Effects of omalizumab on RV infections, illnesses, and exacerbations of asthma

James Gern, MDAnn Esquivel, MD

University of Wisconsin, Madison

Background:Omalizumab – Mechanism of Action

1J Asthma Allergy, 2011

‐ Primary Mechanism of Action  binds to free IgE

‐ Secondary Mechanism of Action  downregulation of Fc‐ε‐RI on basophils and mast cells

Viral ReplicationWheezing Illness

Asthma Exacerbation

RhinovirusAllergic AirwayInflammation

IFN‐α

pDCAllergen

FcεRIIgE

Viral ReplicationMild Illness

pDC

IFN‐α

Normal Airway

Background:How IgE affects interferon responses

Omalizumab:Reduces IgE receptorsReduces IgEMay restore IFN responses

PROSE = PReseasonal Treatment with either Omalizumab or an inhaled corticosteroid boost to prevent fall [Seasonal] asthma Exacerbations2

– Comparison of OMZ vs ICS boost (2x) vs placebo (guidelines care) started 4‐6 weeks before school and continued through fall season 

• 4‐9 month run‐in and 4 month intervention– 478 inner‐city allergic asthmatic children ages 6‐17, randomized 3:3:1 OMZ:ICS boost:placebo

– Also examined effects of OMZ on IFN‐α responses to rhinovirus

2Teach S, et al. JACI 2015

PROSE study results2

• Exacerbations significantly lower in OMZ vs placebo arms – (11.3% vs 21.0%, OR 0.48, 95% CI 0.25‐0.92)

• OMZ improved IFN‐α responses to rhinovirus, and in OMZ group, greater IFN‐α associated with fewer exacerbations2, 3

• Our study was a planned mechanistic study of effects of omalizumab (OMZ) on viral infection and illness

2Teach S, et al. JACI 20153Gill M, et al. J Immunol 2010

Research Questions

1) Does OMZ decrease the number or duration of viral infections? 

2) Does OMZ decrease the frequency of viral colds? 

Does OMZ have an anti‐viral effect?

Hypotheses1) Treatment with omalizumab or 

boosted ICS (compared to standard treatment) will have no effect on the number of rhinovirus infections.

2) Treatment with omalizumab (which restores IFN) will reduce the number of viral illnesses.

‐ We think OMZ boosts IFN

‐ IFN doesn’t PREVENT infection, it LIMITS infection

Study Population (n=478)

Methods

placebo

2x ICS boost

omalizumab

Run‐in period (4‐9 months)EVERYONE on guidelines based care

OR

OR

Weekly nasal samples and respiratory illness assessments of school‐aged (6‐17y) allergic asthmatics starting at randomization for 16 weeks during Fall 2012 or 2013

Virology: ‐ 6,117 viral samples from 478 

participants‐ PCR on all nasal samples‐ RV+ samples sequenced to 

determine species (A, B or C) and type 

(3:3:1)

August/September November

Respiratory Illness Assessment

DefinitionsTerm Definition # of cases/16 week 

monitoring period

Acute asthma exacerbation

Systemic steroids required

N=171

Viral exacerbation Viral detection +/‐ 7 days of acute exacerbation

N=114

Infection Detection of virus N=1683

Illness Symptoms N=601

Viral cold Viral detection with symptoms of illness

N=113

Data

Omalizumab treatment decreased the rate of viral detection

RV adjusted prevalen

ce (%

)

OR=0.7, 95% CI 0.55‐0.87P=0.0017 

Boosted ICS – no effect

Esquivel, et al.  AAAAI 2015

Interpretation

• Omalizumab: lower rate of RV detection

• Possible explanations– Did omalizumab reduce the number of infections?OR– Did omalizumab shorten the duration of infection?

Omalizumab decreased duration of RV detection

Infection Length in DaysXolair Placebo p-value

Any HRV 11.3 (568) 12.0 (189) 0.05Single HRV-A 10.7 (177) 11.2 (56) 0.53Single HRV-B 13.0 (169) 13.9 (62) 0.43Single HRV-C 9.9 (160) 11.7 (54) 0.08Multiple HRV 9.2 (62) 10.6 (17) 0.47

EV 9.7 (9) 9.8 (13) 0.97Other 7.9 (9) 10.5 (4) 0.51Any Virus (HRV/EV/Other) 11.0 (918) 12.1 (331) 0.04

* Values are mean length (# of infections)

There was  no difference in infection frequency between treatment arms (Data not shown)

OMZ

OMZ decreased cold Prevalence

Decrease of ~26% for rate of colds in OMZ group as compared to placebo.

Rat

e of

Col

ds

0.00

0.05

0.10

0.15

Placebo Omalizumab

0.74 (0.61 , 0.9)

0.12

0.09

Treatment Steps 2 to 5

Rate of C

olds

OMZ decreased viral cold prevalence 

Rate of C

olds

Significant reduction in rate of viral colds for those treated with OMZ.

placebo omalizumab

Conclusions

• Treatment with omalizumabdecreased the rate of RV detection. This was due to a shorter duration of RV‐infection.

• Omalizumab significantly decreases rate of colds, including viral colds

These conclusions support the idea thatomalizumab does have an anti‐viral effect.

AcknowledgementsUniversity of WisconsinJames GernAnn EsquivelWilliam BusseKristine Grindle

Rho ‐ statisticsAgustin CalatroniJeremy WildfirePatricia LeBeauMelissa Yaeger

NIAID ‐ fundingPeter Gergen

Clinical Sites and Investigators

University of Texas Southwest ‐ Rebecca Gruchalla

Columbia University ‐M Kattan

Cincinnati Children’s ‐ G Khurana Hershey

Henry Ford ‐ H Kim

National Jewish ‐ Andrew Liu

University of Colorado ‐ Stan Szefler

Children’s National ‐ Stephen Teach

Boston University ‐ B West

Lurie Children’s Hospital of Chicago ‐Jacqueline Pongracic

References1) Pelaia G, et al. Update on optimal use of omalizumab in management of asthma. J Asthma 

and Allergy, 2011.2) Teach ST, et al. Preseasonal treatment with either omalizumab or an inhaled corticosteroid 

boost to prevent fall asthma exacerbations. J Allergy Clin Immunol, Oct 2015.3) Gill MA, Bajwa G, George TA, Dong CC, Dougherty II, Jiang N, Gan VN, Gruchalla RS. 

Counterregulation between the Fc‐epsilon‐RI pathway and antiviral responses in human plasmacytoid dendritic cells. J Immunol 2010; 184: 5999‐6006