マイクロニードルを介在させたアレルゲン特異的免疫療法によるマウスの気道アレルギーの治療

Microneedles mediated allergen-specific immunotherapy for treatment of airway allergy in mice.

• Akhilesh Kumar Shakya
• Chang Hyun Lee
• Harvinder Singh Gill

抄録

皮下アレルゲン特異的免疫療法（SCIT）は、しばしばアレルギー性鼻炎やその他のアレルギー性呼吸器疾患に移行するIgEを媒介とする気道アレルギーの恒久的な治療のための有望なアプローチとして認められています。SCITでは、皮下注射針を用いて皮下（SC）領域に高アレルゲン量の投与を何年も（3～5年）も繰り返す必要があり、不便で痛みを伴い、患者のコンプライアンスを低下させる。これらの限界を克服するために、我々は、低侵襲で痛みのないマイクロニードル（MN）は、皮膚の表層にアレルゲンを沈着させることにより、アレルゲンの脱感作のための新しいアプローチを提供できるのではないかと仮説を立てた。この仮説を検証するために、我々は、オーバルブミン（OVA）誘発気道アレルギーのマウスモデルにおけるアレルゲン脱感作のためのMNとSCITを比較した。マウスは、最初にオーバルブミン（オーバルブミン）にアレルギーを作ったし、オーバルブミン（アジュバントとしてCpGの有無にかかわらず）でコーティングされたMNで処理された、または比較のためにSCIT-オーバルブミン+アルム（皮下オーバルブミン+アルム注射）を介して処理した。コーティングされたMNでの治療は、SCIT-Ova+alum治療群と同等の方法で有意にOva特異的な血清IgG抗体を誘導した。アレルゲンチャレンジに対する有効性をテストするために、処理されたマウスは、鼻ルートを介してOvaで挑戦した。OvaとCpG（MNs-Ova+CpG）で被覆されたMNは、かなりプロ炎症性サイトカイン（IL-5およびIL-13）のダウンレギュレーション、抗炎症性サイトカインIL-10のアップレギュレーション、および気管支肺胞（BAL）液中のOva特異的な免疫応答の活性化によって証明されたアレルギーマウスの気道炎症を抑制した。MNs-Ova+CpGを投与したマウスの肺組織における好酸球および肥満細胞の浸潤が減少したことから、MNsを用いたアレルギー治療の治療能力が明らかになった。さらに、MNSs-Ova+CpGを投与したマウスの肺気管支内の粘液沈着量が少ないことから、コーティングされたMNsを用いたアレルギー治療の有効性がさらに示された。以上のことから、コーティングされたMNsはSCITに類似したマウスの気道アレルギーの症状を改善し、痛みを伴わないアレルゲン特異的免疫療法の新たな手段を提供できる可能性があると考えられる。

Subcutaneous allergen-specific immunotherapy (SCIT) qualifies as a promising approach for the permanent cure of IgE mediated airway allergies, which can often manifest into allergic rhinitis and other allergic respiratory diseases. SCIT entails repeated administration of a high allergen dose into the subcutaneous (sc) region using a hypodermic needle for many (3-5) years, which is inconvenient and painful and reduces patient compliance. To overcome these limitations, we hypothesized that microneedles (MNs), which are minimally invasive and painless could provide a novel approach for allergen desensitization by depositing the allergen into the superficial layers of the skin. To test this hypothesis, we compared MNs and SCIT for allergen desensitization in a mouse model of ovalbumin (Ova) induced airway allergy. Mice were made first allergic to Ova and then treated with MNs coated with Ova (with or without CpG as an adjuvant), or via SCIT-Ova+alum (subcutaneous Ova+alum injections) for comparison. Treatment with coated MNs significantly induced Ova specific serum IgG antibodies in a manner comparable to SCIT-Ova+alum treated group. To test efficacy against allergen challenge, treated mice were challenged with Ova via the nasal route. Coated MNs with Ova and CpG (MNs-Ova+CpG) considerably suppressed the airway inflammation in allergic mice, evidenced by down regulation of pro-inflammatory cytokines (IL-5 and IL-13), up-regulation of anti-inflammatory cytokine IL-10, and activation of Ova specific immune response in bronchoalveolar (BAL) fluid. The reduction in infiltration of eosinophils and mast cells in lung tissues of mice treated with MNs-Ova+CpG revealed the therapeutic capacity of MNs-based allergy treatment. Moreover, low deposition of mucus inside the lung bronchioles of mice treated with MNs-Ova+CpG further demonstrated the efficacy of coated MNs-based treatment. Overall, coated MNs ameliorated the symptoms of airway allergy in mice similar to SCIT and could provide a novel means of painless allergen-specific immunotherapy.