Multi-Drogen-Desensibilisierungsprotokoll für Herztransplantationskandidaten

Transplantationskandidaten mit HLA-Alloantikörpern haben ein hohes Risiko für Antikörper-vermittelte Abstoßung (AMR), Transplantatversagen und akute Abstoßung (1,2). Bei Herztransplantationen führen diese Komplikationen zum Tod. Der Schwellenwert von 50 % des berechneten Panel-reaktiven Antikörpers, CPRA, wird aus einer Konsenserklärung der International Society of Heart and Lung Transplantation (3) ausgewählt. Dieser Wert ist zugegebenermaßen willkürlich, stellt jedoch einen Konsens akzeptierter Meinungen unter erfahrenen und angesehenen Herztransplantationszentren dar.

Die Alloantikörper, die verhindern, dass diese Patienten transplantiert werden, sind ein Ergebnis des adaptiven Immunsystems und des immunologischen Gedächtnisses. Das immunologische Gedächtnis ist definiert als die Fähigkeit des Immunsystems, eine schnellere, stärkere und spezifischere Reaktion auf eine zweite Exposition gegenüber einem Antigen bereitzustellen, wenn das Antigen nach der vorherigen Exposition vollständig aus dem Organismus eliminiert wurde.

Am immunologischen Gedächtnis sind drei Hauptzelllinien beteiligt: ​​Gedächtnis-T-Zellen, Gedächtnis-B-Zellen und Plasmazellen, die alle überleben können, sobald das Antigen eliminiert wurde (4). B-Zellen können sowohl auf kleine lösliche Antigene als auch auf große Antigene reagieren (5). Sobald eine B-Zelle aktiviert wird, kann sie zu einer kurzlebigen Plasmazelle werden und Immunglobulin M (IgM) oder Antikörper produzieren oder in ein Keimzentrum eintreten, wo sie einer somatischen Hypermutation mit Affinitätsreifung und Isotypwechsel unterzogen werden kann. Die B-Zelle kann sich dann zu einer langlebigen Plasmazelle differenzieren und um eine Knochenmarknische konkurrieren oder eine Gedächtnis-B-Zelle werden (4-8).

Gedächtnis-T-Zellen können ein Leben lang bestehen und zwischen den sekundären lymphatischen Organen (SLO) als zentrale Gedächtnis-T-Zellen (TCM) oder in den peripheren Geweben als Effektor-Gedächtnis-T-Zellen (TEM) zirkulieren (4,9). Wenn sie auf ihr verwandtes Antigen treffen, können sie sich schnell vermehren und zu Effektor-T-Zellen differenzieren.

Gedächtnis-B-Zellen vermehren sich langsam und zirkulieren in den SLOs, halten dort Jahrzehnte, und Gedächtnis-B-Zellen für Vaccinia (Pocken) haben festgestellt, dass sie mehr als 50 Jahre überleben (9). Sie werden üblicherweise durch das Vorhandensein von CD27 und bei einer zweiten antigenen Herausforderung identifiziert; die Gedächtnis-B-Zellen können sich schnell vermehren und sich dann zu neuen Plasmazellen differenzieren (10). Dieses Phänomen stellt ein redundantes System oder "Array" bereit, um Plasmazellen wieder aufzufüllen, die Antikörper für ein gegebenes Antigen produzieren.

Plasmazellen sind hochdifferenzierte und spezifische Zellen, die aktiv Alloantikörper produzieren können. Es gibt zwei Populationen von Plasmazellen, kurzlebige und langlebige (8). Langlebige Plasmazellen können lebenslang bestehen und innerhalb von weniger als 1 Woche nach antigener Stimulation erscheinen (6,7). In Kernbiopsien von Nierentransplantatempfängern wurden B-Zellen, Gedächtnis-B-Zellen, Plasmablasten und Plasmazellen alle während akuter Abstoßungen identifiziert (11). Die Plasmazellen sind enddifferenziert und können sich daher nicht vermehren. Im Knochenmark gibt es eine endliche Anzahl von Überlebensnischen (109), abhängig von der Anzahl der vorhandenen Stromazellen, um sie zu unterstützen. Plasmazellen, die im Knochenmark keinen Zufluchtsort finden oder den Zufluchtsort verlieren, überleben nur wenige Tage, wahrscheinlich aufgrund der intensiven metabolischen Anforderungen einer Zelle, die zwischen 10.000 und 20.000 Antikörperkopien pro Sekunde produzieren kann (12). Derzeit wird angenommen, dass Plasmazellen keine negative Rückkopplungsschleife haben, um ihre Antikörpersynthese zu unterdrücken. Es wurde gezeigt, dass Plasmazellen einen FcγRIIB-Rezeptor aufweisen, der an ein auf Immunrezeptor-Tyrosin basierendes inhibitorisches Motiv (ITIM) gekoppelt ist (13). Der FcγRIIB-Rezeptor ist ein Rezeptor mit niedriger Affinität und kann monomeres Immunglobulin G (IgG) nicht binden. Es wird angenommen, dass die Homöostase von Immunglobulin hauptsächlich in der Verantwortung der Endothelzellen liegt (14). Sobald ein Antikörper produziert ist, können Endothelzellen zirkulierende Antikörper durch lysosomalen Abbau eliminieren oder den Antikörper durch einen von Fc-Rezeptoren für Neugeborene (FcRn) abhängigen Mechanismus zurück in das Plasma zurückführen.

