefni-i-sumarexemi
Three months internship Laura Wanner (2018)
Immune response following vaccination against equine insect bite hypersensitivity http://hdl.handle.net/1946/38765, MSc thesis of Ragna Brá Guðnadóttir (2019-2021)
Comparison of antibody response after vaccination of horses lymphatically or subcutaneously http://hdl.handle.net/1946/33261, BSc thesis of Hólmfríður Kristjánsdóttir (2019).
Essays Berne:
Antibody response to Culicoides allergens following preventive immunization against insect bite hypersensitivity in Icelandic horses. Six months veterinary medicine final project Elisa Bach (2020)
Antibody response to Culicoides allergens following preventive immunization against insect bite hypersensitivity in Icelandic horses Six months veterinary medicine final project Hannah MS Eggimann (2021)
Presentation of the project, meetings and conferences
The project was introduced, by the participants and students, regularly all three years on international and Icelandic meetings and conferences oral and/or poster presentations. Regular meetings with the representatives of horse breeders in Iceland were held.
Heiti verkefnis: Þróun á ónæmismeðferð gegn sumarexemi í hestum / Development of immunotherapy against
equine insect bite
Verkefnisstjórar: Sigurbjörg Þorsteinsdóttir og Vilhjálmur Svansson, Tilraunastöð Háskóla Íslands, Keldum
Tegund styrks: Verkefnisstyrkur
Styrktímabil: 2018-2020
Fjárhæð styrks: 56,15 millj. kr. alls
Tilvísunarnúmer Rannís: 184998
