Phänotypische und funktionelle Charakterisierung von Gedächtnis-T-Zellen im Kontext der allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation

Abstract

Die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation (allo-HSZT) stellt eine kurative Behandlungsmöglichkeit bei malignen hämatologischen Erkrankungen dar. Als Nebeneffekt der Konditionierungstherapie sowie aufgrund präventiver Behandlungen zur Unterdrückung der Spender-gegen-Empfänger-Erkrankung (Graft- versus-Host-Disease, GvHD) wird sowohl die Neubildung der Lymphozyten als auch die Entwicklung zu Antigen-erfahrenen Gedächtniszellen gestört. Studien haben gezeigt, dass Gedächtniszellen des Spenders im Transplantat einen unmittelbaren Immunschutz beim Empfänger nach dem Zelltransfer darstellen können. Das periphere Stammzelltransplantat wird, nach Mobilisierung der Spenderstammzellen durch den Wachstumsfaktor G-CSF, gewonnen. In dieser Arbeit wurde untersucht, welchen Einfluss G-CSF auf die Zusammensetzung der T-Zell- Populationen beim Spender hat und speziell, ob Gedächtniszellen durch G-CSF aus dem Knochenmark ins Blut mobilisiert werden. Des Weiteren gibt die Arbeit einen Ausblick auf die Rekonstitution der T-Zell- Populationen beim Empfänger nach der Transplantation sowie den klinischen Verlauf dieser Patienten. Die durchflusszytometrische Analyse der Spenderproben zeigte einen signifikanten Anstieg der CD4+ und CD8+ Gedächtniszellzahlen im Spenderblut nach G-CSF. Interessanterweise ließ sich zudem eine signifikant geringere Apoptoseneigung der Gedächtniszellen verzeichnen, während keine erhöhte Expression des Proliferationsmarkers Ki-67 nach G-CSF festgestellt werden konnte. Es zeigte sich nach G-CSF-Behandlung eine leichte Abnahme der CD3+ Frequenzen in den Lymphozyten, eine signifikante Verschiebung der CD4/CD8 Ratio in Richtung der CD8+ Zellen sowie eine leichte Abnahme der CD45RA- Gedächtniszell-Frequenzen. Die Expression mehrerer Homing-Moleküle auf den Blut-Gedächtniszellen inklusive α4β7-Integrin, CLA, CCR6 und CXCR3 ähnelte nach G-CSF der Expression im Knochenmark. In Zusammenschau der Ergebnisse ergibt sich die Vermutung, dass der Anstieg der Gedächtniszellzahl nicht durch Proliferation, sondern durch eine verminderte Apoptoseneigung sowie die Mobilisierung der Zellen aus Geweben wie dem Knochenmark bedingt ist. Die durchflusszytometrischen Untersuchungen an den Proben der Stammzellempfänger nach Transplantation bestätigten Ergebnisse anderer Studien: der Anteil der CD4+ Zellen zeigte sich zugunsten der CD8+ Zellen nach Transplantation gering. Zudem konnte deutlich ein prozentualer Anstieg der TEM Zellen innerhalb der CD4+ Zellen sowie ein erhöhter Anteil an TEM und TEMRA Zellen innerhalb der CD8+ Population und ein entsprechender Abfall der anderen Subpopulationen im Verlauf nach der Transplantation festgestellt werden. Auf den Gedächtnis-T-Zellen zeigte sich nach Transplantation ein kontinuierlicher Anstieg von α4β7-Integrin. Die gemessene Abnahme der CD69-Expression nach Transplantation könnte auf die Migration der CD69+ Gedächtniszellen in das Knochenmark hinweisen. Die Analyse der klinischen Daten von zehn Patienten zeigte Folgeproblematiken wie Infektionen, GvHD und Rezidive. Ein konkreter Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der T-Zell-Populationen im Spender und dem Auftreten im Empfänger sowie dem klinischen Verlauf lässt sich in der hier untersuchten Kohorte nicht herausarbeiten.

Allogenic hematopoietic stem cell transplantation is a potentially curative treatment for hematopoietic malignancies. Conditioning therapy as well as immunosuppressive treatment for prevention or treatment of GvHD impairs the generation of immune cells and maturation to antigen-experienced memory cells. Other studies found that the immune cell composition of the graft influences the immune reconstitution in the recipient and that memory cells of the donor can provide an immediate protection for the recipient after transplantation. Peripheral blood stem cells are collected through apheresis after G-CSF- mobilization. This paper engaged with the influence of G-CSF on the distribution of T cell subsets, the question whether memory T cells from the bone marrow are mobilized into peripheral blood and the immune reconstitution of memory T cells in the recipient after transplantation. Comparative cytometric analysis of donor blood samples before and after treatment with G-CSF showed a two- to three-fold increase of the CD4+ and CD8+ memory T cells upon G-CSF. Memory T cells showed a significantly lower apoptosis-rate after G-CSF with no differences in the expression of the proliferation marker Ki67. The CD3+ frequencies decreased within lymphocytes with a lower CD4+/CD8+ ratio and a reduction in CD45RA- frequencies. The expression of different homing molecules including α4β7-Integrin, CLA, CCR6 und CXCR3 on memory T cells after G-CSF treatment seems to resemble the expression in bone marrow. It can be concluded that the increase in memory cell counts is not due to proliferation but to the decreased apoptosis rate and the mobilization from tissues like the bone marrow. Follow up of recipients of allogenic peripheral stem cell grafts via blood analysis confirmed data from the literature. The CD4+/CD8+ ratio was low after transplantation. Within the population of CD4+ cells, the TEM subset increased steadily while all other subsets declined. An increase in the frequency of TEM and TEMRA cells among CD8+ memory T cells was found. The frequency of α4β7 integrin-expressing memory T cells showed an increase whereas the frequency of CD69-expressing memory T cells decreased, which could be due to the migration of the CD69+ memory T cells into the bone marrow after transplantation. Analyzing clinical data from 10 patients after transplantation showed complications as infections, GvHD and relapse. A concrete link between the expression of the homing markers in the graft and the reconstitution in the recipient could not be established in our small cohort.