Ein erfolgreicher Plan, um die Erinnerung an eine bestimmte Antigen-Begegnung zu eliminieren, muss sich mit den drei getrennten Systemen oder „Arrays“ befassen. Die Eliminierung des immunologischen Gedächtnisses, so dass schädliche Antikörper entfernt und dann neue günstige Antikörper geschaffen werden könnten, wäre ein bedeutender Fortschritt auf den Gebieten der Transplantation und Autoimmunität. Eine Überprüfung der in IND 110875 verwendeten Medikamente wird verdeutlichen, warum dieses Protokoll erfolgreich sein kann, wo alle anderen versagt haben.

Kaninchen-Antithymozyten-Globulin, RATG, hat Anti-T-Zell-Eigenschaften und insbesondere Aktivität gegen Gedächtnis-T-Zell-Oberflächenantigene, wodurch ein Komplement-vermittelter T-Zell-Tod im peripheren Blut und Apoptose in der Milz und den Lymphknoten verursacht wird (15). RATG hat Antikörper gegen CD27, CD38, HLA-DR und hat Anti-Gedächtnis-B-Zell-Eigenschaften in vitro und in vivo gezeigt (15-17). Die Kombination von rATG und Rituximab verringerte CD27-positive B-Zellen aus der Milz bei Patienten in einer Desensibilisierungsstudie, die ansonsten erfolglos war, war eine signifikante Beobachtung (16).

Rituximab, ein monoklonaler Anti-CD20-Antikörper, hat eine starke Aktivität gegen B-Zellen und reduziert B-Zellen im Kreislauf für 5-7 Monate. Aber wenn sich B-Zellen zu Plasmazellen differenzieren, wird der CD20-Oberflächenmarker herunterreguliert, was gleichzeitig zu einem Empfindlichkeitsverlust gegenüber Rituximab führt (18). Rituximab wurde bei einer Vielzahl von Autoimmunerkrankungen eingesetzt (19,20). Viele Antikörper sind nicht betroffen, während andere für einen bestimmten Zeitraum verringert sind. Kurzlebige Plasmazellen können verringert werden, da es keine ausreichende Versorgung mit B-Zellen gibt, um sie nach ihrer kurzen Halbwertszeit von drei Tagen zu ersetzen. In einer Studie bei systemischem Lupus erythematodes (SLE) unter Verwendung von Rituximab; Durchflusszytometrie- und Autoantikörper-Spezifitätsstudien zeigten, dass Antikörper gegen Ro52 und La44 und Masern nicht verringert wurden, Antikörper gegen dsDNA und C1q jedoch abnahmen (19). Die Gesamtmenge an Immunglobulin änderte sich nicht. Plasmazellen werden durch Anti-CD20 nicht beeinflusst, sodass die Antikörperproduktion von langlebigen Plasmazellen unvermindert fortgesetzt wird. Gedächtnis-B-Zellen sind CD 27+ und haben eine variable Expression von CD20. Eine Studie zur Desensibilisierung von Nierentransplantationskandidaten zeigte, dass Rituximab die Anzahl der CD27+-Gedächtnis-B-Zellen oder Plasmazellen in der Milz nicht verringerte (16). Bei (SLE)-Patienten, die mit Rituximab behandelt wurden, waren die nach Depletion zurückkehrenden Zellen größtenteils naive B-Zellen, und die Plasmablasten waren 2,3-mal höher als zu Studienbeginn (19). Während die im Blut zirkulierenden Gedächtnis-B-Zellen nach der Rituximab-Therapie geringer waren, scheinen die Gedächtnis-B-Zellen in der Milz unbeeinflusst zu sein und können sich dann in Plasmablasten umwandeln, die dann lösliche Antikörper sezernieren können. Diese Beobachtung erklärt, warum einige Antikörper zumindest vorübergehend mit Rituximab verschwinden, während andere dies nicht tun. Wenn der Antikörper hauptsächlich von kurzlebigen Plasmazellen oder Plasmablasten stammt, wird Rituximab mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Wirkung haben; diese Antikörper werden von Zellen mit kurzer Halbwertszeit produziert und sind von der kontinuierlichen Proliferation von B-Zellen abhängig. Antikörper, die von langlebigen Plasmazellen produziert werden, werden durch Rituximab nicht beeinflusst. Rituximab wirkt sich nicht auf Gedächtnis-B-Zellen in der Milz aus, sodass sie Plasmablasten und Plasmazellen schnell reformieren können, um die Zelllinien wiederherzustellen, die bestimmte Antikörperklone produzieren. Da Gedächtnis-B-Zellen Antikörper sezernierende Plasmazellen werden können, ist es vorteilhaft, sie vor der Transplantation bei hochsensibilisierten Patienten zu entfernen.

