Inmunoterapia específica con los alimentos y otras alternativas

Alergol Inmunol Clin 2001;16 (Extraordinario Núm. 2):158-168
Moderador: J.M.
Zubeldia Ortuño
Hospital General
Gregorio Marañón.
Madrid
A. Nieto García
Unidad de Alergia Infantil.
Hospital La Fe.
Valencia.
158
SESIÓN DE ACTUALIZACIÓN
NUEVAS PERSPECTIVAS EN EL
TRATAMIENTO DE LA ALERGIA
A ALIMENTOS
Inmunoterapia específica con los
alimentos y otras alternativas
INTRODUCCIÓN
La inmunoterapia específica viene siendo utilizada de manera habitual
desde hace casi un siglo para el tratamiento de la enfermedad alérgica respiratoria
causada por alergenos inhalantes y de la alergia a veneno de insectos.
Recientes publicaciones han dejado establecida de forma inequívoca su utilidad
cuando se aplica adecuadamente en estas situaciones 1-4 .
Sin embargo, y a pesar de que paralelamente se ha venido intentando su
aplicación en el tratamiento de la alergia alimentaria, sus pobres resultados, así
como la elevada incidencia de efectos adversos no permiten su utilización en la
clínica práctica con su formato habitual 5, 6 .
Probablemente el hecho de que, con relativa frecuencia, los pacientes
con alergia alimentaria sean pacientes monosensibilizados, en los que la evitación
alergénica suele ser poco complicada, ha contribuido a que la inmunoterapia
en alergia alimentaria sea una alternativa terapéutica que ha gozado de
escaso predicamento. Existen sin embargo algunas importantes consideraciones
al respecto: el hecho de que algunos pacientes tengan síntomas severos, así
como la "condena" que supone para un paciente el tener que evitar de por vida
un determinado alimento, justifican la búsqueda de formas alternativas de
inmunoterapia que puedan atenuar/suprimir las reacciones graves, y a veces
potencialmente fatales que aquejan a algunos pacientes 7 , así como mejorar su
calidad de vida.
La Figura 1 hace referencia a las posibilidades que hoy día se están explorando
para el tratamiento inmunoterapéutico de la alergia alimentaria.
INMUNOTERAPIA CONVENCIONAL
Alimento-específica
Los estudios con inmunoterapia convencional con alimentos son escasos y
escasamente satisfactorios. Varias razones podrían justificar los insuficientes

INDUCCIÓN DIRECTA DE LA INVERSIÓN Th2 Th1
Inmunoterapia convencional Alimento-específica
Inmunoterapia con plásmidos
Inmunoterapia con péptidos modificados
Inmunoterapia oral
Fig. 1. Inmunoterapia con alimentos. Posibles estrategias
No Alimento-específica
INDUCCIÓN INDIRECTA DE LA INVERSIÓN Th2 Th1
(BACTERIOTERAPIA)
Probióticos-prebióticos
Vacunas bacterianas con dinucleótidos CpG
INDUCCIÓN COMBINADA DE LA INVERSIÓN Th2 Th1
Vacunas alergeno-específicas + Coadyuvante con
dinucleótidos CpG
BLOQUEO DE LA RESPUESTA ALÉRGICA
Anti-IgE
Desensibilización
resultados de la inmunoterapia con alimentos cuando se
comparan con la inmunoterapia con inhalantes:
- Diferencias en el procesamiento entre alergenos
inhalantes y alergenos alimentarios. Así, los alergenos inhalantes
normalmente no sufren ningún proceso de degradación.
Sin embargo, los alergenos alimentarios son sometidos
a hidrólisis en el tubo digestivo lo que, posiblemente,
aumenta la potencia alergénica de los mismos 8 . Por este
motivo, entre el alimento en su forma nativa utilizado para
la preparación del extracto alergénico, y el alimento que,
tras un complejo proceso de digestión en el tubo digestivo
es absorbido y produce la reacción alérgica, existen notables
diferencias que, al menos parcialmente, podrían explicar la
poca operatividad de la inmunoterapia convencional con alimentos.
- Diferencias en la dosis: las cantidades de alergenos
inhalantes que penetran en las vías aéreas se miden habitualmente
en nanogramos-microgramos; cuando se habla de
alergenos alimentarios se está hablando de dosis de fracciones
de kilo.
- Diferencias en el procesamiento del alergeno por
Inmunoterapia específica con los alimentos y otras alternativas
parte del tejido linfoide asociado al intestino (GALT) y en
tejido linfoide asociado a los bronquios (BALT).
