Analyse der T Zell Klonalitäten in T-LGL Leukämie und anderen Erkrankungen mit erworbenem Knochenmarkversagen

Abstract

Die T-Large Granular Lymphocyte (T-LGL) Leukämie ist eine seltene, chronisch verlaufende und häufig indolente lymphoproliferative Erkrankung, die durch klonale Expansion von semiautonomen T-Zellen vom Effektorphänotyp gekennzeichnet ist. Das klinische Bild wird durch Zytopenien und den daraus resultierenden Komplikationen bestimmt, wobei die Neutropenie in der Mehrzahl der Patienten dominiert. In der Ätiologie der klonalen Expansionen von T-LGL werden chronische Stimulation durch Antigene (möglicherweise Hämatopoese - spezifisch) und die dysregulierten apoptotischen Mechanismen als Hauptfaktoren diskutiert. Unsere Hypothese beruhte auf der Annahme, dass die Evolution des T-LGL Klons nicht zufällig ist, sondern durch ähnliche antigene Strukturen im Zusammenhang mit einem autoimmunologischen Vorgang verursacht wird, und durch weitere Faktoren wie die immunogenetische Konstitution, sowie eine erhöhte Apoptoseresistenz begünstigt werden kann. Wir haben eine effiziente Methode für die sensitive Charakterisierung von individuellen klonotypischen Repertoires entwickelt, und konnten mit unserer Strategie die Sequenzen der immunodominanten T-LGL Klone effizient bestimmen. In longitudinellen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die hämatologische Remission nach einer immunosuppressiven Therapie mit einer Verringerung oder Verlust der expandierten Klone und der Wiederherstellung von TZR Diversität einherging. Es konnten identische oder strukturverwandte immunodominante Klonotypen in Patienten identifiziert, sowie Ähnlichkeiten innerhalb der individuellen klonotypischen Repertoires aufgedeckt werden. Die Ergebnisse sprechen für eine nicht zufällige und am ehesten durch gleiche/ ähnliche Antigene getriggerte klonale Selektion in T-LGL. Weiterführend wurden mit der Methodik die klonotypischen Repertoires in anderen Erkrankungen des Knochenmarks erfolgreich untersucht (MDS, PNH und Knochenmarktransplantation). In weiteren Versuchen konnten wir ferner nachweisen, dass in den T-LGL Zellen die homöostatische Apoptose dysreguliert ist (Überaktivierung des PI3K-AKT-Weges), und dass bestimmte immunogenetische Faktoren (funktionelle Polymorphismen) mit T-LGL assoziiert sind. Durch beides kann die Expansion und Persistenz der T-LGL Klone begünstigt werden.

T-large granular lymphocyte (T-LGL) leukemia is a chronic and often indolent T cell lymphoproliferation characterized by extreme expansion of a semi- autonomous cytotoxic T lymphocyte (CTL) clone. The immune phenotype of T-LGL resembles terminally differentiated, antigen specific cytotoxic effector T cell. Clinically, T-LGL can be associated with various cytopenias and neutropenia constitutes the most frequent manifestation. The proposed etiologic causes may include initial antigenic drive leading to CTL expansion followed by transformation and failure to undergo apoptosis. We hypothesize that the evolution of the LGL clone is not random but represents an over reactive response of an individual CTL clone responding to common antigenic targets. This process could be facilitated by the over reactive immunogenetic background and apoptotic resistance. In line with this theory we initially established and applied a highly sensitive method for the characterization of T cell receptor (TCR) repertoires and identified immunodominant expansions in T-LGL. Our method also allowed for the longitudinal measurement of clonal TCR frequencies in patients receiving therapy; a decrease or loss of the pathogenic clonotype and restoration of a diverse TCR repertoire was found after hematologic remission. We identified patients with identical and highly similar immunodominant TCR sequences and moreover found clonotypic homologies within individual TCR repertoires. The data suggest a non-random clonal selection in T-LGL, possibly driven by a common antigen. In contrast, the physiologic clonal CTL repertoire is highly diverse and we were not able to detect any significant clonal sharing in 26 healthy controls. We also applied our methodical approach to characterize clonotypic expansions in other acquired bone marrow failure syndromes including: MDS, PNH and in the setting of bone marrow transplantation. In further experiments we established the role of disrupted homeostatic apoptosis in T-LGL (increased PI3K-AKT pathway activity) and the association with predisposing immunogenetic factors. The interplay of these mechanisms/factors can facilitate the expansion and persistence of T-LGL clones.