Medfødt donoreffektor allogen lymfocytinfusion efter stamcelletransplantation: IDEAL-forsøget (IDEAL)

PROJEKTBESKRIVELSE FORMÅL: At adressere, hvorvidt transplantationsresultater hos patienter behandlet med HSCT for AML/MDS kan forbedres ved tilsætning af medfødt donorlymfocytinfusion (iDLI) tidligt efter transplantation. De primære resultater er akut GVHD, tilbagefald og tilbagefaldsfri overlevelse efter HSCT.

BAGGRUND Allogen hæmatopoietisk stamcelletransplantation (HSCT) er en potentiel helbredende behandling af maligne hæmatologiske sygdomme. Hovedindikationen for HSCT hos voksne er akut leukæmi efterfulgt af myelodysplastisk syndrom. I HSCT erstattes patientens knoglemarv og immunsystem med det fra en donor under en omfattende klinisk procedure udført i et højt specialiseret transplantationscenter. Det helbredelige princip for HSCT er et immunbaseret celle-til-celle-drab af resterende leukæmiceller medieret af donorceller kaldet graft-versus-leukæmi-effekten (GVL).

De grundlæggende principper for HSCT er angivet nedenfor:

Konditioneringsregime Forud for donortransplantatinfusion gives et konditioneringsregime for at reducere tumorbyrden og svække recipientens immunsystem for at tillade engraftment af donorceller. Konditioneringskuren kan indeholde forskellige grader af myeloablation afhængigt af den ønskede grad af immunsuppression, der er egnet til sygdommen, patientens alder og komorbiditet.

Stamcelledonorer og transplantater Stamcelletransplantatet fås oftest fra en HLA-matchet søskende (25 % af patienterne) eller en HLA-matchet ikke-relateret registerdonor.

Graftet opnås fra donoren enten ved aspiration af knoglemarv eller ved leukaferese (celleadskillelse og fjernelse af leukocytter fra det resterende blod) efter administration af granulocyt-kolonistimulerende faktor (G-CSF), som mobiliserer stamceller til blodet. Sidstnævnte er kendt som et perifert blodstamcelle (PBSC) transplantat og er langt den mest almindelige transplantattype, der anvendes i den nuværende æra.

Graftindhold og patientimmunrekonstitution Stamcelletransplantatet indeholder stamceller, der etablerer donorafledt hæmatopoiesis, herunder et funktionelt immunsystem hos patienten, men også modne immunceller, der er ansvarlige for tidlig eliminering af resterende tumorceller gennem graft-versus-leukæmi (GVL) effekt. Immunrekonstitution er afhængig af dosis og indhold af de transplanterede donorceller, og både transplantatindholdet og patientens immunrekonstitution er afgørende for det samlede resultat af transplantationen.

GVL og GVHD GVL-effekten udføres af lymfocytotoksiske donorceller, der dræber resterende maligne celler hos patienten. GVL medieres traditionelt af donor αβ T-celler i en immunologisk proces drevet af HLA-forskelle mellem individer, dvs. et allogent respons.

Ved akut graft versus-host-sygdom (GVHD), der også involverer HLA allo-genkendelse, angriber donor αβ T-celler det normale væv i modtagerens hud, lever og gastro-intestinale system, hvilket fører til en potentiel dødelig immunsygdom. Akut GVHD forekommer i løbet af de første 3 måneder efter HSCT, og det kliniske forløb er meget varierende, fra en mild helbredelig præsentation til et fuldblods immunanfald, som er dødeligt hos 80-90% af patienterne (fig. 2). Akut GVHD ses hos 40-60 % af patienterne.

Tilbagefald efter HSCT Tilbagefald af hæmatologisk cancer efter HSCT er en væsentlig årsag til dødelighed. Hos patienter med AML/MDS oplever ca. 30% sygdomsgentagelse efter HSCT. Prognosen hos patienter med tilbagefald efter HSCT er dyster.