- Composición del alimento, con contenidos variables
de diferentes proteínas alergénicas, a veces con múltiples
reactividades cruzadas 9 .
- Cofactores asociados (ejercicio, etc.).
Aún así, algunos estudios exploran las posibilidades de
uso de la inmunoterapia convencional con alimentos. El más
renombrado es un estudio doble ciego controlado frente a placebo,
utilizando un extracto de cacahuete. El fallecimiento de
un paciente por un error (se le administró una dosis de mantenimiento
de tratamiento activo, cuando pertenecía al grupo placebo)
paralizó la inclusión de nuevos pacientes. No obstante,
los resultados obtenidos a partir del reducido grupo de pacientes
evaluables que habían sido incluídos antes del citado accidente,
han sido publicados recientemente y las conclusiones
finales ratifican que la elevada tasa de reacciones sistémicas no
aconsejan el uso rutinario de esta forma de tratamiento 5-6 .
Sin embargo, existen también referencias en las que se
comunica el uso compasivo de inmunoterapia en casos de
alergia alimentaria de gravedad extrema. Estas comunicaciones
parecen sugerir que, en algunos casos especiales, no
sería descabellado un ensayo con esta forma de tratamiento,
sobre la base de un minuciosamente ponderado balance
beneficio/riesgo 10 . En todo caso, ello tendría justificación
únicamente en casos muy esporádicos, por lo que no parece
que la inmunoterapia con alimentos en su formato convencional
pueda ser considerada actualmente como una alternativa
terapéutica de uso habitual en alergia alimentaria.
No alimento-específica
El hecho de que determinados alimentos de origen
vegetal (responsables de ciertos problemas como el síndrome
de alergia oral) compartan epitopos comunes con algunos
pólenes 11-14 , justifica la lógica suposición de que la inmunoterapia
con pólenes podría paralelamente mejorar los síntomas
relacionados con la ingestión de alimentos vegetales.
Ello se ha visto confirmado en algunos estudios 15-16 , en los
que una inmunoterapia convencional con polen de abedul,
ambrosía o gramíneas (utilizada para el control de los síntomas
respiratorios) mejoró los síntomas relacionados con la
ingestión de melón, hinojo, pepino y/o manzana.
INMUNOTERAPIA CON PLÁSMIDOS
El uso de inmunoterapia génica en modelos murinos,
utilizando plásmidos DNA (pDNA) programados para indu-
159

A. Nieto García
cir la producción de determinados alergenos (Ara h 2, Der
p 5, Hev b 5, Bet v 1), es capaz de abolir la producción de
IgE por inducción de una respuesta Th1 17 .
Esta forma de inmunoterapia podría eventualmente ser
aplicada en alergia alimentaria. De hecho, algunos modelos
animales en los que se estudia la inmunización con pDNA
utilizan como alergeno sensibilizante la ovoalbúmina 18 .
Las perspectivas de la inmunoterapia con pDNA son
prometedoras y su eventual aplicación en alergia alimentaria
no es descabellada. Sin embargo, existen incógnitas que
deben ser resueltas antes de que su aplicación práctica
pueda llevarse a cabo 19, 20 :
- pDNA podría integrarse en el genoma del receptor
disrupción genética malignización.
- No está claro el resultado del uso de pDNA en animales
previamente sensibilizados.
- Está por determinar hasta qué punto el uso de pDNA
induce inmunización o tolerancia y, por consiguiente, su eficacia
a largo plazo.
- La "ortodoxia" inmunológica sugiere que una célula productora
de una proteína heteróloga podría ser reconocida como
extraña y atacada. Así, la inyección intramuscular de pDNA
inductor de un determinado alergeno estimularía la producción
del citado alergeno por parte de los miocitos, lo que, en teoría,
podría suponer un riesgo de miositis autoinmune. En modelos
animales, sin embargo, esta eventualidad no ha sido observada.
INMUNOTERAPIA CON PÉPTIDOS
MODIFICADOS
Los escasamente satisfactorios resultados de la inmunoterapia
convencional con cacahuete llevaron a considerar
la posibilidad de que la predigestión de este alimento pudiera
modificar su potencialidad alergénica, conservando su
poder inmunogénico.
Así, estudios in vitro documentan que extractos de
cacahuete digeridos con pepsina pierden en gran medida su
capacidad para fijar IgE, manteniendo no obstante una aceptable
potencialidad inmunogénica (expresada por su capacidad
para inducir respuestas proliferativas de células T) 21 .
