Summary
Ett protokoll för att genomföra en utmaning i en allergenexponeringskammare (AEC) -anläggning presenteras. AEC har visat sig vara säkra och effektiva verktyg för induktion av allergiska symtom eller som slutpunkt i effekttestning av allergenimmunterapi på grund av deras förmåga att upprätthålla stabila partikelkoncentrationer och miljöförhållanden.
Abstract
Allergenexponeringskammare (AEC) är kliniska anläggningar som tillåter exponering av deltagare för allergiframkallande och icke-allergiframkallande luftburna partiklar. De ger stabila partikelkoncentrationer under kontrollerade miljöförhållanden. Detta är av stor betydelse både för diagnostiska ändamål och för övervakning av behandlingseffekter.
Här presenteras ett protokoll och de tekniska förutsättningarna för att utföra en säker och effektiv allergenutmaning hos personer som sensibiliseras för luftburna allergener (dvs. husdammkvalster [HDM]) i ALL-MED AEC. Med denna metod motsvarar utlösning av allergiska symtom naturlig exponering. Detta kan användas för en allergidiagnos eller som en trolig slutpunkt i kliniska prövningar, särskilt för allergenimmunterapi (AIT). En kontrollerad miljö (temperatur, fuktighet och koldioxid [CO2]) i kammaren måste bibehållas. Allergenpartiklar måste spridas jämnt inom AEC vid stabila nivåer under hela utmaningen. För denna presentation inkluderades patienter med allergisk rinit (AR) som är känsliga för HDM-allergener. AR-symtom bedömdes med följande parametrar: total nasal symptom score (TNSS), akustisk rinometri (ARM), maximalt nasalt inspiratoriskt flöde (PNIF) och nasal sekretionsvikt. Procedurens säkerhet bedömdes av det maximala expiratoriska flödet (PEFR) och den forcerade utandningsvolymen under den första sekunden (FEV1). De allergiska försökspersonerna utvecklade symtom inom 120 minuter efter försöket. I genomsnitt uppträdde de mest intensiva symtomen efter 60-90 minuter och, efter att ha nått en platå, förblev stabila fram till slutet av försöket.
Introduction
Luftburna allergier blir ett växande samhällsproblem. Korrekt diagnos, bedömning av effekten av allergenspecifik immunterapi (AIT) och förståelse av farmakoterapierna är viktiga punkter för att ta itu med denna fråga. Standardisering av dessa procedurer kräver dock stabila allergenkoncentrationer, stabila miljöförhållanden (t.ex. fuktighet och temperatur) och förmågan att orsaka allergiska tecken på ett repeterbart sätt. Allergenexponeringskammare (AEC) ger stabila miljöförhållanden, oberoende av yttre faktorer, och koncentrationen av dispergerade allergenpartiklar är välkontrollerad och stabil under utmaningar i AEC 1,2.
Allergenutmaningstestet är grunden för att diagnostisera luftburna allergier eftersom det ger direkta bevis på ett specifikt allergens kliniska relevans för symtomen och svårighetsgraden av den allergiska sjukdomen. Klassisk allergisk diagnostik inkluderar nasal-, konjunktival- och bronkialprovokationer 3,4,5. Allergenutmaningstestet i en AEC verkar dock vara närmast naturlig allergenexponering6.
Denna studie syftar till att presentera en säker och effektiv metod för att utmana deltagare med olika luftburna allergener i en AEC för att utlösa signifikanta allergiska symtom som motsvarar naturlig exponering. Denna metod är lämplig för induktion av patologiska drag hos luftvägssjukdomar, inklusive allergisk rinit och astma, som ett effektmått vid effekttestning av AIT och kan bidra till och påskynda den kliniska utvecklingen av farmakologiska behandlingar 2,3,7,8,9,10.
Det finns över ett dussin AEC i världen11. AEC: erna är dock inte jämförbara med varandra eftersom de är individuellt utformade, använder olika typer av allergener (t.ex. husdammkvalster [HDM], björkpollen, gräspollen, katt, ambrosiapollen eller japansk cederpollen) och har olika mätsystem för de distribuerade partiklarna 12,13,14,15,16,17,18,19 . Därför bör varje AEC valideras för enskilda allergener. AEC-validering säkerställer att rätt koncentration av allergenet är säker och att symtomen induceras hos patienter. ALL-MED AEC är validerad för HDM-allergener20.
ALL-MED AEC finns vid Medical Research Institute i Wroclaw, Polen. Anläggningen rymmer bekvämt 15-20 personer under en rättegång. Anläggningen består av ett rum med en yta på 12 m2, som nås av en luftsluss för att förhindra att partiklar från den yttre miljön kommer in i den. Utrustningen (säten, väggar etc.) består av icke-vidhäftande, tillgängliga ytor som kan tvättas, såsom miljöläder, plast och metall. Stolarna är flyttbara, vilket möjliggör olika inställningar. Visningsfönstret och mikrofonkommunikationen möjliggör konstant övervakning av motiven (figur 1). Partikelackumulering mäts med en laserpartikelräknare (LPC). Partiklarna kan kategoriseras i olika områden, inklusive 0-20 μm, 20-50 μm och 50-100 μm, och resultaten ges i partiklar per kubikmeter (p / m3) under en viss tidsenhet (t.ex. varje minut). Det finns två tillbehörsrum bredvid AEC, där patienter genomgår tester innan de går in i kammaren. Räddningsutrustningen består av en hjärtstartare och andra återupplivningsanordningar som finns i anläggningen. Minst två vårdpersonal, inklusive en läkare, är närvarande under varje utmaning.
