Immunrekonstitution nach haploidenter hämatopoetischer Stammzelltransplantation : Einfluss eines CD3/CD19 depletierten gegenüber einem CD34 selektionierten Transplantat

Abstract

Die allogene HSZT stellt eine viel versprechende Therapieoption zur Behandlung zahlreicher hämatologischer und nicht hämatologischer Erkrankungen dar. Die besten Ergebnisse ließen sich nach Transplantation von HLA-identen Verwandten erzielen. Jedoch stellt die Verfügbarkeit eines möglichen passenden verwandten oder unverwandten Spenders oft einen limitierenden Faktor in der Therapie dar. Der mitunter aggressive und rapide Verlauf der zugrunde liegenden Erkrankungen erfordert darüber hinaus eine meist zeitnahe Transplantation. Ausgehend von der Überlegung, dass nahezu jeder Mensch einen potentiell passenden haploidenten verwandten Spender hat, wurde das Konzept der allogenen haploidenten hämatopoetischen Stammzelltransplantation entwickelt. Ein Problem stellt hier die so genannte HLA-Barriere dar, die mit steigendem Grad der HLA-Disparität zunimmt und das Risiko der Transplantatabstoßung beziehungsweise der GvH-Reaktion in sich birgt. Um diese Barriere zu überwinden, wurden verschiedene Transplantationskonzepte entworfen, die hauptsächlich auf eine ausgedehnte T-Zell Depletion abzielten. Nach anfänglich eher enttäuschenden Ergebnissen wurde mit dem Prinzip der Megadosis CD34+ Transplantation eine Methode entwickelt, die die Transplantation über HLA-Barrieren hinweg, bei guten klinischen Ergebnissen ermöglichte. Es zeigten sich aber bei der CD34 Selektion immer noch gravierende Probleme, die hauptsächlich auf das Konditionierungsregime und dessen Toxizität zurückzuführen waren. Eine Weiterentwicklung des CD34+ Megadosis Konzeptes unter zu Hilfenahme der CD3/CD19 Depletion, ermöglichte es, viele für das Engraftment wichtige Zellen im Transplantat zu belassen und selektiv die T-Zellen aus dem Transplantat zu entfernen. Wir kombinierten nun die Methode der CD3/CD19 Depletion mit dem Konzept der dosisreduzierten Konditionierung.

Dies führt, wie unsere Ergebnisse zeigen, zu einem schnelleren Engraftment und einer schnelleren Immunrekonstitution, was in der Tatsache begründet liegen dürfte, dass im Transplantat auch noch "facilitating cells", CD34 negative Progenitorzellen, NK-Zellen und dendritischen Zellen enthalten sind, die sich positiv auf die Entwicklung des Immunsystems auswirken. Folgerichtig zeigte sich unter den CD3/CD19 Patienten ebenfalls eine geringere Transfusionsbedürftigkeit, sowohl was Erythrozyten- als auch was Thrombozytenkonzentrate betrifft. Wir konnten zeigen, dass sich die T-Zell Rekonstitution nach CD3/CD19 Depletion schneller vollzieht, als nach Transplantation mit CD34 selektierten Transplantaten. Die Gründe hierfür dürften neben den im Transplantat enthaltenen "Facilitating Cells", in dem leicht höheren T-Zellgehalt des Transplantates in der CD3/CD19 depletierten Gruppe zu suchen sein. In der CD3/CD19 Gruppe untersuchten wir die Rekonstitution des T-Zell-Vbeta-Rezeptorrepertoires nach HSZT. Es zeigte sich ein sehr heterogenes, individuelles Bild der Regeneration bei den einzelnen Patienten, das zeitlich teilweise mit stattgehabten klinischen Ereignissen korreliert. Ab Tag 200 nach HSZT füllte sich jedoch bei allen Patienten das Repertoire zusehends. Die Rekonstitution der B-Zellen vollzog sie sich in der CD34 Gruppe schneller als in der CD3/CD19 Gruppe, die auch eine Verzögerung im Vergleich zu anderen publizierten Ereignissen nach HSZT zeigte. Dies unterstreicht die Bedeutung der Beschaffenheit des Transplantates in diesem Zusammenhang. In beiden Gruppen fanden wir eine sehr schnelle NK-Zell Rekonstitution, mit deutlich höheren Werten in der CD3/CD19 Gruppe, was sich auf die zahlreichen im Graft enthaltenen NK-Zellen zurückführen lassen dürfte. Die Rekonstitution der natürlichen Killerzell-Rezeptoren wurde in der CD3/CD19 depletiert transplantierten Gruppe untersucht. Hierbei untersuchten wir aktivierende zytotoxische Rezeptoren (NKP30, NKP44, NKP46, NKG2D) und HLA-Klasse-I-inhibitorische Rezeptoren (KIR, NKG2A, CD85j). Wir konnten zeigen, dass ein vorhandenes KIR-Mismatch im CD3/CD19 depletierten Setting keinen entscheidenden Einfluss auf das Engraftment und den klinischen Verlauf der Patienten hat. Im Vergleich beider Gruppen zeigte sich ein geringeres Vorkommen von Infektionen in der CD3/CD19 Gruppe. Gegenüber der CD34 Selektion erhöht sich jedoch die Inzidenz einer leicht bis mittelgradigen GvH-Reaktion.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Verwendung von CD3/CD19 depletierten Transplantaten in Verbindung mit einer dosisreduzierten Konditionierung vielen Patienten, die keinen HLA identischen Spender haben, die Möglichkeit einer kurativen Stammzelltransplantation eröffnet. Dieses Vorgehen ermöglicht es sogar, älteren und bereits intensiv vorbehandelten Patienten eine Stammzelltransplantation anzubieten. Es bedarf aber weiterer klinischer Studien mit Beobachtung des Langzeitverlaufes, um abschließende Aussagen über die Auswirkungen der Transplantatzusammensetzung auf den Erfolg dieses Therapiekonzeptes zu treffen.