Es wurde gezeigt, dass die Kombination von rATG und Rituximab beim Menschen Gedächtnis-B-Zellen in der Milz reduziert (16). Dieser Befund wurde noch nicht in ein Desensibilisierungsprotokoll oder in ein Protokoll für Autoimmuntherapien aus unserer Literaturrecherche aufgenommen. Keine andere Therapie reduziert wirksam Gedächtnis-B-Zellen beim Menschen und stellt einen neuen Aspekt von IND 110875 dar.

Keine bisher bei Transplantationen verwendeten Wirkstoffe, einschließlich rATG und Rituximab, haben die Fähigkeit, reife Plasmazellen zu hemmen, sobald sie Zuflucht im Knochenmark gefunden haben, und haben daher nur eine geringe Wirkung auf die Verringerung der Antikörperproduktion. Bortezomib, ein Proteasom-Inhibitor, der zur Behandlung des multiplen Myeloms verwendet wird, hat jedoch die Fähigkeit, Plasmazellen über viele Mechanismen zu depletieren.

Die Proteasom-Hemmung stellt eine neuartige Behandlungsstrategie dar, da sie ein Mittel zum Abbau von Plasmazellen im Knochenmark darstellt (21,22). Bortezomib ist zur Behandlung des multiplen Myeloms zugelassen, und die Empfindlichkeit von Myelomzellen gegenüber Proteasom-Inhibitoren ist proportional zu ihren Immunglobulin-Syntheseraten (22). Es ist bekannt, dass Plasmazellen hohe Immunglobulinsyntheseraten aufweisen und die Behandlung mit Bortezomib nach 48-stündiger Behandlung im BALB/c-Mausmodell sowohl kurz- als auch langlebige Plasmazellen in der Milz um mehr als 60 % und im Knochenmark um 95 % depletierte . Bortezomib aktivierte die unfolded protein response (UPR), dokumentiert durch eine erhöhte Expression der Chaperone BiP und Chop, die Marker für UPR sind. Die Autoren schlussfolgerten auch, dass die späte Hemmung des anti-apoptotischen Transkriptionsfaktors NF-κB ebenfalls zum Zelltod beitrug. In einem Lupusnephritis-Mausmodell (NZB/W F1-Mäuse), das mit Bortezomib behandelt wurde, sanken die dsDNA-spezifischen Antikörper auf den Bereich von nicht-autoimmunen Mäusen. Die Gesamtserumkonzentrationen von IgG, IgG2a, IgG3, IgM und IgA waren alle stark reduziert, aber die Konzentrationen von IgG1 und IgG2 waren nicht oder nur leicht verändert (21). Die Gesamt-IgG-Konzentrationen wurden um nicht mehr als 50 % reduziert. Die Autoren stellten fest, dass neu gebildete Plasmazellen 48 Stunden nach der Bortezomib-Injektion zurückkehren könnten. Diese Ergebnisse stützen die Schlussfolgerung, dass Bortezomib Plasmazellen abtöten kann und eine heilsame klinische Wirkung hat, aber Gedächtnis-B-Zellen werden nicht erschöpft und Plasmazellen können sich schnell erholen und unerwünschte Antikörper produzieren. Die Fähigkeit von Bortezomib, nicht maligne Plasmazellen abzutöten, stellt eine wichtige Erkenntnis mit potenzieller therapeutischer Wirksamkeit bei Transplantationen und Autoimmunerkrankungen dar, ist jedoch allein nicht in der Lage, die Antikörperbildung langanhaltend zu reduzieren. Der klinische Befund einer variablen Verringerung der Antikörperspiegel mit Bortezomib kann anhand dieser Befunde in der wissenschaftlichen Grundlagenliteratur erklärt werden.

