VDJ-rekombination af B-celle-receptoren efter hæmatopoietisk stamcelletransplantation (VReST)

Formål og mål

Det humorale immunsystem er afgørende for at udløse beskyttende responser mod alvorlige mikrobielle infektioner. Dette er en højspecifik respons, hvor naive B-cellekloner, der genkender epitoper på en patogen, aktiveres, klonalt udvider sig og differentierer til hukommelses-B-celler og antistofproducerende plasmaceller.

Responsets specificitet afhænger af VDJ-rekombination, der skaber naive B-cellekloner, hver med en distinkt B-celle-receptor, der bærer unikke variable (V), diversitets- (D) og sammenføjningssegmenter. Mens processen med VDJ-rekombination er godt undersøgt, er det ikke velbeskrevet, hvordan/om VDJ-rekombination påvirkes i B-celler efter autolog eller allogen stamcelletransplantation. Sådan viden kan forbedre strategier til revaccination af sårbare patientgrupper, der kræver stamcelletransplantation for at lindre en række hæmatologiske lidelser. Her vil vi anvende prøver fra individer før og efter hæmatologisk stamcelletransplantation for bedre at definere indvirkningen på VDJ-rekombination og klonale responser på vaccineantigener.

Baggrund

Stamcelletransplantation er en procedure, hvor de fleste/alle hæmatopoietiske celler udryddes fra en patient og erstattes af nye stamceller, der stammer fra "selv" (autolog) eller fra en MHC-matchet donor. Ved en vellykket stamcelleoverførsel vil nye og sunde hæmatopoietiske celler fremkomme. Efter proceduren går immunitet mod flere vaccinerbare sygdomme tabt eller svækkes betydeligt, hvilket udsætter patienten for risiko.

Efter transplantation vaccineres patienter mod flere infektionssygdomme i henhold til en etableret vaccineplan. Dette giver mulighed for at studere VDJ-rekombination i en situation, hvor immunsystemet "nulstilles" - sammenligne og kontrastere situationen med før proceduren samt forskelle mellem autolog og allogen transplantation.

En standardiseret vaccineplan baseret på anbefalinger fra European Conference on Infections in Leukemia (ECIL) implementeres for HSCT-patienter. Vaccination mod pneumokokinfektioner, kapslet haemophilus influenzae, stivkrampe, difteri, polio, kighoste, covid19 og influenza anbefales til alle. Yderligere vaccination kan overvejes i henhold til patientens præferencer.

B-celler er afgørende for humorale immunresponser, da de specifikt reagerer på et antigen og derefter differentierer til antistofproducerende plasmaceller og til hukommelses-B-celler. Vigtigheden heraf for beskyttelse mod en primær infektion belyses let af modtagelighed for alvorlige infektionssygdomme, hvis det humorale immunsystem er defekt eller efter behandling med B-celledeplerende lægemidler, såsom anti-CD20-antistoffer. Derudover beskytter dannelsen af immunologisk hukommelse os mod geninfektion med den samme patogen. Af afgørende betydning for dette respons er antigen-specificiteten af B-celle-receptoren (BCR) for naive B-cellekloner.

BCR omfatter en immunglobulintung og -let kæde med en distinkt specificitet. Specificiteten skabes ved VDJ-rekombination, hvor et af talrige V-, D- og J-segmenter kombineres til en VDJ-region i den tunge kæde, og et af talrige V- og J-segmenter kombineres til en let kæde. Kombinationen af disse sikrer, at fremkommende naive B-cellekloner hver har en distinkt og unik evne til at genkende et epitop. Den diversitet, der genereres, sikrer, at immunsystemet kan reagere klonalt på næsten enhver fremmed patogen, det møder. Ved BCR-sekventering af B-celler er det derfor muligt at bestemme nøjagtigt, hvilke V-, D- eller J-segmenter der tilfældigt er rekombineret for at genkende et specifikt antigen. T-celler gennemgår en lignende proces med VDJ-rekombination efter modning i thymus.