La producción de fragmentos recombinantes de alergenos
parece indicar que, al menos en algunos casos, las fracciones
protéicas así obtenidas pierden gran parte de la aptitud
de la proteína íntegra para fijar IgE. Ello ha sido observado
con ciertos alergenos inhalantes, concretamente con el alergeno
mayor de abedul (Bet v 1). Dos fragmentos recombinantes
de Bet v 1 (aminoácidos 1-74 y aminoácidos 75-160
160
de Bet v 1) sufrieron una notable alteración de la estructura
proteica tridimensional y una casi total pérdida de la capacidad
de dichos fragmentos para fijar IgE y, consecuentemente,
para inducir la liberación de histamina a partir de basófilos de
pacientes alérgicos. Sin embargo, ambos fragmentos conservaron
la mayoría de los epitopos para células T 22, 23 . Estudios
preliminares sugieren la posibililidad de desarrollar proteínas
alimentarias hipoalergénicas que mantengan su capacidad
para inducir proliferación de células T y que permitan una
inmunoterapia con alimentos eficaz y segura 24, 25 .
INMUNOTERAPIA ORAL
Algunas publicaciones hacen referencia a los efectos
clínicos y biológicos de la inmunoterapia por vía oral con
cápsulas o microcápsulas entéricas conteniendo alergenos
inhalantes (ambrosía y abedul), lo cual haría posible eludir
la barrera gástrica y permitiría su absorción intestinal 26-28 . En
todo caso, los efectos clínicos no son excesivamente consistentes
y algún estudio no consigue demostrar efectos relevantes
29 . No obstante, en uno de estos estudios se pudo comprobar
que en algunos pacientes vacunados con polen de
abedul por vía oral mejoró la sintomatología concomitante
relacionada con la ingestión de ciertos alimentos (frutos
secos, manzana, plátano, etc).
Parece racional considerar la inmunoterapia por vía
oral en alergia alimentaria, puesto que su administración por
la vía a través de la cual se producen tanto la sensibilización
como la absorción de los alergenos responsables de la sintomatología
clínica, podría inducir modificaciones de la respuesta
inmune no sólo a nivel sistémico, sino también en el
sistema inmune asociado al intestino. Pero al mismo tiempo,
éste puede ser su mayor inconveniente: en efecto, cantidades
de alimento suficientes como para inducir tolerancia
inmunológica pueden ser a la vez demasiado elevadas como
para que no desencadenen efectos adversos.
Una alternativa futura a la inmunoterapia oral convencional
parece emerger de un reciente estudio que combina la
inmunoterapia oral con un plásmido inductor de uno de los
alergenos mayores del cacahuete (Ara h 2) 30 . En este estudio
se analizan los efectos que en un modelo murino de anafilaxia
alimentaria tiene la administración por vía oral de un gen
inductor de Ara h 2 incluido en partículas de chitosan. El
chitosan es un polisacárido natural biocompatible y biodegradable,
presente en los caparazones de los crustáceos, que
se ha utilizado ampliamente para permitir la administración
por vía oral de fármacos. En este estudio:

1. El plásmido inductor de Ara h 2 fue protegido frente
a la digestión mediante su inclusión dentro de nanopartículas
de chitosan de entre 100 y 200 nm. de diámetro.
2. El chitosan, aparte de ser resistente a la digestión,
posee una elevada adhesividad a la superficie mucosa intestinal,
lo que permitió una mayor captación por parte las
células epiteliales y, consecuentemente, una mayor expresión
del plásmido contenido en su interior.
Los ratones así inmunizados y ulteriormente provocados
con Ara h 2 mostraron una sustancial reducción de los
niveles de IgE específica, así como un relevante aumento de
los niveles de IgG2a específica y de IgA secretoria fecal
comparado con los animales que sirvieron como controles.
Pero, además de ello, experimentaron un score de síntomas
y niveles de histamina plasmática tras la provocación significativamente
menores.
