一种简化、微型化及多过敏原嗜碱性粒细胞激活试验平台的开发与早期评估

《Annals of Allergy, Asthma & Immunology》：Development and Early Evaluation of a Streamlined, Miniaturized and Multi-Allergen Basophil Activation Test Platform

　　

摘要

背景

嗜碱性粒细胞激活试验（BAT）在食物过敏诊断中具有日益增长的潜力，但主要挑战阻碍了其在临床环境中的广泛应用。

目标

评估新开发的基于96孔板的简化、微型化、多过敏原嗜碱性粒细胞激活试验（SMMABAT）的可行性并提供概念验证，该试验采用干燥、室温稳定、即用的试剂。这一目标是通过在美国三个食物过敏临床中心开展的一项试点研究来实现的。

方法

81名参与者（年龄1至36岁）的全血样本使用原型装置进行检测，该装置使用少于2毫升血液评估了87个测试条件。除了阴性和阳性对照外，样本针对11种食物的7个浓度以及7个单一成分进行了检测。

结果

共生成了891个剂量反应数据。SMMABAT反应与过敏（n=245）或耐受（n=465）临床状态之间观察到显著相关性（p<0.0001）。在11种过敏原（包括坚果、树坚果、牛奶和鸡蛋）中，最富信息量的剂量（1至1000 ng/mL）产生了97%的特异性（1 ng/mL）和82%的敏感性（1000 ng/mL）。对于具有可用IgE水平的322个临床状态子集，针对生提取物的特异性IgE（sIgEs）显示出97.1%的敏感性，但特异性仅为39.7%。通过将SMMABAT与优化阈值的sIgEs结合，显示出显著互补性，产生了98%的敏感性、85.3%的特异性、90.6%的阳性预测值和96.7%的阴性预测值。接受口服免疫疗法（OIT）的过敏患者与未接受治疗的过敏患者相比，SMMABAT反应显著降低（p<0.0001），尽管sIgE水平相似。

结论

SMMABAT可在临床研究中实施，以补充sIgE检测。因此，它有助于改善过敏患者的管理，特别是那些面临多食物过敏风险的患者。

引言

随着食物过敏研究的进展和新疗法的出现1, 2, 3，新的过敏测试需求应运而生。^4,5 精确的患者分层将使患者在启动或治疗期间进行动态管理成为可能。⁶ 嗜碱性粒细胞激活试验（BAT）最初于20世纪90年代引入⁷，现已成为患者特征化、诊断和监测的宝贵工具。8, 9, 10, 11

BAT被先驱实验室常规使用，但其广泛的临床采用仍然有限。这种延迟源于物流限制，包括相对繁琐且耗时的方案、对新鲜全血的要求、专业流式细胞术专业知识以及报销方面的挑战。尽管如此，BAT已被纳入2023年EAACI食物过敏诊断指南。¹² 然而，这种纳入是有条件的，因为大多数过敏专家目前缺乏BAT检测的订购能力。

BAT被添加到食物过敏诊断算法中，是因为它提供了与皮肤点刺试验（SPTs）和sIgE检测互补的见解。^11,13, 14, 15 结合临床病史，这些方法减少了对口服食物挑战（OFC）的依赖，OFC仍是诊断的金标准，但资源消耗大且存在潜在风险。^16,17 因此，BAT可能有助于减少所需的OFC数量。^18,19

与SPTs和sIgE水平相比，BAT通常产生更高的特异性，并且可以补充SPT和成分解析诊断（CRD），以提供高度敏感和特异的复合生物标志物。^11,12

为便于BAT向临床环境转化，BAT应具备高通量能力，以应对食物过敏高患病率相关的需求及其多样化的应用场景。

BAT将特别有助于探索潜在的多种过敏个体，例如，一名孩子在首次坚果或树坚果反应后就诊于过敏专家。结合SPTs和CRD，它可以提高诊断的清晰度。坚果过敏研究突出了BAT诊断花生和树坚果过敏的能力，以及其在多坚果致敏患者中减少高风险OFC需求的潜力。¹⁹

我们展示了简化、微型化、高通量BAT平台在临床环境中的可行性和实施。基于最近引入的基于干燥即用试剂的BAT方法^11,20,21，我们开发了一种简化、微型化的96孔板平台²²，旨在支持BAT在转化过敏研究中的更广泛使用。^6,12

这项发现和可行性调查旨在评估SMMABAT产生的信息、其与已建立BAT方法的关系，以及与过敏原特异性IgE测量的互补性。该平台使用不到2毫升血液容纳了87个测试条件。除了阴性和阳性对照外，样本针对11种食物提取物的7个浓度以及7个单一成分的单一浓度进行了评估。这种格式使得能够从单个血液样本对过敏原特异性嗜碱性粒细胞反应进行广泛表征，同时保持与临床环境兼容的简化工作流程。

在简化、微型化、多过敏原嗜碱性粒细胞激活试验（SMMABAT）平台的技术开发完成后，原型装置被部署在三个临床中心。其目的首先是证明其在临床环境中的潜在实施，在这些环境中专家用户并非总是可用的。其次，通过表征81名具有不同食物过敏谱患者的嗜碱性粒细胞反应，我们评估了SMMABAT是否提供了具有临床相关性的数据，其水平与预期的BAT性能相当。

章节摘要

临床试验队列

本研究获得各中心伦理委员会和机构审查委员会的批准。从父母或监护人处获得了知情同意。共有81名患者（66%为男性）入组，其中33名来自辛辛那提儿童医院医疗中心（CCHMC），26名来自宾夕法尼亚儿童医院（CHOP），22名来自西奈山医学中心。年龄范围为1至36岁，81%的参与者小于18岁；平均年龄和中位年龄均为12岁。

关键纳入标准包括：(i)

研究队列的临床特征及SMMABAT的一般方法

81名患者（平均年龄11.9岁，66%为男性）使用SMMABAT原型装置进行了表征。根据可用的临床数据（临床病史、SPT、sIgE以及可用的OFC），独立地为每名学生和每种测试食物分配了食物特异性临床状态。这产生了891个患者-食物对，详见图2。

嗜碱性粒细胞被鉴定为SS^lowCD45⁺CD3^-HLA-DR^-CD123⁺细胞，激活由CD203c和CD63表征（图3）。在81份血液样本中……

讨论

首先，本研究证明了微型化、大批量、高通量BAT的可行性及其在多个中心的实施。其次，我们在食物过敏队列中评估了SMMABAT平台的临床相关性，并探索了其与sIgEs的互补性。

BAT工作流程可以简化和微型化，以用最小的血液量需求实现对反应谱的深入表征，同时保持与多中心实施的兼容性。

资金来源

本研究由贝克曼库尔特生命科学资助，并得到食物过敏研究与教育（FARE）的支持。

Megan Ullrich | Alexander Grishin | Jarad Beers | Marie-Elise Castaing-Lasvignottes | Maud Boussand | Pénélope Bourgoin | Jack Ringel | Melanie A. Ruffner | Jonathan M. Spergel | Amal Assa'ad | Hugh A. Sampson | Jean-Marc Busnel

美国俄亥俄州辛辛那提，辛辛那提儿童医院医疗中心，儿科系，过敏与免疫学研究室