Efter stamcelletransplantation udvikler VJ-segmentet af T-celle-receptorens beta-kæde sig med en relativ symmetri, men reduceret kompleksitet sammenlignet med donoren. Dette kan forklare, hvorfor B-celler kan vise reduceret T-celle-afhængig somatisk hypermutation efter transplantation. Det er dog ikke velforstået, om et lignende sæt af B-cellekloner vil fremkomme efter autolog stamcelletransplantation eller fra en allogen donor. Da stamcelletransplantationspatienter gennemgår vaccination, vil dette give os mulighed for nøje at studere processen med antigen-specifik VDJ-rekombination før og efter "nulstilling" af immunsystemet og koble dette til antigen-specifikke responser efter vaccination. Vi formoder, at dette vil afsløre yderligere information om, hvordan/om transplantationens natur vil påvirke nedstrøms VDJ-rekombination og føre til en ændret evne eller mønster af immungenkendelse.

Desuden er det vist, at nedsatte humorale immunresponser under aldring kan afhænge af ekstrinsiske snarere end intrinsiske faktorer, der påvirker Bcl6- og CD39-ekspression i T-cellekompartimentet. Den potentielle tilgængelighed af prøver fra allogene donorer med aldersvariation vil give mulighed for potentiel verificering af disse resultater hos mennesker.

Projektbeskrivelse

Studiestruktur

Dette er et observationskohortestudie, der følger patienter efter stamcelletransplantation og undersøger B-celleudviklingen efter den standardiserede og etablerede vaccineplan, der gives som del af klinisk praksis. I den nuværende version af denne plan i Västerbotten inkluderer vaccination mod pneumokokker, haemophilus influenzae, COVID-19, stivkrampe, difteri, polio og kighoste. Mæslinger, fåresyge og røde hunde vaccination kan gives efter negativ immunitetstest 24 måneder efter transplantation.

Prøvetagning

i. Prøvetagning før immunsuppressiv medicin påbegyndes

ii. Prøvetagning ved indlæggelse til stamcelletransplantation

iii. Prøvetagning før hvert vaccinetidspunkt op til 24 måneder efter transplantation.

iv. Ved allogen transplantation prøvetagning af beslægtet donor, hvis tilgængelig (prøvetagning én gang).

Blodprøveanalyse

B-cellekarakterisering og VDJ-sekventering

Antigen-specifik identifikation af B-celler; Vi vil bruge etableret metodologi til at detektere antigen-specifikke B-celler. Kort fortalt vil biotin- og fluorokrommærket SARS-CoV-2-protein eller influenza type A hemagglutininprotein anvendes til at bestemme vaccine-specifikke CD19+ CD20+ B-celler ved flowcytometri. Vi vil fokusere på celler, der har gennemgået thymus-afhængige B-celleresponser (CD27+IgD-) og fenotype disse for aktiveringsmarkører såsom DAF og CD71.

Til undersøgelse af VDJ-repertoiret før og efter transplantation vil vi hovedsageligt stole på bulk-sekventering, men kan udsætte prøver for enkeltcelle-sekventering for at afsløre, om tung og let kædeparring påvirkes af transplantationen. Vi har også til formål at udskille transkriptionelle mønstre i B-celler for at afsløre specifikke mønstre eller molekyler, der aktivt forudsiger effektiv etablering af B-hukommelsesceller eller plasmablasts efter stamcelletransplantation. For transkriptionelle mønstre vil vi udføre 10x Chromium enkeltcelle-genekspression for at levere enkeltcelle-transkriptomet fra op til 10.000 vaccine-specifikke B-hukommelsesceller. Ved kombinatorisk analyse af både fænotypiske og transkriptomiske data vil vi være i stand til at identificere biomarkører eller genekspressionsmønstre, der forudsiger robust etablering af "boostbar" immunhukommelse efter stamcelletransplantation.