Protocol
Denna artikel presenterar ett protokoll som följer riktlinjerna från bioetikkommittén vid Wroclaw Medical University i Polen. Alla deltagare var juridiskt kompetenta och gav skriftligt informerat samtycke att delta i studien. De informerades också om att de hade möjlighet att dra sig ur när som helst utan att ange någon anledning.
1. Rengöring av AEC
OBS: Rengöringen kan göras tidigare än på experimentdagen.
- Dammsug alla ytor, inklusive möbler och golv, med en högeffektiv partikelluft (HEPA) filterdammsugare.
- Rengör alla tvättbara ytor med en fukttork, inklusive möbler, väggar, fönster och golv.
- Slå på kompressorn, som cirkulerar luft genom AEC-systemet (allergentillförselkanal).
- Slå på golv- och takfläktarna så att inkommande luft blandas regelbundet under turbulenta förhållanden.
- Blås allergentillförselkanalen med ren luft i 30 minuter genom att ställa in "injektionslängden" och "pausen mellan injektionerna" i matarkontrollstationen till sina maximala värden.
- Kontrollera kontamineringen av allergenet genom att övervaka partikelantalet på laserpartikelräknaren (LPC)21.
- I huvudmenyn trycker du på Konfiguration | Prov. Använd följande parametrar: prov i 1 min, 000 cykler, 0 min fördröjning, håll i 0 minuter och enheter kubikmeter (m3).
OBS: LPC börjar räkna partiklarna omedelbart och räknar sedan partiklarna i 1 min utan ett intervall mellan varje mätning. LPC mäter proverna tills de stoppas manuellt och beräknar sedan partiklarna per kubikmeter (p / m3). - I huvudmenyn trycker du på Konfiguration | Partiklar. Välj alla alternativ.
OBS: LPC mäter alla partiklar upp till 100 μm (fullt intervall). - Läs upp resultatet i datorprogrammet (t.ex. LMS Express 7).
OBS: Kabinen är ren när antalet partiklar per kubikmeter (p / m 3) är mindre än 50 p/ m3 och partiklarna ligger i intervallet mellan 0-100 μm i minst 10 min.
- I huvudmenyn trycker du på Konfiguration | Prov. Använd följande parametrar: prov i 1 min, 000 cykler, 0 min fördröjning, håll i 0 minuter och enheter kubikmeter (m3).
2. Användning av AEC
OBS: Atmosfären i kabinen måste regelbundet övervakas av en ingenjör, som konstaterar att parametrarna är konstanta under försöket. Parametrarna bör stabiliseras innan deltagarna går in.
- Miljö
- Slå på kompressorn, som cirkulerar luft genom AEC.
- Justera temperaturen till 21 °C ± 0,5 °C på temperaturkontrollsystemet (Materialtabell).
OBS: Temperaturen kan variera mellan 18 ° C och 27 ° C, om det behövs. - Slå på golv- och takvirvelfläktarna.
- Slå på luftfuktaren på matarens kontrollstation (Materialförteckning).
- Ställ in luftförändringen per timme (ACH) till mellan 5 och 20 genom att ställa in ratten "lufttillförsel" på matarkontrollstationen till läget mellan 40% -100%. Mät den relativa luftfuktigheten och CO2-koncentrationen med en luftkvalitetsmätare.
OBS: Frisk extern luft sugs in via HEPA-filter. Kontrollera den relativa luftfuktigheten (vanligtvis 40% till 58%) och koldioxidkoncentrationen (CO2) (under 900 delar per miljon [ppm]). Justera ACH så att både luftfuktigheten och CO2 ligger inom det normala intervallet. Fuktighet och CO2-värden är mycket mottagliga för antalet deltagare.
- Justera temperaturen till 21 °C ± 0,5 °C på temperaturkontrollsystemet (Materialtabell).
- Generering och räkning av partiklar
OBS: Standardiserade och frystorkade allergenextrakt används. Partiklarna injiceras i lufttillförselkanalen och blåses in i AEC genom en datorstyrd matare. Partikelkoncentrationen kan justeras mellan 500/m 3 och 10 000/m3. En homogen, rumsligt stabil fördelning av partiklar erhålls genom turbulent blandning för att säkerställa att allergenpartiklarna cirkulerar istället för att falla och ackumuleras på golvet.- Ställ in LPC så att partiklarna räknas i 1 minut (upprepa steg 1.6.1).
- Ställ in värdet på de övervakade partiklarna i intervallet 0-20 μm. I huvudmenyn trycker du på Konfiguration | Partiklar. Markera "5, 10, 20 μm". LPC mäter alla partiklar i intervallet 0-20 μm.
OBS: Partiklarna kan klassificeras i intervall, inklusive 0-20 μm, 20-50 μm och 50-100 μm, om det behövs för övervakning av ett annat allergen. - Sätt allergenet i mataren. Ställ in "injektionslängden" på 100 ms (intervall 10–200 ms) och "pausen mellan injektionerna" på 1,5 min (intervall 0,3–3,0 min) på matarens kontrollstation.