Allogeneic hematopoietic cell transplantation (HCT) is a potentially curative therapy for a variety of hematological and nonhematological diseases. The use of this therapeutic strategy has been limited by the availability of a suitable matched related or unrelated donor. Only about 30% of patients have a suitable matched related donor, and for up to 70% a matched unrelated donor can be found. Donor search is even more difficult in patients from ethnical minorities and in case the aggressive course of the disease requires a donor in a timely manner. Since virtually every patient has a potentially suitable haploidentical donor as parents, children or relative, a successful strategy for haploidentical hematopoietic cell transplantation (HHCT) would eliminate the "lacking donor" problem. Depending on the degree of HLA disparity, a number of specific immunologic risks but also benefits using an HLA-mismatched donor are encountered. While the relapse rate decreases, the rate of graft rejection and graft-vs.-host disease (GVHD) increases. To overcome the HLA-barrier special strategies for successful transplantation are necessary. Given the fact that resistance to engraftment and occurrence of severe GVHD are primarily mediated by T cells, an effective host and graft T-cell depletion is mandatory. The use of a graft with a large amount of highly purified CD34+ stem cells, the so called "megadose concept" allowed successful HHCT with a low rate of GVHD. However, this approach was complicated by a high toxicity of the conditioning regimen, a high treatment-related mortality, a slow engraftment namely of platelets and a delayed immune reconstitution. A graft selectively depleted of CD3+ T-cells and CD19+ B-cells contains not only CD34+ stem cells but also CD34- progenitors and natural killer, dendritic, and graft-facilitating cells. Together with a reduced intensity conditioning this approach may allow successful HHCT with lower toxicity and faster engraftment and immune reconstitution. Selective graft depletion of CD3+ and CD19+ cells is feasible on a clinical scale using immunomagnetic anti-CD3- and anti-CD19 microbeads and a CliniMACS device. Our analysis of the engraftment and immune reconstitution comparing both approaches, confirms a faster engraftment and a more stable immune reconstitution after CD3/CD19 depletion. Clinically this resulted in a faster recovery of the patients and a lower transfusion requirement. This confirms the positive impact of a graft containing high numbers of non CD34 cells, such as NK-cells. We especially observed faster T-cell reconstitution compared to a CD34+ selected graft. We analyzed furthermore the reconstitution of the T-cell-Vbeta-receptor repertoire after HHCT using CD3/CD19 depleted grafts. It could be shown that a very heterogeneous and individual recovery has taken place, depending partly on clinical events. In addition a very fast NK-cell reconstitution was observed following CD3/CD19 depleted HHCT. This might be especially important since NK-cells seem to play a major role for the graft-vs.-tumor effect in the haploidentical setting. The reconstitution of the NK-cell receptor repertoire following CD3/CD19 depleted transplantation included the activating natural cytotoxicity receptors (NKP30, NKP44, NKP46, NKG2D) and the HLA class I-specific inhibitory receptors (KIR, NKG2A, CD85j). A present KIR-Mismatch in the CD3/CD19 depleted setting showed no significant influence on the engraftment and the clinical outcome.

Therefore, HHCT with a CD3/CD19 depleted graft might be especially suited for patients with relapsed or treatment-refractory disease even after preceding HCT. Compared to CD34 selection we observed a lower incidence of infections. However, due to the higher CD3 content remaining in the graft, we observed a slight increase in the incidence of GVHD.

In conclusion, our analysis confirmed a faster engraftment and immune reconstitution after HHCT using CD3/CD19 depleted grafts and dose reduced conditioning. This approach allows to offer a curative HCT even to patients lacking a suitable donor.