PROBIÓTICOS-PREBIÓTICOS
Los primeros y más potentes estímulos antigénicos
que tienen lugar a partir del nacimiento vienen determinados
por la colonización intestinal. Es lógico suponer por
tanto que la naturaleza de los estímulos bacterianos durante
las primeras semanas de vida tendrá una importancia decisiva
en el desarrollo de las respuestas inmunes ulteriores, y
quizá determine de por vida el desarrollo de una respuesta
inmune equilibrada. Son significativas las evidencias que
demuestran que existen diferencias cuantitativas y cualitativas
en el patrón de colonización intestinal entre los recién
nacidos de países industrializados y de países en vías de
desarrollo 31 , y que estas diferencias son sorprendentemente
estables a lo largo del tiempo. Pero, además, se han observado
asimismo diferencias en el patrón de colonización
intestinal entre niños alérgicos y no alérgicos, teniendo estos
últimos una más notable presencia de Lactobacilos y
Bifidobacterias que los alérgicos 32,33 .
Teniendo en cuenta que uno de los factores clave para
el desarrollo de alergia tiene que ver con alteraciones en la
función de la barrera intestinal y que determinadas bacterias
saprofitas contribuyen de forma decisiva al cierre fisiológico
de la citada barrera intestinal 34 , parece razonable suponer
que una colonización intestinal más "fisiológica" pudiera
contribuir a la prevención primaria, secundaria y terciaria de
los problemas alérgicos.
En este sentido son ya numerosos los estudios que
prueban la capacidad de bacterias probióticas como una
eventual y novedosa estrategia inmunoterapéutica 34-39 .
Inmunoterapia específica con los alimentos y otras alternativas
VACUNAS BACTERIANAS CON
DINUCLEÓTIDOS CpG (CpG ODN)
Diversos estudios realizados en animales de experimentación
ilustran el efecto que fragmentos palindrómicos
de DNA bacteriano conteniendo secuencias no metiladas
Citosina-Guanina (CpG) tienen en la inducción de respuestas
Th1 y en el mantenimiento de dichas respuestas de una
forma sostenida 40 . Ello ha sido comprobado en estudios realizados
en ratones sensibilizados con antígeno de huevo de
Schistosoma Mansoni 41 , así como frente a alergenos inhalantes.
Ello permite especular con la posibilidad de que esta
forma de inmunoterapia pudiera ser utilizada en el tratamiento
de enfermedades alérgicas, y concretamente en alergia
alimentaria, pero incluso en la prevención primaria en
personas de riesgo alérgico.
Existen no obstante cuestiones que deben ser resueltas
antes de que esta forma de tratamiento pueda ser utilizada.
No se conoce si una inducción inespecífica, potente y sostenida
de una respuesta Th1 mediante ODN CpG pudiera dar
lugar a enfermedades de tipo autoinmune 40 .
Se ha sugerido asimismo la posibilidad de utilizar en la
inmunoterapia otros adyuvantes Th1 de origen bacteriano,
como el Mycobaterium Vaccae 42 o la Listeria Monocitogenes 43 .
TERAPÉUTICAS COMBINADAS
Han sido publicados recientemente dos estudios que
utilizan alergeno acoplado a CpG ODN. En uno de ellos se
inyecta a ratones CpG ODN acoplado a un plásmido codificado
para inducir la producción de Bet v1. Ello produce una
notable estimulación de la producción de IFNγ a partir de
células esplénicas 44 .
Un segundo estudio utiliza ODN CpG acoplado al
alergeno mayor de la ambrosía (Amb a 1). Dicho conjugado
era inyectado a ratones y se pudo comprobar que era capaz
de inducir una respuesta prolongada de tipo Th1 (con notable
incremento de IgG2a e IFNγ) tanto en ratones previamente
sensibilizados a Amb a 1, como en ratones no sensibilizados
45 .
Un estudio de seguridad in vivo mediante Prick-test
realizado en humanos concluyó que el conjugado ODN
CpG + Amb a 1 resultó menos alergénico que el extracto
aislado de Amb a 1 46 .
Así, datos preliminares parecen sugerir que el conjugado
ODN CpG + alergeno reduce significativamente la capacidad
para fijar IgE del alergeno utilizado 40 , lo cual podría
161

A. Nieto García
permitir el uso de esta forma de inmunoterapia con alergenos
que, como el caso de los alimentos, han causado problemas
por la elevada tasa de reacciones sistémicas cuando se utiliza
en su forma convencional. Asimismo, la inducción de una
respuesta Th1 alergeno-específica podría eludir los problemas
mencionados en el epígrafe precedente en relación con
la hipotética posibilidad de producir efectos adversos de tipo
autoinmune como consecuencia de una respuesta Th1 generalizada
e inespecífica inducida por CpG ODN.
