Haploidente Stammzelltransplantation und anschließende Immuntherapie mit allogenen natürlichen Killerzellen zur Behandlung von AML, CML, MDS, ALL und Morbus Hodgkin

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersuchte die Daten von sechs haploidentischen Stammzelltransplantationen mit zusätzlicher NK-Zellgabe, die im Rahmen einer Phase-I-Studie erfolgten. Aus technischer Sicht stellte sich die Frage nach der Machbarkeit und Effektivität der Aufbereitung eines NK-Zell-Präparates und nach der Funktionsfähigkeit der NK-Zellen nach dem Selektionsverfahren. Klinisch interessierte die allgemeine Verträglichkeit des NK-Zellgemisches, die Zuverlässigkeit des Engraftments sowie das Auftreten von Komplikationen, GvH-Reaktionen und Rezidiven. Zusätzlich erfolgten immunologische Betrachtungen. Es konnte gezeigt werden, dass das Verfahren technisch und klinisch problemlos umsetzbar ist. Durch die Selektion nach Stammzellapherese konnten NK-Zellen mit einer Reinheit von rund 70% gewonnen werden. Die Depletion der CD3+-Zellen um 3,4 log-Stufen führte zu einem Zellanteil von durchschnittlich nur 0,06 % im NK-Zellinfusionsgemisch. Die Vitalität der NK- Zellen lag durchschnittlich bei rund 91 %. Mittels Zytotoxizitätstests wurde die Funktionsfähigkeit der NK-Zellen nach Separation an zwei bekannten Tumorzelllinien (ML2 und K562) erfolgreich bewiesen. Bei der Verabreichung der NK-Zellen traten keine unerwünschten Reaktionen auf. Alle Patienten zeigten limitierte GvH-Reaktionen der Haut, die gut beherrschbar waren. Das Engraftment verlief bei fünf der sechs Patienten zuverlässig. Ein Patient zeigte nach der ersten Transplantation ein prolongiertes Non-engraftment, nach der zweiten kam es zu einem Transplantatversagen. Nach der dritten Transplantation mit einem Spender mit KIR-Ligandenmismatch in Graft-versus- Host-Richtung kam es zu einem schnellen Engraftment. Ein Patient verstarb an einem Rezidiv seiner Erkrankung. Die Tumorblasten der Patientin waren im Zytotoxizitätstest resistent gegen die Haupteffektorsubstanz der NK-Zellen. Drei Patienten verstarben an infektiösen Komplikationen. Zwei Patienten leben ohne Anzeichen für eine Resterkrankung. Bei allen Patienten war die immunologische Restitution verzögert. Insbesondere die Entwicklung der T-Zellen verlief prolongiert. Die Entwicklung des Rezeptorrepertoirs der NK- Zellen nach Transplantation zeigte kein einheitliches Verhaltensmuster. Kurz nach Transplantation zeigte sich eine Steigerung der Häufigkeit von NKG2A/CD94 und eine insgesamt gesunkene Häufigkeit der KIR-Rezeptoren. Die immunologische Restitution ist nach haploidentischen Transplantationen verzögert. Dieses Problem bleibt vor dem Hintergrund, dass infektiöse Komplikationen nach Transplantation häufige Todesursache sind, derzeit ungelöst. In einer Phase- II-Studie sollte die Auswirkung der Konditionierung der Empfänger und Zeitpunkt der NK-Zellgabe auf die immunologische Restitution und Heilungsrate beobachtet werden. Es fehlen derzeit noch Erkenntnisse über die Entwicklung und das Verhalten der NK-Zellen und ihrer Rezeptoren. Die Rolle einer KIR- Ligandeninkompatibilität insbesondere unter adjuvanter Gabe von Spender-NK- Zellen ist ebenfalls unklar.

This paper examines data from six patients undergoing haploidentical stem cell transplantation with additional NK cell donation in the context of a phase I study. The technical points of interest are the feasibility and effectiveness of processing an NK cell preparation and the functioning of NK cells after the selection process. The clinical focus is on the general tolerability of the NK cell infusion, the reliability of engraftment and the occurrence of complications, GvH reactions and relapses. Additional immunological considerations are made. We show that the procedure is technically and clinically securely realisable. Through the selection process NK cells could be obtained with a purity of around 70%. Depletion of CD3+ cells reached 3.4 log steps leading to a cellular portion of only 0.06% T cells in the NK cell preparation on average. The vitality of NK cells averaged about 91%. An NK cell test of cytotoxicity against two known tumor cell lines (K562 and ML2) proved the efficiency of NK cells after separation. In connection with the donation of the NK cells no direct adverse reactions were observed. All patients had limited GvH reactions of the skin, which were well controllable. The engraftment was reliable in five of the six patients. One patient showed a prolonged non-engraftment after the first transplantion and a graft failure after the second transplantion. After the third transplantation from a donor with KIR-ligand-mismatch in graft versus host direction, there was a rapid engraftment. One patient had a relapse and died because of the rapid progress of his disease. In this case the patient´s tumor blasts were resistant to perforine, the main effector-substance for cytotoxicity of NK cells. Three patients died from infectious complications. Two patients are alive without evidence of residual disease. The immunological restitution was slow in all patients. In particular, the reconstitution of T cells was prolonged. The development of the receptor repertoire of the NK cells after transplantation showed no consistent pattern of restitution. Subsequent to the transplantation an increase in the frequency of NKG2A/CD94 and an overall decline in frequency of KIR-receptors were observed. The immunological restitution is delayed after haploidentical transplantations. This problem remains unresolved in the background that infectious complications are frequent causes of death after transplantations. In a phase II study, the effects of the conditioning the recipient and the choice of time for the NK cell donation on the immunological restitution and healing rate should be observed. There is currently a lack of knowledge about the development and behavior of NK cells and their receptors. The role of KIR ligand incompatibility especially in a transplantation setting with adjuvant NK cell donation remains to be examined. Further studies are required.