OBS: För ALL-MED AEC-valideringen användes torkade, renade Dermatophagoides pteronyssinus (Dp ) kvalsterkroppar (Table of Materials) för HMD-utmaningen och 5 000 p/m3 var den optimala koncentrationen20. - Övervaka antalet partiklar (p/m3). Justera båda parametrarna löpande genom att ändra deras värden.
- När varje försök är klart, ladda ner alla uppmätta data (p / m3, CO2-koncentration ) från datorn till en extern enhet. Analysera data (figur 2).
3. Säkerhetsåtgärder
- Testa deltagarna med ett PCR-test för allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2-virus (SARS-CoV-2) 36-24 timmar innan de går in i AEC. Tillåt endast deltagare med ett negativt PCR-resultat att delta i AEC.
OBS: Detta steg är inte obligatoriskt och beror på lokala koronavirussjukdomar 2019 (COVID-19) begränsningar. Patienter i kabinen bär inte skyddsmasker.
4. Undersökning i kabin och kliniska effektmått
OBS: För inklusions- och exklusionskriterierna, liksom deltagarnas egenskaper, se kompletterande tabell 1. Deltagarna exponerades för HDM-allergener i en koncentration av 5,000 p / m3 under en varaktighet av 120 min, enligt valideringen av ALL-MED AEC20.
- Desinficera deltagarnas händer före undersökningarna, eftersom de enhetskomponenter de berör kan vara en källa till infektionsöverföring. Denna rekommendation är viktig, särskilt under en virussjukdomsepidemi eller pandemi.
- Övervaka ständigt deltagarnas tillstånd genom visningsfönstret och ha röstkontakt via mikrofonsystemet (Table of Materials).
- Innan deltagaren går in i AEC, begär att de sätter på engångsöverdrag med huva (materialförteckning) för att skydda mot infiltration av icke-allergenpartiklar och potentiell kontaminering av kläder.
- Innan deltagaren går in i AEC, förse dem med en låda som innehåller alla nödvändiga engångstips för instrument för användning under undersökningen: en spirometrispets och näspropp, en engångsinspiratorisk flödesmateriemask, en toppflödesmätare (PFM) spets, ARM-spetsar, en fjärrkontroll för frågeformuläret, ett paket näsdukar och en biohazard plastpåse för nässekretion.
- Utför kliniska effektmått enligt stegen nedan. Upprepa ARM, PNIF, PERF och FEV1 tester före experimentet och efter 60 min och 120 min. Se till att deltagarna fyller i TNSS-undersökningen var 30:e minut (Figur 3). För deltagarnas komfort, utför testerna individuellt i ett rum bredvid AEC.
OBS: För effektiv testning, låt deltagarna gå in i kabinen med 10 minuters intervall. Som ett resultat kommer mätningarna för varje ämne att tas vid olika verkliga tider, där varje patient tillbringar totalt 120 minuter inuti AEC. Tidsskiftet gör det också möjligt för anställda att hjälpa och interagera med deltagarna under testprocessen. Totalt arbetar AEC i cirka 210 minuter.- Nasal sekretion (objektiv parameter)
OBS: Deltagarna ska ha identiska paket med näsdukar och plastpåsar. Detta är nödvändigt för att jämföra vikterna.- Instruera deltagarna att lägga alla använda näsdukar i en plastpåse. Efter att 2 h utmaningen är genomförd, låt deltagarna också placera eventuella oanvända näsdukar i samma väska. Om nödvändigt, ge ytterligare vävnader och plastpåsar.
- Samla alla påsar efter att rättegången är över. Bestäm vikten av nässekret genom att väga de använda näsdukarna i plastpåsarna. Subtrahera vikten av de oanvända näsdukarna och plastpåsarna från varje mätning för att få vikten av nässekretionerna (figur 4A).
- Undersökning av nässymtom (subjektiv bedömning)
- Visa enkätfrågorna på TV-skärmen.
- Be patienten att självbedöma före utmaningen och var 30: e minut under utmaningen genom att välja numret på fjärrkontrollen som motsvarar svårighetsgraden av varje symptom (fråga). Bedöm nasala symtom baserat på undersökningen Total nasal Symptom Score (TNSS) (tabell 1).
- Skicka deltagaren ett e-postmeddelande med TNSS-frågeformuläret. Be dem fylla i frågeformuläret hemma vid 4 h och 24 h efter utmaningen och skicka tillbaka resultaten.
- När utmaningen är över laddar du ner svaren och beräknar den totala poängen för varje undersökning (figur 4B).
- Akustisk rinometri (ARM) (objektiv parameter)
OBS: För att beräkna skillnaderna i minimal tvärsnittsarea (MCA) måste alla mätningar av en deltagare sparas i en enda fil. Annars är analys inte möjlig.- Utför testet tre gånger: före utmaningen, 60 min efter utmaningen och 120 min efter utmaningen.
- Placera lämplig spets av noshörningshuvudet mot näsborren (blå för vänster näsborre). Kontrollera om det är tätt. Be deltagaren att hålla andan i 3 sekunder och starta sedan programmet.