ANTI-IgE
Si bien los estudios hasta ahora disponibles han sido
efectuados en pacientes con enfermedad alérgica respiratoria
(asma y rinitis), la próxima aparición en el mercado del anticuerpo
monoclonal anti-IgE abre una perspectiva para su uso
en otro tipo de patología alérgica IgE-mediada, especialmente
en alergias graves, sobre todo anafilaxia por veneno de
himenópteros y anafilaxia alimentaria 8 . Una de las ventajas
de esta forma de tratamiento es su capacidad para el tratamiento
de sensibilizaciones múltiples, independientemente
de la especificidad alergénica.
Esta forma de tratamiento bloquea el acoplamiento del
alergeno a la IgE fijada a la membrana de mastocitos/basófilos.
Sin embargo, y en tanto todavía no se conoce si el uso del
anticuerpo anti IgE es capaz de producir una infrarregulación
permanente de la producción de IgE, en principio parece
razonable suponer que la efectividad de esta forma de tratamiento
cesaría poco después de que fuera suspendido su uso.
En todo caso, es posible que el anticuerpo monoclonal
anti-IgE pueda ser utilizado de forma temporal con el fin de
disminuir la reactividad alergénica del paciente y permitir el
uso combinado de alguna otra forma de tratamiento inmunoterapéutico,
reduciendo el riesgo de que este último produzca
efectos adversos severos 47 .
DESENSIBILIZACIÓN
Han sido publicados protocolos para la desensibilización
alimentaria en pacientes con grave anafilaxia 48-50 . Los
resultados en los casos esporádicos en los que esta forma de
tratamiento ha sido utilizada son ciertamente positivos, no
sólo desde el punto de vista clínico, sino que ha sido descrito
algún caso con negativización incluso de los tests cutáneos,
disminución de IgE-específica, disminución de IL-4 y
aumento de IFN-γ 50 .
162
El principal inconveniente nuevamente radica en el
hecho de que no se conoce con certeza la duración del efecto
y, por tanto, hasta qué punto y durante cuánto tiempo los
pacientes pueden dejar de tomar el alimento sin que ello
suponga un riesgo. La experiencia de esta forma de tratamiento
en alergia medicamentosa permite suponer con fundamento
que el tiempo no sería demasiado prolongado.
RESUMEN
Los continuos avances en el conocimiento de la fisiopatología
de las enfermedades alérgicas (en particular de la
alergia alimentaria), así como en la configuración estructural
de los alergenos alimentarios, permiten suponer que
existe base para el desarrollo de estrategias inmunoterapéuticas
que modifiquen la hiperrespuesta frente a alimentos
que sufren algunos pacientes.
Es razonable esperar que las emergentes técnicas de
ingeniería genética permitan elaborar antígenos con reducida
capacidad alergénica que, combinados con coadyuvantes
inductores de respuestas Th1 permitan configurar
inmunoterapias "a la medida" de las necesidades de cada
paciente.
Contrariamente a lo que con frecuencia se sostiene en
otros foros, no es razonable resignarse a que un paciente
deba estar sometido de por vida al riesgo de una reacción
grave por la ingestión inadvertida o accidental del alimento
al cual está sensibilizado, siendo que, al igual que en otras
enfermedades de base inmunológica, el horizonte de tratamientos
inmunoterapéuticos está ya a la vista.
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Samuel B. Lehrer*,
Wesley Burks**
*Research Professor of
Medicine
Section of Clinical
Immunology, Allergy, and
Rheumatology
Department of Medicine
Tulane University School of
Medicine.
**Professor of Pediatrics
Arkansas Children’s Hospital
Department of Pediatric
Allergy and Immunology
University of Arkansas for
Medical Sciences.
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New Perspectives in the Treatment of
Food Allergy Applications of Genetically
Modified Foods in Allergy Treatment
INTRODUCTION
Food is a major cause of severe acute hypersensitivity reactions, including fatal
anaphylaxis. Food allergy has been estimated to be the most frequent cause of
anaphylaxis treated in emergency rooms 1 . Severe reactions to foods can occur at all
ages, from infants receiving cow’s milk, casein, or whey hydrolysate formulas 2,3 to
children, adolescents, and adults 4 . Currently, the management of patients with severe
acute food reactions is strict avoidance of offending foods and on the immediate
availability of emergency medications to treat an acute reaction. However, even the
most careful patients may not be safe from an accidental or inadvertent exposure.
The unpredictability of accidental exposures and the long periods of time during
which patients at risk may not come in contact with the offending foods make it difficult
to have medications available at all times, as is necessary for the prevention
of fatal food reactions 4,5 .
