2025 August - Hilal Demir

Hilal Demir, PhD

MedUni Wien RESEARCHER OF THE MONTH, August 2025

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Frau Hilal Demir aus Anlass der im Top-Journal „Allergy“ (IF 12.6) erschienenen Arbeit „Cross-protection of AIT-induced antibodies to related allergens requires a high degree of structural identity“ [1]. Die multidisziplinäre Studie entstand im Rahmen des PhD Programmes „Molecular, cellular and clinical allergology“ von Frau Hilal Demir, am Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung (IPA) in der Arbeitsgruppe von Univ.-Prof.ⁱⁿ Dipl.-Ing.ⁱⁿ Dr.ⁱⁿ Barbara Bohle (Leiterin des IPA).

Eine hohe strukturelle Identität von verwandten Allergenen ist maßgeblich für den Schutz durch Therapie-induzierte blockierende Antikörper

Die Birkenpollenallergie ist eine IgE-vermittelte Überempfindlichkeitsreaktion, die 15-20% der Bevölkerung in Nord- und Mitteleuropa betrifft [2]. In über 95% der Birkenpollenallergiker:innen lösen IgE-Antikörper, die das Hauptallergen Bet v 1  erkennen, Symptome wie Rhinitis (Heuschnupfen), Rhinokonjunktivitis und mildes Asthma aus.

Zusätzlich zur saisonalen Birkenpollenallergie leiden mehr als 70% der Birkenpollenallergiker:innen an einer ganzjährig bestehenden Birkenpollen-assoziierten Allergie, die durch Kreuzreaktionen zu pflanzlichen Lebensmitteln, wie Obst (Apfel, Pfirsich, Kirsche, Birne), Nüsse (Haselnuss, Walnuss, Mandel), Gemüse (Karotte, Sellerie) und Hülsenfrüchte (Soja), ausgelöst wird [3]. Diese Nahrungsmittel enthalten Allergene, die eine ähnliche Struktur wie Bet v 1 aufweisen, z.B. Mal d 1 im Apfel. Deswegen können Bet v 1-spezifische IgE-Antikörper an diese Allergene binden und klinische Reaktionen, wie z.B. ein orales Allergiesyndrom, hervorrufen.

Die Birkenpollenallergie kann mit einer allergenspezifischen Immuntherapie behandelt werden [4]. Hierbei werden über mehrere Jahre regelmäßig kontrollierte Konzentrationen von Birkenpollenextrakt verabreicht. Dadurch werden immunologische Prozesse gefördert, die eine Toleranz gegen Bet v 1 aufbauen. Einer dieser Immunprozesse ist die Produktion sogenannter blockierender IgG Antikörper. Diese Antikörper hemmen die Bindung von IgE an Bet v 1 und somit auch die Auslösung von IgE-vermittelten allergischen Reaktionen. Obwohl die Immuntherapie mit Birkenpollen die Birkenpollenallergie erfolgreich verbessert, hilft sie häufig nicht gegen die Birkenpollen-assoziierte Nahrungsmittelallergie [5]. Es könnte sein, dass die Kreuzreaktivität von Bet v 1-spezifischen IgE Antikörpern stark genug ist, um eine Nahrungsmittelallergie auszulösen, die Kreuzreaktivität der Therapie-induzierten IgG Antikörper jedoch nicht ausreicht, um die verwandten Allergene zu blockieren. Um das herauszufinden, ist die Birkenpollen-assoziierte Nahrungsmittelallergie ein geeignetes Krankheitsmodell.

Ziel dieser Studie war es, mehr über die Eigenschaften von kreuzreaktiven IgG Antikörpern herauszufinden, die für einen Schutz gegen verwandte Allergene eine wichtige Rolle spielen. Dabei war eine Besonderheit dieser Studie, dass IgG Antikörper untersucht wurden, die durch die therapeutische Verabreichung von rekombinant-hergestelltem Bet v 1 und Mal d 1 gebildet wurden [1, 6, 7]. Eine weitere Besonderheit war, dass die Erkennung, Bindungsstärke und die Hemmfähigkeit der Therapie-ausgelösten Antikörper mit vier verschiedenen Bet v 1-verwandten Allergenen untersucht wurden. Diese Allergene unterscheiden sich prozentual in der Übereinstimmung ihrer Oberflächenidentität mit dem Birkenpollenhauptallergen. Damit konnte die für die blockierende Wirkung kreuzreaktiver Antikörper notwendige Ähnlichkeit der Allergene sehr genau bestimmt werden. Zusammenfassend hat dieses Projekt gezeigt, dass Therapie-induzierte IgG Antikörper nur gegen verwandte Allergene schützen, wenn diese eine strukturelle Identität von mindestens 80% mit dem für die Therapie eingesetzten Allergen aufweisen. Diese Ergebnisse sind ein wichtiger Erkenntnisgewinn um neue Strategien für eine verbesserte Behandlung der Birkenpollen-assoziierten Nahrungsmittelallergie zu entwickeln.

