Wirkmechanismen therapeutischer Antikörper auf Natürliche Killerzellen in der soliden Organtransplantation

Abstract

In der soliden Organtransplantation sind T-Zell-depletierende Strategien ein wesentlicher Bestandteil der immunsuppressiven Therapie. Obwohl bekannt ist, dass die depletierenden therapeutischen Antikörper wie das polyklonale anti- Thymozytenglobulin aus dem Kaninchen (ATG) oder der monoklonale anti-CD52 Antikörper Alemtuzumab eine Lymphopenie induzieren, ist der Einfluss auf Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) im Detail weitgehend unerforscht. In dieser Arbeit konnte an Patienten mit einer kombinierten Niere-Pankreas- Transplantation gezeigt werden, dass eine ATG-Induktionstherapie neben der T -Zell-Depletion auch zu einem rapiden Abfall der NK-Zellen führt. Daher wurde im Rahmen von weiterführenden in vitro Experimenten der Wirkmechanismus von ATG und Alemtuzumab auf NK-Zellen genauer analysiert. Die Behandlung von NK- Zellen mit ATG oder Alemtuzumab führte zu einer Reduktion ihrer Effektorfunktionen und zur Induktion von Apoptose. Von besonderer klinischer Bedeutung ist die Tatsache, dass NK-Zellen 10- bis 100-fach sensitiver auf die therapeutischen Antikörper reagieren als T- und B-Zellen. Durch die Generierung von Fc-Fragmenten von ATG und Alemtuzumab konnte demonstriert werden, dass die Ligation des Fc-Fragmentes mit dem Rezeptor FcγRIIIα (CD16), der insbesondere auf CD56dim NK-Zellen exprimiert wird, als einziges Signal ausreichend ist für die Induktion der Apoptose, der Degranulation und der massiven Sekretion inflammatorischer Zytokine. Die generierten Daten implementieren folglich, dass NK-Zellen wichtige Mediatoren des klinisch beobachteten Cytokine-Release-Syndroms sind. Da sie darüber hinaus durch ihre antivirale und tumorsuppressive Wirkung eine fundamentale Rolle bei der Bekämpfung von Komplikationen einer Langzeit-Immunsuppression spielen, sollte bei der Entwicklung neuer therapeutischer Antikörper und der Definition einer optimalen Behandlungsdosis zukünftig ein Fokus auf NK-Zellen gelegt werden. Weiterführend wurde der Einfluss von ATG auf eine weitere Lymphozytenpopulation, die im Zusammenhang mit einem verminderten Risiko einer Rejektion diskutiert wird, analysiert. So konnte an Patienten nach einer ATG- Induktionstherapie durch eine spezifische und quantitative Analyse des Methylierungsstatus des Transkriptionsfaktors FOXP3 eine Depletion der regulatorischen T Zellen nachgewiesen werden. Erstmalig konnte an murinen regulatorischen T-Zellen in einem SHIP-defizienten Mausmodell gezeigt werden, dass diese Zellen Fcγ-Rezeptoren exprimieren und somit eine direkte Reaktion von T Zellen auf Antikörper oder opsonierte Zellen möglich ist.

T cell depleting strategies are an integral part of immunosuppressive regimens used in solid organ transplantation. Although it is known that the polyclonal rabbit antithymocyte globulin (rATG) or the monoclonal anti-CD52 antibody alemtuzumab induce lymphocytopenia, little is known about the effects of these therapeutic antibodies on Natural Killer (NK) cells in more detail. An induction therapy with rATG results in a rapid depletion of both T cells and NK cells in patients with combined kidney/pancreas transplantation. Based on this observation the mode of action of rATG and alemtuzumab was analyzed with continuative in vitro experiments. Treatment of NK cells with rATG and alemtuzumab leads to an impairment of cytotoxicity and induction of apoptosis. In this context it is of clinical relevance that NK cells are 10 to 100 times more susceptible to both therapeutic antibodies than T or B cells. By generating Fc-parts of rATG and alemtuzumab it could be illustrated that their ligation to FcγRIIIa (CD16), expressed exclusively on CD3-CD56dim NK cells, is sufficient for induction of apoptosis, degranulation and massive inflammatory cytokine release suggesting that that NK cells are important mediators of the clinically observed cytokine release syndrome. As NK cells are functionally relevant for the effective combat of long-term immunosuppression complications including opportunistic viral infections or tumors these findings should be considered for the generation of new therapeutic antibodies in the future and in defining the optimal treatment dosage in clinical settings. Furthermore the effect of rATG on regulatory T cells was analyzed as these cells were comprehensively discussed in the context of diminishing the risk of rejection. Interestingly, by determining the methylation status of the transcription factor FOXP3 it could be shown that an induction therapy with rATG depletes bona fide regulatory T cells after kidney transplantation. In addition it has been shown that murine regulatory T cells express Fcγ-receptors in a SHIP- deficient mouse model suggesting a potential responsiveness to antibodies or reactivity towards opsonized cells.