The vast majority of the acute, severe reactions to food appear to be IgEmediated,
although non-IgE-mediated reactions can also account for some severe
food reactions 6 . The presence of IgE antibodies as the likely cause for severe acute
food reactions suggests the possibility of changing this allergic reactivity to a less
noxious or even protective form of immune response through immunotherapy or by
altering the ability of major food allergens to interact with IgE antibodies through
molecular biology methods.
Strategies for developing any potentially successful food allergy immunotherapy
must first and foremost, be safe and provide an optimal risk-to-benefit ratio for
the patient. Procedures must be relatively easy to perform, so that patients can be treated
on a routine and cost-effective basis. With better characterization of allergens and
understanding of the immunologic mechanism involved in this reaction, investigators
have developed several therapeutic modalities potentially applicable to the treatment
and eventual prevention of food allergy. Potential treatments of food allergic individuals
through alteration of the host immune responses include traditional and novel
approaches to immunotherapy. The use of genetic engineering to alter allergenic protein
molecules to reduce or abolish their allergenicity is a very promising development.

IMMUNOTHERAPY: TRADITIONAL AND
NOVEL APPROACHES
Immunotherapy of IgE-mediated diseases has been
used since its first description almost a century ago 7 . Immunotherapy
to food allergies was first described by Freeman in
1930 8 , who reported successful administration of a rush
immunotherapy protocol with fish extract to a 7-yr-boy who
was exquisitely sensitive to fish. The patient lost clinical and
skin prick test sensitivity to fish after rush desensitization.
Interestingly, his desensitized state was maintained with
daily ingestion of a fish-containing diet. However, over the
decades injection immunotherapy has not been used in the
treatment of food allergy and avoidance of the offending
food(s) has been the standard recommended therapy. Until
recently, few injection immunotherapy studies for food
allergy had been performed; Nelson et al. performed a double-blind,
placebo-controlled trial of rush immunotherapy for
the treatment of anaphylactic sensitivity to peanuts 9 . Although
the patients in the treatment group developed increased
tolerance to the oral ingestion of peanut allergen, an
unacceptably high rate of systemic reactions accompanied
not only the rush protocol, but also the maintenance immunotherapy
schedule.
Because of the high incidence of untoward reactions
associated with this form of traditional immunotherapy,
alternative methods are being developed to reduce the risk
to benefit ratio in the treatment of allergic disease. Although
these methods are being developed primarily for use
in the treatment of inhalant allergies, some may potentially
Table I. Potential immunotherapeutic strategies for the treatment of food allergy
New Perspectives in the Treatment of Food Allergy. Applications of Genetically Modified Foods in Allergy Treatment
apply to treatment of food allergies. Novel immunotherapy
methods currently being developed and studied for IgEmediated
disease, which suggest promise for effective and
safe future therapies, include peptide immunotherapy,
mutated protein immunotherapy, and DNA vaccine therapy
(Table I) 10,11 .
PEPTIDE IMMUNOTHERAPY
Traditional injection immunotherapy for food allergy
has been avoided due to untoward side effects, such as
anaphylaxis and death. Rather than complete protein molecules,
peptide immunotherapy utilizes peptide fragments containing
T-cell reactive epitopes that theoretically are unable to
cross-link two IgE molecules required to activate mast cells,
but can render T-cells unresponsive to subsequent allergen
exposure 12 . In one study utilizing peptide immunotherapy, the
investigators injected cat allergic patients with T-cell reactive
peptide fragments containing dominant cat allergen epitopes.
Patients tolerated the injections with few, mild adverse reactions.
Although peptide immunotherapy is not currently being
used in the treatment of IgE-mediated disease, it was demonstrated
that cat allergic patients treated with the peptide fragments
had statistically significant improved in nasal, lung, and
total symptom scores when compared to placebo-treated subjects
after exposure to a “cat room” 13 . While peptide immunotherapy
for food allergy has not yet reached clinical trials,
studies are encouraging and suggest a potential role for peptide
immunotherapy in the future therapy of food allergy.
