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

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.

---

Zusammenfassung. Allergene Lebensmittelbestandteile stellen für viele Nahrungsmittelallergiker in industrialisierten L?ndern ein reales Gesundheitsrisiko dar, wenn sie als nicht deklarierte Zutaten oder unerkannte Kontaminationen in Lebensmitteln enthalten sind. Diese so genannten versteckten Allergene k?nnen, teilweise in geringsten Mengen, schwere Reaktion bei sensibilisierten Personen auszul?sen, manchmal auch mit t?dlichem 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 Aktivit?t von Allergenen messen zu k?nnen wurde ein Testsystem entwickelt, das auf dem Mechanismus der Typ-I Allergie basiert. Dazu wurden basophile Leuk?miezellen der Ratte mit den Genen des humanen hochaffinen Rezeptors für IgE transfiziert. Die daraus resultierende Zelllinie exprimiert einen chim?ren Rezeptor (mit der IgE-bindenden humanen α-Kette) stabil auf ihrer Oberfl?che und ist somit in der Lage, auch allergenspezifisches IgE aus Allergikerseren zu binden, was mit der Ausgangszelllinie nicht m?glich ist. Die Vernetzung des rezeptorgebundenen IgEs durch das Allergen führt in der Folge zur Freisetzung entzündungsausl?sender Mediatoren, die im Zellkulturüberstand gemessen werden k?nnen. 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 ?hnliche Sensitivit?t und Spezifit?t. 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, zus?tzliche wichtige Informationen für die Risikobewertung von Lebensmitteln zu gewinnen.

---