Onderzoekers van de Icahn School of Medicine op de berg Sinaï hebben nieuwe genen geïdentificeerd die verband houden met de ernst van pinda-allergie, evenals manieren waarop deze genen interageren met andere genen tijdens allergische reacties. De bevindingen, gepubliceerd op 12 december in het Journal of Allergy and Clinical Immunology, zouden kunnen leiden tot betere behandelingen voor pinda-allergie.
Pinda-allergie varieert sterk in ernst en is de belangrijkste oorzaak van fatale voedselgerelateerde anafylaxie. De tests die worden gebruikt om het bestaan van een pinda-allergie te bepalen, bieden geen aanwijzingen of een persoon die een pinda binnenkrijgt, lichte huiduitslag, ernstige zwelling of levensbedreigende problemen kan ervaren, zoals ademhalingsproblemen of cardiovasculaire complicaties.
Senior auteur van de studie, Supinda Bunyavanich, MD, MPH, universitair hoofddocent genetica en genomische wetenschappen en kindergeneeskunde, en geassocieerd directeur van het Elliot en Roslyn Jaffe Food Allergy Institute op de berg Sinaï, was vooral nieuwsgierig waarom de ernst van de reacties zo varieert veel, zowel als clinicus-wetenschapper als als moeder van een kind met een pinda-allergie.
Om deze vraag te helpen beantwoorden, gebruikten Dr. Bunyavanich en haar team nieuwe multi-omic benaderingen (de studie van de rol, relaties en acties van een systeembrede maat van een bepaald moleculair type) om genen en netwerken van activiteit te identificeren die de ernst van pinda-allergische reacties bepalen. De benaderingen omvatten transcriptomics, de studie van genexpressie over het genoom, en epigenomics, de studie van omkeerbare modificaties aan DNA die genexpressie beïnvloeden.
De studie omvatte 21 kinderen in de leeftijd van 7-17 met pinda-allergie, die geleidelijk toenemende doses pinda kregen tot ze een allergische reactie vertoonden. De wetenschappers trokken driemaal bloed van de deelnemers: voordat ze aten, terwijl ze reageerden en na hun reactie. Het team bevestigde hun bevindingen uit het eerste cohort door het onderzoek bij nog eens 19 kinderen te herhalen.
Door meerdere keren bloedmonsters te nemen, kon het team zowel het transcriptoom als het epigenoom analyseren (wat wetenschappers kan vertellen welke genen zijn in- of uitgeschakeld via een proces dat methylatie wordt genoemd) terwijl de kinderen reageerden. Met behulp van deze genoombrede benadering identificeerden ze meer dan 300 genen en 200 CpG-plaatsen (gebieden waar DNA kan worden geactiveerd of geïnactiveerd door methylatie) geassocieerd met de ernst van de reactie. Door deze gegevens te combineren met behulp van integratieve netwerken, karakteriseerde het team ook belangrijke interacties tussen genexpressie, CpG-sites en de ernst van de reactie.
Ze identificeerden niet alleen nieuwe genen geassocieerd met de ernst van pinda-allergie, maar ze slaagden er ook in om manieren te karakteriseren waarop deze genen interageren met andere genen en CpG-plaatsen tijdens allergische reacties om biologische processen te reguleren. “Het was heel opwindend om multi-omics toe te passen om te ontdekken hoe genen en methylatiesites op elkaar inwerken om de ernst van de reactie bij deze pinda-allergische kinderen te beïnvloeden,” zegt Anh Do, PhD, hoofdauteur van de studie en postdoctorale fellow in het Bunyavanich Lab.
Een van de inzichten is dat, hoewel de bevindingen erkende rollen ondersteunen voor adaptieve immuniteit bij allergie, ze ook suggereren dat door neutrofielen (een soort witte bloedcellen) gemedieerde immuniteit een prominente rol speelt in de ernst van de reactie. “We weten dat neutrofiel-gemedieerde immuniteit deel uitmaakt van immuunresponsen, en deze studie suggereert dat het een centrale rol kan spelen in de ernst van pinda-allergische reacties,” zei Dr. Bunyavanich.
Bovendien kan een van de reacties die de ernst van de reactie van het team identificeert, het gen ARG1, worden geremd door arginase-remmers, een soort geneesmiddel dat voor veel ziekten wordt bestudeerd. De bevindingen van deze studie suggereren dat het ook een potentieel doelwit kan zijn voor de behandeling van pinda-allergie.
Dr. Bunyavanich hoopt dat toekomstige studies biomarkers zullen identificeren die kunnen voorspellen wie waarschijnlijk ernstige reacties zal hebben zonder ze eerst aan pinda’s bloot te stellen. Maar ondertussen stelt ze dat deze studie “hopelijk mensen uitdaagt om met een bredere lens na te denken over voedselallergie.”