OBS: Vid oklart resultat, upprepa testet. - Upprepa för den andra näsborren med lämplig spets (röd för höger näsborre).
- När utmaningen är över, beräkna MCA (figur 4C).
- Maximalt inandningsflöde för näsan (PNIF) (objektiv parameter)
OBS: PNIF mäter direkt det nasala luftflödet under maximal inandning och bestämmer graden av näsobstruktion.- Utför testet tre gånger: före utmaningen, 60 min efter utmaningen och 120 min efter utmaningen.
- Be deltagaren att tömma lungorna djupt. Placera sedan engångsflödesmätarmasken som är ansluten till flödesmätaren i ansiktet och instruera dem att andas in genom näsan maximalt (figur 4D).
- Se till att inandningsflödesmätaren är i horisontellt läge under hela testet. Registrera genomsnittet av de bästa av tre mätningar.
- Maximalt utandningsflöde PEFR (säkerhetsparameter)
PEFR är en tillförlitlig indikator på ventilationstillräcklighet samt luftflödeshinder.- Utför testet tre gånger: före utmaningen, 60 min efter utmaningen och 120 min efter utmaningen.
- Be deltagaren att ta ett så djupt andetag som möjligt, lägga läpparna runt engångsspetsen för toppflödesmaterial och andas ut snabbt och kraftfullt (figur 4E).
- Registrera genomsnittet av de bästa av tre mätningar.
- När utmaningen är över, ge deltagaren en PFM. Be dem att utföra testet hemma vid 4 h och 24 h efter utmaningen och skicka tillbaka resultaten.
- Spirometri (säkerhetslungparameter)
OBS: Spirometri utförs enligt European Respiratory Society (ERS)22 standarder för att bedöma säkerheten och övervaka eventuell bronkial obstruktion23.- Utför testet tre gånger: före utmaningen, 60 min efter utmaningen och 120 min efter utmaningen.
- Innan mätningen ställer du in parametrarna på spirometern för varje deltagare: kön, ålder, vikt och höjd.
- Be deltagaren sätta sig ner och sätta på näsproppen. Låt sedan deltagaren placera läpparna runt spirometerns engångsspets och andas lugnt och försiktigt.
- Be deltagaren att ta ett djupt andetag och en stark utandning utan onödigt dröjsmål, vilket bara kan avbrytas när spirometern ger en signal. Upprepa 3x.
- Efter att ha undersökt alla deltagare, ladda ner resultaten och registrera den tvingade utandningsvolymen under den första sekunden (FEV1) (figur 4F).
- Nasal sekretion (objektiv parameter)
- Om deltagarens välbefinnande eller säkerhetsparametrar försämras drastiskt under allergenutmaningen, stoppa testet omedelbart.
- Håll deltagarna säkra och bekväma efter att ha lämnat AEC-anläggningen genom att förse dem med räddningsmedicin (om det behövs).
- Genomför säkerhetsuppföljningssamtal med varje deltagare 24 timmar efter utmaningen.
Representative Results
AEC-miljön övervakades under hela driftstiden för antalet allergener (p/ m 3), temperaturen, luftfuktigheten och CO 2-koncentrationen (figur 2). HDM-allergennivåerna befanns vara stabila (figur 2A). Dessutom visas en studie där inga allergener distribuerades, med partiklar i intervallet 0-20 μm och ett partikelantal maximalt 50 p/m3 (figur 2A). Det fanns en tillströmning av partiklar som härrör från deltagarna som kom in i AEC, vilket resulterade i cirka 100 p / m3 för de 15 deltagarna jämfört med en tom kammare. Som ett resultat inkluderade de värden som uppmättes av LPC under försöket målkoncentrationen med ett inflöde på cirka 100 p / m3.
Parade data jämfördes med Mann-Whitney U-testet. Värdena ansågs statistiskt signifikanta för alla tester med p < 0,05. Statistiska beräkningar utfördes och grafer genererades med hjälp av ett grafprogram.
Två grupper ingick i studien för att visa skillnaden mellan positiva och negativa resultat: åtta HDM-allergiska individer med allergiska rinitsymtom (AR) och sju friska kontrollindivider (HC) utan allergier. I kompletterande tabell 1 presenteras inklusions- och exklusionskriterierna samt deltagarnas egenskaper. Deltagarna exponerades för HDM i en koncentration av 5 000 p/m3 under en varaktighet av 120 min, enligt valideringen av ALL-MED AEC20.
Alla deltagare genomgick följande tester (ARM, PNIF, PERF, spirometri) och slutförde TNSS-frågor, och deras nasala urladdningar samlades in. TNSS och nasal urladdningsvikt var signifikant högre hos AR-individer jämfört med HC-gruppen (figur 4A, B). TNSS nådde toppvärdena efter 60 minuters exponering och planade sedan ut (p < 0,0001). Dessutom var nässekretionsvikten signifikant högre i AR-gruppen (p < 0,0001). Försämring av luftvägarnas patency noterades i den akustiska noshörningen. MCA minskade signifikant efter den första mätningen vid 60 min när AR-gruppen jämfördes med HC-gruppen. Från den tidpunkten till slutet av utmaningen förblev värdena stabila (p < 0,001). Detta överensstämde med PNIF-mätningarna, för vilka en signifikant minskning observerades vid samma koncentrationer (p < 0,01) (figur 4C,D).