Donorlymfocytinfusion For at forhindre tilbagefald eller behandle manifest tilbagefald efter HSCT kan en dosis af yderligere celler fra de oprindelige stamcelledonorer, donorlymfocytinfusion (DLI), infunderes i patienten med det formål at igangsætte en fornyet/boostet GVL-effekt og udrydde resterende maligne celler. Effekten på leukæmicellerne af konventionel DLI, der primært indeholder TCR αβ-celler fra donoren, er imidlertid usikker og begrænset af risikoen for dødelig GVHD, hvorfor nye metoder til DLI konstant er under udvikling.

Naturlige dræberceller og T-celle receptor γδ-celler I de senere år har naturlige dræberceller (NK) og T-cellereceptor (TCR) γδ-celler, også kaldet medfødte effektorceller, vist sig at være i stand til at eliminere kræftceller og derved bidrage til GVL- effekt i HSCT. NK-celler er medfødte lymfocytter, der omfatter ca. 10% af alle lymfocytter, og har til formål at udrydde "stressede", ondartede og virusinficerede celler. De er i stand til at lysere og eliminere tumorceller fra leukæmi gennem aktiverende receptorer af den naturlige dræber (NK) og den naturlige cytotoksicitetsreceptor (NCR) familier uafhængigt af HLA-forskelle.

T-celler af TCR αβ-typen (CD4- og CD8-T-celler) omfatter størstedelen af ​​alle cirkulerende T-celler og lymfocytter generelt. TCR γδ-celler er en undergruppe af T-celler, forskellig fra αβ T-celler, som udgør ca. 5 % af alle T-celler. Repertoiret af TCR γδ-cellefunktioner kombinerer træk ved det adoptive immunsystem med medfødte-lignende responser. De er involveret i kontrol af inflammation, bekæmpelse af patogener og opretholdelse af tolerance over for selvantigener. TCR γδ er også i stand til at genkende tumorceller gennem deres TCR og aktivere receptorer, der deles med NK-celler (f. NKG2D) og deres antitumoreffekter bliver i stigende grad dokumenteret mod leukæmiceller. NK og TCR γδ cellegenkendelse er uafhængig af HLA-forskelle, hvilket gør deres bidrag til GVHD mindre sandsynligt, og deres immunregulerende egenskaber kan faktisk beskytte mod GVHD. Disse medfødte effektorceller har derfor potentialet til at mediere GVL uden GVHD i HSCT-indstillingen.

Resultater fra efterforskernes forskningsgruppe:

Under denne hypotese gennemførte vores gruppe et prospektivt klinisk studie i hele 2015-2018, der undersøgte koncentrationer af NK- og TCR γδ-celler i stamcelletransplantater og under immunrekonstitution tidligt efter transplantation og associerede disse med patientresultater i form af GVHD, tilbagefald og tilbagefaldsfrit. overlevelse. Resultaterne viste, at patienter transplanteret med høje doser NK-celler i transplantatet og høje koncentrationer af NK-celler i perifert blod tidligt efter transplantation (dag 28 og 56) havde signifikant forbedret tilbagefaldsfri overlevelse sammenlignet med patienter med lave transplantationsdoser og tidligt efter transplantation. transplantationskoncentrationer af NK-celler. Med hensyn til TCR γδ-celler har patienter med høj koncentration af TCR γδ-celler i perifert blod tidligt (dag 28 og 56) efter transplantation signifikant mindre GVHD og mindre tilbagefald, hvilket resulterer i forbedret samlet overlevelse og tilbagefaldsfri overlevelse sammenlignet med patienter med lav post-transplantation TCR γδ cellekoncentrationer.