Therapy Type of Allergy Route Immunologic Mechanism Risks
Traditional
Injection
Immunotherapy
Peptide
Immunotherapy
Mutated Protein
Immunotherapy
DNA
Immunization
Oral Allergy Syndrome
IgE-mediated food allergy
IgE-mediated food allergy
IgE-mediated food allergy
Subcutaneous
Subcutaneous
Subcutaneous, intranasal
and oral
Subcutaneous and oral
Increase IgG- blocking
antibodies, decreases
specific-IgE
Immune deviation from Th1
to Th2
Immune deviations from Th1
to Th2
(Subcutaneous) Immune
deviation from Th1 to Th2,
(Oral) increase levels of
allergen specific secretory
IgA in gut, and increase
systemic IgG
Safe, when
performed
properly
Appears Safe
Appears Safe
Unknown
165

S. B. Lehrer, et al
MUTATED PROTEIN IMMUNOTHERAPY
With greater understanding of the allergic mechanism
and better characterization of allergenic proteins, techniques
are being developed, based on the alteration of the primary
amino acid sequences of IgE-binding allergenic epitopes of
major allergens present in foods, that appear to be both safe
and effective in the treatment of food allergy. Such an effort
can substantially alter IgE antibody binding with both major
peanut and shrimp allergens ranging from reduced binding to
complete abolishment of binding. The major peanut allergens,
Ara h 1 and Ara h 2 have had mutations made to their cDNA
and the mutated less-allergenic proteins were expressed 14 . The
T-cell epitopes were not altered by mutating the IgE-binding
sites. Patients with peanut hypersensitivity had dramatically
reduced peanut-specific IgE binding to the Mutated peanut
protein when compared to the wild type peanut protein 11 .
Designing molecules in the future that have reduced or abolished
IgE binding while preserving their ability to stimulate T
cells should result in the availability of safe and effective therapeutics
for the treatment of food allergy.
DNA IMMUNIZATION
Another novel approach to the treatment of food allergy
currently under investigation is DNA immunization. DNA
immunization employs the subcutaneous injection of a plasmid
DNA (pDNA) vector encoding a specific allergenic protein.
The pDNA sequence, once taken up by antigen presenting
cells (APC) is transcribed and translated. The allergen is
then presumably presented on the surface of the APC in the
context of the major histocompatibility complex (MHC) to T
cells. This endogenously produced allergenic protein or protein
fragment induces a Th1 phenotypic response with upregulation
of IFN-y, an increase in IgG2, and suppression of
allergen-specific IgE production 15,16 . Oral delivery of DNA
immunizations has also been described.
DEVELOPMENT OF HYPOALLERGENIC
FOODS THROUGH BIOTECHNOLOGY
Ideally, the preferred treatment for food-allergic individuals
is avoidance of exposure to allergenic food proteins.
The manipulation of plants through molecular biology techniques
have altered the genes governing the protein content
of individual foods in order to improve the quality of the
166
product 17 . The application of these same methods to reduce
food allergenicity is a promising approach that is currently
being tested for some food allergens 18,19,20 . Based on genetic
engineering, it may now be possible to suppress or delete
the gene coding for a particular allergen or induce more subtle
changes by altering allergen protein structure, resulting
in a food with little or no allergenic activity. The overall
objective is to produce a food that either no longer contains
the offending allergen(s) or whose proteins have been modified
in such a way that they are no longer allergenic.
Gene suppression is a method to suppress the translation
of the gene into protein. Antisense DNA technology
has been applied to suppression of a major rice allergen 18 .
This method reduces the levels of specific allergens in a
food by the introduction of genes in the antisense (opposite
direction required to produce a protein) orientation.
Thus, antisense mRNA is complementary to normal (sense)
mRNA; theoretically, sense and antisense mRNA will bind,
inhibiting mRNA translation and reducing protein production.
This approach is a proven technology and reasonably
precise. The disadvantages are that it eliminates the entire
gene (a potentially lethal change for an essential protein)
and the system may be leaky, that is, incomplete suppression
of the expression of the protein. Adachi and coworkers
cloned a gene that encoded the 16-kDa rice allergen 21 .
Using antisense DNA technology, they introduced another
gene encoding the protein in the antisense orientation into
rice. The level of the 16-kDa protein was significantly
reduced in the rice seed from 312 to 60µ/seed.
A more subtle change in structure can be achieved by
site-directed mutagenesis, an approach in which specific
changes can be made in the nucleotide sequence of the gene
governing a major allergen. Site-directed mutagenesis can be
used to reduce or abolish IgE binding epitopes of specific
food allergens. Since many food protein genes are being cloned,
their nucleotide sequence is determined, and a number of
major IgE antibody epitopes have been identified as shown in
Table 2. These changes are made in the genome and thus will
be carried on from one generation to the next. Since this method
is very specific, conceivably one can render highly allergenic
proteins nonallergenic without substantially altering the
protein’s function. Such an approach would be important for
allergens that are essential structural or functional proteins
and, thus, allow only minimal changes in their structure.