FEV1 och PEFR mättes under AEC-utmaningen (figur 4E,F). Dessutom mätte deltagarna sin PEFR hemma vid 4 h och 24 h efter utmaningen och returnerade resultaten per post. Värdena låg inom det normala intervallet och förblev stabila under utmaningen och upp till 24 timmar därefter. Inga statistiskt signifikanta skillnader hittades mellan de allergiska patienterna med AR och HC, vilket tyder på att HDM-allergenexponeringen inte hade några effekter på lungfunktionen i någon av grupperna.
Figur 1: Schematisk utformning av AEC. Deltagarna går in genom luftslussen. Partiklarna fördelas genom systemet med luftventiler av en datorstyrd matare. AEC-förhållandena (partikelkoncentration, CO2-koncentration, fuktighet och temperatur) övervakas ständigt av en LPC. Deltagarna övervakas av fönstret och röstanslutningen. Förkortningar: AEC = allergenexponeringskammare; CO2 = koldioxid; LPC = laserpartikelräknare. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Representativa resultat av miljöstabiliteten i AEC under prövningen . (A) Partikelkoncentrationen bedömdes och befanns ligga i intervallet 0–20 μm med LPC. Målvärdet för koncentrationen av HDM-allergener var 5 000 p/m3. Som jämförelse visas en studie där inget allergen användes. (B) Fuktighet, (C) CO2-koncentration och (D) och temperatur visas. Förkortningar: °C = grader Celsius; CO2 = koldioxid; HDM = kvalster för husdamm; LPC = laserpartikelräknare; m = meter; min = minut(er); p = partiklar; ppm = delar per miljon. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Lista över tester som ska utföras under AEC-utmaningen, med tidpunkter (för varje deltagare). För att säkerställa att enskilda tester utförs i rätt tid bör deltagarna ange AEC var 10: e minut. Som ett resultat kommer testet för varje deltagare att genomföras vid olika verkliga tider. Dessutom tillåter tidsförskjutningen personalen att hjälpa deltagarna under testningen. Förkortningar: AEC = allergenexponeringskammare; ARM = akustisk rinometri; FEV1 = forcerad utandningsvolym under den första sekunden; PEFR = maximalt utandningsflöde, PNIF = maximalt inandningsflöde i näsan; TNSS = total nasal symptompoäng. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Representativa resultat för olika effektmått under AEC-utmaningen hos patienter med AR (röda staplar) och HC (blå staplar). HMD-utlösta allergipatienter (med AR) och HC, inklusive åtta respektive sju deltagare, utsattes för HDM-allergenkoncentrationer på 5 000 p/m3 i AEC. (A) Nasal sekretionsvikt, (B) nasala symtom, (C) MCA i akustisk rinometri, (D) PNIF, (E) PEFR och (F) FEV1 utvärderades. Resultaten presenteras som enskilda replikat med medelvärdet. Förkortningar: AEC = allergenexponeringskammare; AR = allergisk rinit; FEV1 = forcerad utandningsvolym under den första sekunden; HC = friska kontroller; HDM = kvalster för husdamm; g = gram, MCA = minimal tvärsnittsarea; p = partiklar; PEFR = maximalt utandningsflöde, PNIF = maximalt inandningsflöde i näsan; TNSS = total nasal symptompoäng. Klicka här för att se en större version av denna figur.
| symptom | fråga som visas på en TV-skärm | TNSS-poäng för varje symptom |
| Rinorré | Betygsätt hur din rinnande näsa har varit just nu | 0 = ingen (symptom helt frånvarande) |
| nästäppa obstruktion | Betygsätt hur din nästäppa har varit just nu | 1 = mild (symptom närvarande, men inte plågsamt) |
| nysning | Betygsätt hur din nysning har varit just nu | 2 = måttlig (symtomplågande, men tolerabel) |
| nasal klåda | Betygsätt hur din näsklåda har varit just nu | 3 = svår (symtom, hård, tolerabel, maximal intensitet) |
| 0 - 12 poäng totalt |
Tabell 1: Symtom och poängmetod för TNSS. Ett betygssystem användes av deltagarna för att utvärdera fyra symtom. Undersökningsresultaten presenteras som ett värde - en total poäng för de fyra frågorna för en given tid (före rättegången och var 30: e minut av försöket). Förkortning: TNSS = total nasal symptom score.
Kompletterande tabell 1: Inklusions- och exklusionskriterier för studien och egenskaper hos de deltagare som ingår i studien. Åtta patienter med AR-symtom, utlösta av HDM, och sju patienter utan symtom (HC). Förkortningar: AR = allergisk rinit; Df = Dermatophagoides farinae; Dp = Dermatophagoides pteronyssinus; F = kvinna; HC = hälsosam kontroll; HDM = kvalster för husdamm; kU/L = kiloenheter/liter; M = hane; md = medeldiameter; sIgE = specifikt immunglobulin E; SPT = pricktest av huden. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Discussion
Det finns ett begränsat antal AEC-anläggningar som fungerar globalt. En mängd olika allergener har testats i dessa anläggningar, med de vanligaste är ragweed pollen, björkpollen, gräspollen, japansk cederpollen och HDM. Lika-effektiv-konkurrenter klassificeras inte som läkemedel (enligt direktiv 2001/83/EG) eller medicintekniska produkter (enligt direktiv 93/42/EEG om medicintekniska produkter)24. Lika-effektiv-konkurrent anses vara ett möjligt verktyg för mätning av primära effektmått i dosfinnande studier enligt Europeiska läkemedelsmyndighetens (EMA) riktlinjer för utveckling av AIT-produkter25,26.