Baseret på disse resultater og eksisterende litteratur er formålet med denne undersøgelse infusion af en medfødt DLI (iDLI) indeholdende oprenset NK- og TCR γδ-celle fra den oprindelige stamcelledonor tidligt efter HSCT. Den forventede effekt af yderligere celleterapi med disse medfødte effektorceller under tidlig immunrekonstitution er reducerede tilbagefald samt GVHD-rater og derved forbedrede resultater efter HSCT hos AML/MDS-patienter.

Procedure Dette er et samarbejdsprojekt mellem Knoglemarvstransplantationsenheden på Hæmatologisk Afdeling og Klinisk Immunologisk Afdeling på Rigshospitalet, Københavns Universitetshospital.

Cirka 60 patienter om året modtager PBSC-HSCT til diagnosticering af AML eller MDS på vores center. En ud af fire patienter har en HLA-identisk søskende, mens de resterende patienter modtager stamcelletransplantationer fra matchede ikke-beslægtede donorer fra internationale donorregistre. Til denne undersøgelse vil genetisk randomisering blive anvendt, således at patienter med HLA-identiske søskende vil blive inkluderet til intervention, mens patienter med ikke-beslægtede donorer, der modtager en standard-HSCT, vil blive inkluderet i kontrolgruppen. Baggrunden for designet er donortilgængelighed; kun søskendedonorer kan rekrutteres til at donere iDLI. Med en estimeret rekrutteringsrate på cirka 85 % forventes 13-15 patient/donor-par i interventionsgruppen at blive indskrevet om året over i alt tre år, hvilket giver i alt 39-45 par. I en tidligere prospektiv undersøgelse opnåede efterforskerne en rekrutteringsrate på 97 %. Historisk set er en højere forekomst af GVHD observeret i transplantationer med en ikke-beslægtet donor, men på grund af mere præcis HLA-typning og bedre protokoller for immunsuppression, er GVHD og tilbagefaldshyppighed i dag sammenlignelige mellem relaterede og ikke-relaterede transplantationer. Sådan er det også på transplantationscentret på Rigshospitalet, som tidligere offentliggjort6.

Til intervention:

Donorer vil gennemgå helbredsscreening på celleterapifaciliteten, afdelingen for klinisk immunologi, inden for 30 dage før donation (standardprocedure). Dag 7 før HSCT: Start af konditioneringsregimen, der forbereder patienten til HSCT (standardprocedure) Dag 5 før HSCT: Start af G-CSF-stimulering af donor for at mobilisere stamceller til leukaferese (standardprocedure).

Donorleukaferese og graftinfusion til patienterne, benævnt dag 0 af HSCT (standardprocedure) Dag 14 efter HSCT: donorleukaferese (uden forudgående G-CSF-stimulering), produktmanipulation og transfusion af iDLI til patienten (intervention).

Kontrolgruppe: Standard HSCT-procedure som beskrevet ovenfor hos patienter, der modtager transplantater fra ikke-beslægtede donorer.

Procedure for modificeret DLI = iDLI:

Hvide blodlegemer opnås fra donoren ved leukaferese ved hjælp af Spectra Optia Apheresis. System (Terumo BCT) på Blodbanksenheden, Klinisk Immunologisk Afdeling, Rigshospitalet. Oprensning af medfødte effektorceller udføres ved TCRαβ/CD19-depletering af det friske leukafereseprodukt med CliniMACS Prodigy System (Miltenyi Biotec). Denne procedure fjerner TCRαβ T-celler sammen med B-celler (CD19-positive celler), hvilket gør et celleprodukt beriget med NK-celler og TCR γδ-celler og bruges rutinemæssigt på Rigshospitalet til procedurer involveret i pædiatriske transplantationer.

Den tilsigtede dosis af høstede celler er 108 lymfocytter/kg, hvilket resulterer i forventede celledoser på 107 NK-celler/kg og 1-5 x106 TCR γδ-celler/kg efter udtømningen. iDLI-produktet infunderes frisk i patienten på Hæmatologisk Afdeling kort efter udtømningsproceduren.