One of the best-studied allergenic foods in recent years
is peanut. Three major peanut allergens, Ara h 1, Ara h 2,
and Ara h 3 with mol wt of 63.5, 17.5, and 14 kDa, respectively,
have been demonstrated 22-24 . Through the use of over-

Table II. IgE Binding Epitopes on Major Food Allergens
lapping synthetic peptides and pooled sera of peanut-allergic
subjects, 10 IgE-binding epitopes were identified in Ara h 2.
Using amino acid substitution, amino acids essential for IgE
binding were identified in each peptide; thus, IgE binding
can be altered for a particular epitope by amino acid substitution
with the neutral amino acid alanine 25 . Although several
amino acid substitutions resulted in some increased IgE
binding, substitution of other amino acid residues reduced or
completely abolished IgE binding. Current studies are directed
at investigating the effects of such amino acid substitutions
on the allergenicity of the entire molecule 19 .
Our group has investigated IgE binding epitopes for
the major shrimp allergen, shrimp tropomyosin 20,26,27 . Based
on these results, there appear to be 5 major IgE binding
regions in shrimp tropomyosin. Eight major IgE binding
epitope have been identified in these regions. Tropomyosins
provide a natural experiment, since those present in
foods of vertebrate origin, although very similar structurally,
are not allergenic. Thus, by comparison of homologous
amino acid sequences of allergenic and nonallergenic
tropomyosins, nonallergenic amino acid sequences can be
identified and replicated in tropomyosin allergens 27 . The
predominant effect of amino acid substitutions on Pen a 1
epitopes was the reduction of their IgE antibody binding
capacity. Non-conservative substitutions in the center of the
epitope sequence were most effective to reduce or abolish
IgE antibody capacity (44.4%); conservative substitutions
in the peripheral parts abolished IgE reactivity to only
13.9% of the modified epitopes. In addition, the number of
substitutions was important; approximately 40% of peptides
carrying one substitution still bound some IgE. At least
3 substitutions per epitope were necessary to abolish the
IgE antibody reactivity in more than 99% of the mutated
epitopes. Further studies are directed at developing a non-
New Perspectives in the Treatment of Food Allergy. Applications of Genetically Modified Foods in Allergy Treatment
Food Allergen Protein Mol wt, KDa Epitopes
Cod fish Gad c 1 Paralbumin 12.3 3
Egg Gal d 2 Ovalbumin 43-45 7
Shrimp Pen a 1 Tropomyosin 36 8
Peanut Ara h 1 Vicilin a 63.5 23
a Seed storage protein.
Ara h 2 Conglutin a 17.5 10
Ara h 3 Glycinin a 14 4
allergenic recombinant Pen a 1 based on the results obtained
with modified peptides. Although shrimp allergen
affords the advantage that only one major allergen accounts
for most (85%) of the shrimp allergenic activity, genetic
modifications may be more complicated in animal (shrimp)
than in plant (peanut) species.
CONCLUSION
Food allergy affects approximately 6% - 8% of children
and 1%-2% of adults. For patients who have anaphylactic
reactions, it can be devastating for them and their families.
Reactions to allergenic foods unknowingly consumed can range
from mild urticaria to severe anaphylactic shock and death.
The only preventative measure currently available for food
allergy is strict avoidance of the incriminating food, which is
often very difficult and not always successful. Thus, the idea
that food allergic individuals can simply avoid those foods to
which they are sensitized has not worked as effectively as needed,
sometimes with tragic consequences.
A variety of new treatments are on the horizon to
directly diminish the sensitivity of food allergic individuals by
reducing the possibility of anaphylactic reactivity of such sensitized
individuals upon inadvertent interaction with food
allergens. One of the most exciting developments, based on
our current knowledge of the molecular structure of allergens,
such as those in rice, peanuts, and shrimp, is that we may
actually be able to abolish the allergenic activity of foods by
either suppressing production of the allergen or altering allergenic
epitopes. Thus, significant advances in food allergy treatment
should be made within the next several years that will
improve the quality of life of patients with food-induced allergic
reactions.
167

S. B. Lehrer, et al
ACKNOWLEDGEMENTS
The authors thank Patricia Kirsch Duboue in preparation
of this manuscript. Support or writing this article was provided
by the National Fisheries Institute and the Department of
Medicine, Tulane University School of Medicine.
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