Kritiska steg i protokollet
Det är viktigt att tillhandahålla stabila och tillräckligt höga allergenkoncentrationer under hela försöket i AEC. Forskning visar att AR-patienter inte utvecklar allergiska symtom vid låga allergenkoncentrationer20. Även måttliga allergenkoncentrationer utlöser inte relevanta symtom27. Mycket höga koncentrationer kan orsaka allvarliga reaktioner, såsom bronkkonstriktion. Därför är optimala och hållbara allergenkoncentrationer nyckeln till en framgångsrik prövning. Eftersom AEC varierar (som beskrivs i inledningen) bör varje allergen som används valideras. ALL-MED AEC är validerad för HDM-allergenet. Det visade sig att det optimala effektmåttet för symtombedömning var 120 min, eftersom symtomen nådde en platå efter 60-90 min. Den optimala utmaningstiden och allergenkoncentrationen valdes utifrån utmaningar med olika HMD-koncentrationer vid olikatidpunkter 20. I synnerhet kan akuta symtom uppstå efter en allergenutmaning, särskilt en förvärring av astma.
Enligt protokollet genomför deltagarna TNSS-undersökningar vid fem tidpunkter under försöket. Det är viktigt att de inte ser sina tidigare svar för att undvika självförslag. Därför, om frågeformulären fylls i på papper, bör de ifyllda frågeformulären samlas in omedelbart.
Modifieringar och felsökning av metoden
Olika kliniska effektmått kan användas beroende på vilket symptom som ska observeras under utmaningen (t.ex. total okulär symtompoäng [TOSS] för att bedöma rinokonjunktivit eller icke-nasal symtompoäng [NNSS] för bedömning av andningsorganen).
Rhinomanometry kan användas som ett alternativ till akustisk rinometri. Båda metoderna används för att testa nasal patency objektivt. Rhinomanometry är ett standardtest för näshålan. Det möjliggör en objektiv bedömning av näspassagens patency genom att mäta motståndet i näshålan under inandning och utandning. Akustisk rinometri är studien av volymen av näshålorna. Näshålans patency bedöms av en ultraljudsvåg. Det finns inga tillgängliga data om vilken metod som är mer exakt för AEC-utmaningar28,29.
En näsvätskesamling från en enda skumsvamp och specifika nivåmätningar av IgA1, IgA2, IgG, IgG, IgG4 och IgE representerar ytterligare tester som kan göras under AEC-utmaningen30,31. Mononukleära celler i serum och perifert blod (PBMC) kan också samlas in för att ytterligare bestämma AIT-molekylära mekanismer.
Patienter får inte använda mediciner som kan påverka uppkomsten av allergiska symtom. De mest signifikanta klasserna, tillsammans med minimitiderna mellan den sista dosen och AEC-utmaningen, är antihistaminer (7 dagar), inhalerade och / eller intranasala kortikosteroider (14 dagar); inhalerad och/eller intranasal kromolyn (14 dagar) och systemiska kortikosteroider och/eller astemizol (30 dagar)18.
Begränsningar av metoden
AEC-utmaningstestet är dyrare än direkta provokationstester (nasal, konjunktival och bronkial), vilket innebär att det inte används i daglig praxis. AEC skiljer sig åt när det gäller allergenets källor, mätningen av de distribuerade partiklarna och försökstiden, vilket gör det mycket svårt att jämföra studier. När HDM-allergener användes i AEC applicerades olika materialkällor: Der p 1 och Der f 1, Dp-fekalt material innehållande huvudsakligen Der p1 med ett 20: 1 förutbestämt förhållande mellan Der p 1 och Der p 232, HDM-allergen SQ 503 från kropp och avföring innehållande Der p 1 och Der p 233, och Dp-extrakt. I ALL-MED AEC användes torkade och renade Dp-kvalsterkroppar, inklusive Der p 1 och Der p20. Därför bör enhetliga standarder införas i framtiden så att resultaten kan jämföras mellan lika-effektiv-enheter.
Metodens betydelse för befintliga/alternativa metoder
AEC är en mycket användbar men underrepresenterad in vivo-metod inom allergidiagnostik. Dessutom, som en bedömningsslutpunkt för kliniska prövningar, visar AEC signifikant överlägsenhet jämfört med klassiska "fält" utvärderingar. Det är av intresse att undersöka korrelationerna mellan olika kliniska effektmått, särskilt likheten mellan subjektiva parametrar bedömda av patienter (TNSS) och objektiva mått (akustisk rinometri, PNIF, nasal urladdning) som samlats in av prövaren, som ett första steg i valideringen av AEC-resultat mot de som erhållits i en "fält" -inställning.