Immun fænotyping:

Immunfænotypning af iDLI-produktet samt det originale stamcelletransplantat vil blive udført ved hjælp af et højt standardiseret kundedesignet frysetørret flowcytometripanel (DuraClone-produkt fra Beckman Coulter) udviklet og rutinemæssigt brugt til immunfunktionsmonitorering på Klinisk Immunologisk Afdeling. To rør vil blive inkluderet til detaljeret lymfocytfænotypning i denne undersøgelse.

Rør 1 inkluderer markører for overordnede T-celler (CD3, CD4, CD8), NK-celleundertyper (CD16, CD56), B-celler (CD19) og monocytter (CD14). Rør 2 inkluderer markører for overordnede TCR α/β-celler, samlede TCR γ/δ-celler, de to vigtigste TCR γ/δ-undertyper (TCR Vδ1, TCR Vδ2) og TCR γ/δ-celleaktiveringsmarkører (HLA-DR, CD8, CD8beta ).

Det samme panel vil blive brugt til karakterisering af immunrekonstitution i perifere blodprøver hos patienter på dagen for iDLI-infusion og 14 og 21 dage herefter (dvs. dag 14, 28 og 56 efter transplantation. Levedygtige celler vil blive kryokonserveret til senere funktionelle undersøgelser.

Datahåndteringsplan Kliniske data om patient- og transplantationsresultater vil blive indhentet fra den kliniske transplantationsdatabase (IBMTR 2019), der er placeret og administreret på transplantationsenheden, hæmatologisk afdeling. Flowcytometridata fra karakterisering af iDLI-produkter, stamcelletransplantater og patientimmunrekonstitution vil blive erhvervet fra Institut for Klinisk Immunologi og behandlet af passende analysesoftware (Kaluza, Flow Cytometry Analysis Software, Beckman Coulter). Kliniske data og laboratoriedata vil blive samlet, struktureret og behandlet i SPSS (SPSS® Statistics, IBM), og sammen med R (The R Project for Statistical Computing, www.r-project.org) vil blive brugt til statistiske analyser. Alle data vil blive opbevaret på Rigshospitalet, Københavns Universitetshospital i henhold til Datatilsynets databeskyttelsesregler.

Statistiske analyser Den kumulative forekomst af akut GVHD og tilbagefald hos patienter behandlet med iDLI sammenlignet med patienter, der modtager en standard HSCT, vil blive sammenlignet med Grays konkurrerende risikoanalyse. Tilbagefaldsfri overlevelse mellem de to grupper vil blive sammenlignet ved hjælp af Kaplan Meier overlevelsesanalyse og Cox proportional hazard modeller. Celledoser og immunfænotypning af iDLI og originale stamcelletransplantater og cellekoncentrationer og fænotypning under patientens immunrekonstitution vil blive indtastet ved hjælp af beskrivende statistik. SPSS (SPSS® Statistics, IBM) og R (The R Project for Statistical Computing, www.r-project.org) vil blive anvendt til statistisk databehandling.

Power Baseret på resultater fra tidligere undersøgelse fra forskergruppen, der beskriver GVHD, tilbagefald og tilbagefaldsfri overlevelse hos patienter med høje versus lave doser af NK/TCR γδ-celler i transplantattransplantater og under tidlig immunrekonstitution. Efterforskerne forventer en reduktion i forekomsten af ​​tilbagefald fra 30 % til 5 % og en reduktion i forekomsten af ​​akut GVHD fra 50 % til 20 %. Med genetisk randomisering vil patienter med HLA-identiske søskende blive inkluderet til intervention, mens patienter med ikke-beslægtede donorer, der modtager en standard-HSCT, vil blive inkluderet som kontroller. Testet ved et signifikansniveau på 0,05 med en styrke på 80 % (beta 0,2) er en stikprøvestørrelse på 35-38 patienter i hver gruppe passende til undersøgelsen.