Wissenschaftliches Umfeld

Im Rahmen ihrer Doktorarbeit bei Prof.ⁱⁿ Barbara Bohle am Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung beschäftigte sich Hilal Demir mit der Charakterisierung von allergen-spezifischen blockierenden Antikörpern, die durch eine allergenspezifische Immuntherapie induziert wurden. Ihre Untersuchungen fokussierten auf die Analyse der Bindungsstärke (Affinität), der Kreuzreaktivität mit verwandten Allergenen und der daraus resultierenden Schutzfunktion, die für eine Verminderung der allergischen Reaktion maßgeblich ist. Ihre Arbeit wurde mit nationalen und internationalen Kooperationspartnern durchgeführt, z.B. Dr. Christian Radauer vom Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung, Dr.ⁱⁿ Gordana Wozniak-Knopp vom Institut für Molekulare Biotechnologie der Universität für Bodenkultur in Wien, Dr. Stephan Scheurer vom Paul-Ehrlich-Institut in Langen und Prof. Peter Hellings vom Institut für Mikrobiologie, Immunologie und Transplantation in Leuven. Darüber hinaus war Hilal Demir an weiteren Projekten und Methodenentwicklungen beteiligt und hat als Koautorin an mehreren wissenschaftlichen Arbeiten mitgewirkt [8-12]. Ihre wissenschaftliche Arbeit über Antikörperantworten nach Immuntherapie konnte sie auf zahlreichen nationalen und internationalen Kongressen präsentieren und wurde für ihre Vorträge mehrfach von der European Academy of Allergy and Clinical Immunology (EAACI) ausgezeichnet.

Zur Person

Hilal Demir studierte Biologie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in Deutschland und schloss ihr Studium mit einer Bachelorarbeit in Mikrobiologie ab. Anschließend absolvierte sie den Masterstudiengang „Integrated Immunology“ ebenfalls an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und schloss mit einer Masterarbeit in der Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin ab. Während ihres Masterstudiums absolvierte sie ein Auslandspraktikum in der Abteilung für Molekulare Zellbiologie und Immunologie an dem medizinischen Center der Vrije Universiteit Amsterdam, Niederlande. Im Rahmen des kompetitiven, internationalen PhD-Programms „Molecular, cellular and clinical allergology“ kam sie an das Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung in die Arbeitsgruppe von Prof.ⁱⁿ Barbara Bohle. Während ihres Doktoratstudiums erhielt Hilal Demir einen EAACI Research Fellowship Award (2022), der ihr einen 3-monatigen wissenschaftlichen Aufenthalt an der Katholieke Universiteit (KU) Leuven in Belgien ermöglichte, um neue Methoden zu erlernen und im Labor von Prof.ⁱⁿ Bohle zu etablieren.

Ausgewählte Literatur

1. Demir, H., et al., Cross-protection of AIT-induced antibodies to related allergens requires a high degree of structural identity. Allergy, 2024.

2. Biedermann, T., et al., Birch pollen allergy in Europe. Allergy, 2019. 74(7): p. 1237-1248.

3. Geroldinger-Simic, M., et al., Birch pollen-related food allergy: clinical aspects and the role of allergen-specific IgE and IgG4 antibodies. J Allergy Clin Immunol, 2011. 127(3): p. 616-22 e1.

4. Halken, S., et al., EAACI guidelines on allergen immunotherapy: Prevention of allergy. Pediatr Allergy Immunol, 2017. 28(8): p. 728-745.

5. Kallen, E.J.J., et al., The effect of subcutaneous and sublingual birch pollen immunotherapy on birch pollen-related food allergy: a systematic review. Front Allergy, 2024. 5: p. 1360073.

6. Kinaciyan, T., et al., Efficacy and safety of 4 months of sublingual immunotherapy with recombinant Mal d 1 and Bet v 1 in patients with birch pollen-related apple allergy. J Allergy Clin Immunol, 2018. 141(3): p. 1002-1008.

7. Sanchez Acosta, G., et al., IgE-blocking antibodies following SLIT with recombinant Mal d 1 accord with improved apple allergy. J Allergy Clin Immunol, 2020. 146(4): p. 894-900 e2.

8. Strobl, M.R., et al., Identification of apple cultivars hypoallergenic for birch pollen-allergic individuals by a multidisciplinary in vitro and in vivo approach. Clin Transl Allergy, 2022. 12(8): p. e12186.

9. Strobl, M.R., et al., The role of IgG(1) and IgG(4) as dominant IgE-blocking antibodies shifts during allergen immunotherapy. J Allergy Clin Immunol, 2023. 151(5): p. 1371-1378 e5.

10. Strobl, M.R., et al., Easy assessment of the avidity of polyclonal allergen-specific serum antibodies. Clin Exp Allergy, 2024. 54(4): p. 278-285.

11. Kraiem, A., et al., Reducing the solubility of the major birch pollen allergen Bet v 1 by particle-loading mitigates Th2 responses. Allergol Int, 2024.

12. Strobl, M.R., et al., Affinity matters for IgE-blocking activity of allergen-specific antibodies. Allergy, 2023. 78(9): p. 2543-2546.