Framtida tillämpningar eller riktningar av metoden
AEC erbjuder en möjlig metod för stratifiering av patienter till potentiella responders och icke-responders. Denna metod är mycket lovande för att påskynda den kliniska utvecklingen inom både läkemedelsbehandling och immunterapi av allergiska sjukdomar34. Således har AEC varit ett av de viktigaste intresseområdena de senaste åren. Lika-effektiv-konkurrent kan vara användbar i långtidsstudier när det inte är möjligt att utvärdera den naturliga exponeringen på grund av lågt allergenantal.
Disclosures
Marek Jutel rapporterar personliga avgifter från ALK-Abello, Allergopharma, Stallergenes, Anergis, Allergy Therapeutics, Leti, HAL, GSK, Novartis, Teva, Takeda och Chiesi. De andra författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Publikationen utarbetades inom ramen för ett projekt finansierat med medel beviljade av ministeriet för vetenskap och högre utbildning i programmet "Regional Initiative of Excellence" för åren 2019-2022, projektnummer 016/RID/2018/19, finansieringsbeloppet 11 998 121,30 PLN och genom subvention SUB. A020.21.018 från medicinska universitetet i Wroclaw, Polen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Allergen exposure chamber (AEC) | custom made | --- | with the air supply duct (with HEPA filters) and allergen blew into the AEC through a computer-controlled feeder |
| Acoustic rhinometer | GM Instruments (Irvine, UK) | A1 clinical/ reseach | with reusable plastic tips, contoured for the right and left nostrils |
| Air humidifier | Ohyama | SHM120D | |
| Air quality meter | AZ Instrument | Green Eye VZ 7798 | termometer, humidity and CO2 meter |
| Air-conditioning | DeLonghi | CKP 20EB | temperature range 18 - 25 °C |
| Ceiling fans | Argos | Manhattan Ceiling Fan - 432/8317 | |
| Computer-controlled feeder station | custom made | --- | with control of "injection length", "break between injections ", “air supply” |
| Disposable coveralls | VWR (Radnor, Pennsylvania, United States) | with hoodies | |
| Floor fans | AEG | TVL 5537, column | |
| Graphing program | GraphPad Software Inc. | Graph Pad Prism, v. 9.4.0 | |
| House dust mite (HDM) | Allergopharma (Reinbek, Germany) | customized order | dried, purified Dermatophagoides pteronyssinus (Dp) mite bodies, stored at 4 °C until use |
| Inspiratory flow meter | Clement Clarke International Ltd. (Harlow, UK) | portable inspiratory flow meter | with the disposable mask (size M), measuring inspiratory flow between 30 - 370 L/ min |
| Laser particle counter (LPC) | Lighthouse Worldwide Solutions (USA) | SOLAIR Boulder Counte | |
| Microphone system | Auna | VHF wireless microphone system | |
| Peak flow matter (PFM) | CareFusion (Basingstoke, UK) | MicroPeak with a standard range of 60 – 900 L/ min | with the disposable paper tips |
| Remote controls for filling questionnaires | Turning Technologies | Pilot TT ResponseCard LT, SAP: G040602A010 | a set of 32 remote controls for TT LT tests |
| Spirometer | Medizintechnik AG (Zurich, Switzerland) | EasyOne 2001, NDD | with the disposable paper tips; the spirometer should meet the ISO 26 782: 2009 standard; daily calibration of the spirometer is required |
| TV screen | Level | Level one 32" | |
| Vacuum | Siemens | extreme silencePower VSQ5X1230 | with the HEPA filters |
References
- Clark, D., Karpecki, P., Salapatek, A. M., Sheppard, J. D., Brady, T. C. Reproxalap improves signs and symptoms of allergic conjunctivitis in an allergen chamber: A real-world model of allergen exposure. Clinical Ophthalmology. 16, 15-23 (2022).
- Hossenbaccus, L., Steacy, L. M., Walker, T., Ellis, A. K. Utility of environmental exposure unit challenge protocols for the study of allergic rhinitis therapies. Current Allergy and Asthma Reports. 20 (8), 34 (2020).
- Hossenbaccus, L., Ellis, A. K. The use of nasal allergen vs allergen exposure chambers to evaluate allergen immunotherapy. Expert Review of Clinical Immunology. 17 (5), 461-470 (2021).
- Schröder, J., Mösges, R. Conjunctival provocation tests: Prediction of seasonal allergy. Current Opinion in Allergy and Clinical Immunology. 18 (5), 393-397 (2018).
- Gauvreau, G. M., et al. Allergen provocation tests in respiratory research: Building on 50 of experience. European Respiratory Journal. 60 (2), 2102782 (2022).
- Hohlfeld, J. M., et al. Diagnostic value of outcome measures following allergen exposure in an environmental challenge chamber compared with natural conditions. Clinical and Experimental Allergy. 40 (7), 998-1006 (2010).
- Rösner-Friese, K., Kaul, S., Vieths, S., Pfaar, O. Environmental exposure chambers in allergen immunotherapy trials: Current status and clinical validation needs. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 135 (3), 636-643 (2015).
- Jacobs, R. L., et al. Responses to ragweed pollen in a pollen challenge chamber versus seasonal exposure identify allergic rhinoconjunctivitis endotypes. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 130 (1), 122-127 (2012).
