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Development of a Biological Assay to Determine the Allergenic Potential of Foods

  • L. Vogel
  • T. Holzhauser
  • S. Vieths
Article

Abstract.

Food allergies represent a risk for many people in industrialized countries. Unrecognizable allergenic proteins of foodstuffs may be present as ingredients that are not labeled or as unknown cross-contamination. Such hidden allergens can cause severe reactions in allergics, even at minute quantities, sometimes with fatal outcome. For the verification of the presence of allergenic food constituents, analytical methods such as ELISA and PCR have been developed. However, these tests cannot measure allergenic potential. For this reason, a test system that measures the biological activity of allergens has been developed. It is based on the cellular mechanisms of the type I allergy. Rat basophilic leukemia cells (RBL-2H3) were transfected with the genes of the human high affinity receptor for IgE. The resulting cell line expressed the human receptor α-chain and could bind allergenspecific IgE from allergic subjects, in contrast to the parent cell line. After cross-linking of receptor-bound, allergen-specific human IgE by allergens, the cells released measurable inflammatory mediators. These cells were used for the analysis of a variety of allergen extracts, including extracts prepared from foods containing allergenic hazelnut and peanut. The comparative validation with existing ELISA and PCR for hazelnut and peanut demonstrated similar sensitivity and specificity. The established cell line will be a novel tool in the detection of allergens in complex mixtures, especially to address the issue of their allergenic potential, which cannot be accomplished by classical analytical methods. This will add valuable information about the allergenic potential of food constituents to the risk assessment of foods.

Keywords.

Food allergy allergen detection biological assay serum IgE risk management 

Abbreviations.

ELISA

enzyme-linked immunosorbent assay

PCR

polymerase chain reaction

SDS-PAGE

sodium dodecyl sulfatepolyacrylamide gel electrophoresis

FcɛRI

high affinity receptor for IgE

RBL

rat basophilic leukemia

PBS

phosphate-buffered saline

TBS

tris-buffered saline

Zusammenfassung.

Allergene Lebensmittelbestandteile stellen für viele Nahrungsmittelallergiker in industrialisierten Ländern ein reales Gesundheitsrisiko dar, wenn sie als nicht deklarierte Zutaten oder unerkannte Kontaminationen in Lebensmitteln enthalten sind. Diese so genannten versteckten Allergene können, teilweise in geringsten Mengen, schwere Reaktion bei sensibilisierten Personen auszulösen, manchmal auch mit tödlichem Ausgang. Zum Nachweis allergener Lebensmittelbestandteile wurden bereits verschiedene analytische Methoden, wie z. B. ELISA- und PCR-Verfahren, entwickelt. Allerdings sind diese Methoden nicht in der Lage, das allergene Potenzial solcher Bestandteile zu erfassen. Um jedoch die biologische Aktivität von Allergenen messen zu können wurde ein Testsystem entwickelt, das auf dem Mechanismus der Typ-I Allergie basiert. Dazu wurden basophile Leukämiezellen der Ratte mit den Genen des humanen hochaffinen Rezeptors für IgE transfiziert. Die daraus resultierende Zelllinie exprimiert einen chimären Rezeptor (mit der IgE-bindenden humanen α-Kette) stabil auf ihrer Oberfläche und ist somit in der Lage, auch allergenspezifisches IgE aus Allergikerseren zu binden, was mit der Ausgangszelllinie nicht möglich ist. Die Vernetzung des rezeptorgebundenen IgEs durch das Allergen führt in der Folge zur Freisetzung entzündungsauslösender Mediatoren, die im Zellkulturüberstand gemessen werden können. Diese transfizierte Zelllinie wurde zur Analyse einer Vielzahl von Allergenextrakten eingesetzt, darunter auch Extrakte von Lebensmitteln, die Haselnuss- oder Erdnussallergene enthielten. Der Vergleich des biologischen Testsystems mit den ELISA- und PCR-Verfahren für Hasel- und Erdnuss ergab eine ähnliche Sensitivität und Spezifität. Die etablierte Zelllinie ist ein neues, wertvolles Hilfsmittel für den Nachweis von Allergenen in komplexen, zusammengesetzten Lebensmitteln und im Besonderen zur Erfassung des allergenen Potenzials solcher Nahrungsmittelbestandteile. Somit kann dieses neue Nachweisverfahren helfen, zusätzliche wichtige Informationen für die Risikobewertung von Lebensmitteln zu gewinnen.

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Copyright information

© Birkhäuser Verlag, Basel 2006

Authors and Affiliations

  1. 1.Division of AllergologyPaul-Ehrlich-InstitutLangenGermany

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