- Khayath, N., et al. Validation of Strasbourg environmental exposure chamber (EEC) ALYATEC® in mite allergic subjects with asthma. Journal of Asthma. 57 (2), 140-148 (2020).
- Bousquet, J., et al. Onset of action of the fixed combination intranasal azelastine-fluticasone propionate in an allergen exposure chamber. The Journal of Allergy and Clinical Immunology: In Practice. 6 (5), 1726-1732 (2018).
- Pfaar, O., et al. Technical standards in allergen exposure chambers worldwide - An EAACI Task Force Report. Allergy. 76 (12), 3589-3612 (2021).
- Rønborg, S. M., Mosbech, H., Poulsen, L. K. Exposure chamber for allergen challenge. A placebo-controlled, double-blind trial in house-dust-mite asthma. Allergy. 52 (8), 821-828 (1997).
- Yang, W. H., et al. Cat allergen exposure in a naturalistic exposure chamber: A prospective observational study in cat-allergic subjects. Clinical and Experimental Allergy. 52 (2), 265-275 (2022).
- Hamasaki, S., et al. Characteristics of the Chiba environmental challenge chamber. Allergology International. 63 (1), 41-50 (2014).
- Okuma, Y., et al. Persistent nasal symptoms and mediator release after continuous pollen exposure in an environmental challenge chamber. Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 117 (2), 150-157 (2016).
- Zuberbier, T., et al. Global Allergy and Asthma European Network (GA(2)LEN) European Union Network of Excellence in Allergy and Asthma. Validation of the Global Allergy and Asthma European Network (GA2LEN) chamber for trials in allergy: Innovation of a mobile allergen exposure chamber. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 139 (2), 1158-1166 (2017).
- Bergmann, K. C., et al. First evaluation of a symbiotic food supplement in an allergen exposure chamber in birch pollen allergic patients. World Allergy Organization Journal. 14 (1), 100494 (2020).
- Ellis, A. K., Steacy, L. M., Hobsbawn, B., Conway, C. E., Walker, T. J. Clinical validation of controlled grass pollen challenge in the Environmental Exposure Unit (EEU). Allergy, Asthma, and Clinical Immunology. 11 (1), 5 (2015).
- Day, J. H., Briscoe, M., Widlitz, M. D. Cetirizine, loratadine, or placebo in subjects with seasonal allergic rhinitis: Effects after controlled ragweed pollen challenge in an environmental exposure unit. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 101 (5), 638-645 (1998).
- Zemelka-Wiacek, M., Kosowska, A., Winiarska, E., Sobanska, E., Jutel, M. Validated allergen exposure chamber is plausible tool for the assessment of house dust mite-triggered allergic rhinitis. Allergy. 78 (1), 168 (2022).
- Lighthouse World Solutions. , Available from: https://www.golighthouse.com (2022).
- Graham, B. L., et al. Standardization of Spirometry 2019 Update. An Official American Thoracic Society and European Respiratory Society Technical Statement. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 200 (8), 70-88 (2019).
- Buslau, A., et al. Can we predict allergen-induced asthma in patients with allergic rhinitis. Clinical and Experimental Allergy. 44 (12), 1494-1502 (2014).
- European Medicines Agency. Guideline for clinical development of allergen immunotherapy products CHMP/EWP/18504/2006. European Medicines Agency. , (2006).
- Pfaar, O., et al. Recommendations for the standardization of clinical outcomes used in allergen immunotherapy trials for allergic rhinoconjunctivitis: An EAACI Position Paper. Allergy. 69 (7), 854-867 (2014).
- Committee for Medicinal Products for Human Use (CHMP). Guideline on the clinical development of products for specific immunotherapy for the treatment of allergic diseases. European Medicines Agency. , (2008).
- Krug, N., et al. Validation of an environmental exposure unit for controlled human inhalation studies with grass pollen in patients with seasonal allergic rhinitis. Clinical and Experimental Allergy. 33 (12), 1667-1674 (2003).
- Passali, D., Bellussi, L. Monitoring methods for local nasal immunotherapy. Allergy. 52 (33), 22-25 (1997).
- Keck, T., Wiesmiller, K., Lindemann, J., Rozsasi, A. Acoustic rhinometry in nasal provocation test in perennial allergic rhinitis. European Archives of Oto-rhino-laryngology. 263 (10), 910-916 (2006).
- Shamji, M. H., et al. Differential induction of allergen-specific IgA responses following timothy grass subcutaneous and sublingual immunotherapy. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 148 (4), 1061-1071 (2021).
- Thwaites, R. S., et al. Absorption of nasal and bronchial fluids: Precision sampling of the human respiratory mucosa and laboratory processing of samples. Journal of Visualized Experiments. (131), e56413 (2018).
- Zieglmayer, P., et al. Clinical validation of a house dust mite environmental challenge chamber model. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 140 (1), 266-268 (2017).
- Lueer, K., et al. efficacy and repeatability of a novel house dust mite allergen challenge technique in the Fraunhofer allergen challenge chamber. Allergy. 71 (12), 1693-1700 (2016).
- Pfaar, O., et al. Allergen exposure chambers: Harmonizing current concepts and projecting the needs for the future - An EAACI Position Paper. Allergy. 72 (7), 1035-1042 (2017).