Bortezomib wurde als Rescue-Strategie zur Behandlung von refraktärer Antikörper-vermittelter Abstoßung eingesetzt (23-25). Eine In-vitro-Studie ergab, dass Bortezomib in der Lage war, Apoptose in Plasmazellen zu induzieren, die von Nierentransplantatempfängern abgesaugt wurden, während rATG, Rituximab und IVIG keine Apoptose verursachten (25). Es wurde gezeigt, dass die Behandlung mit Bortezomib in Konzentrationen, die die Antikörperproduktion in vitro blockierten, die 20S-Proteasom-Chymotrypsin-ähnliche Peptidase-Aktivität signifikant verringerte. Bei zwei Patienten wurden während der akuten humoralen Abstoßung, eine Woche nach Bortezomib und ein Jahr später Knochenmarksbiopsien durchgeführt, die zeigten, dass die Gesamtzahl der Plasmazell-Allospezifitäten abnahm, ebenso wie der Gesamtprozentsatz der Plasmazellen (25). Nicht alle Antikörper wurden bei diesen beiden Patienten durch Bortezomib reduziert und die Gesamt-IgG-Spiegel blieben unverändert, dennoch zeigte diese Studie, dass Bortezomib die Plasmazellen im Knochenmark verringern konnte.

Bortezomib ist für das multiple Myelom indiziert, bei dem die malignen Plasmazellen sehr aggressiv Antikörper produzieren. Je produktiver die Myelom-Zelllinie für die Herstellung von Antikörpern ist, desto anfälliger für Proteasom-Hemmung (22). Die oben genannte Literatur zu nicht-malignen Plasmazellen zeigt auch, dass sie für eine Proteasom-Hemmung mit Bortezomib anfällig sind, aber in einer Reihe von Studien nahmen bestimmte Immunglobulinfraktionen nicht ab und die Gesamtmengen an Immunglobulin blieben unverändert. Vielleicht sind Plasmazellen nicht so metabolisch aktiv wie ihre bösartigen Gegenstücke. Es gibt Hinweise darauf, dass Plasmazellen in der Lage sein könnten, ihre Immunglobulinsynthese zu verringern, was sie wiederum weniger anfällig für eine proteasomale Hemmung machen würde (26). Eine erneute Untersuchung der Immunglobulin-Homöostase zeigt eine potenzielle Therapie zur Erhöhung der Empfindlichkeit gegenüber Bortezomib.

Es wird weitgehend angenommen, dass die Immunglobulin-Homöostase das Ergebnis der Plasmazellproduktion und dann des FcRn-vermittelten Recyclings in den Endothelzellen ist. Antikörper, die sich nicht mit FcRn im Endosom der Endothelzelle verbinden, werden dann abgebaut, während Antikörper, die sich verbinden, in den interstitiellen Raum zurückgeführt werden (27). Das Konzept, dass IgG keine negative Rückkopplungsschleife zur Plasmazelle hat, wird durch Daten bei Versuchstieren und Menschen gestützt (28,29). Kliniker beobachten jedoch Patienten, die nach der Plasmapherese mit Antikörperspiegeln „rebounden“, die genauso hoch oder höher waren als vor der Plasmapherese, und dies führte zu dem Schluss, dass es eine negative Rückkopplungsschleife gab (30, 31). Das Rebound-Phänomen wurde als Rückführung von Antikörpern aus der Peripherie und verstärktes Recycling durch FcRn-Rezeptoren wegerklärt (28). Die Regulation der Proteinsynthese in der Plasmazelle hat neue Aufmerksamkeit erhalten und wird durch ein komplexes System von Rückkopplungsschleifen gesteuert, an denen der Stress des endoplasmatischen Retikulums und die mTOR-Signalübertragung beteiligt sind (32).

Jüngste Untersuchungen zum Mechanismus der Funktion von intravenösem Immunglobulin, IVIG, bieten weitere Einblicke in mögliche Erklärungen für eine negative Rückkopplungsschleife zu Plasmazellen. In der klinischen Literatur wird angenommen, dass IVIG über eine Reihe von Wegen wirkt, darunter anti-idiotypische Antikörper, Hemmung der Zytokin-Genaktivierung, Anti-T-Zell-Rezeptor-Aktivität, Anti-CD4-Aktivität, Stimulation von Zytokin-Rezeptor-Antagonisten, Hemmung der Komplementaktivität und Fc-vermittelt Wechselwirkungen mit Antigen-präsentierenden Zellen, um die T-Zell-Aktivierung zu blockieren (33). Jüngste Arbeiten zeigen, dass diese Mechanismen möglicherweise fehlerhaft sind. Studien an Kindern mit ITP im Jahr 1993 zeigten, dass die Infusion von Fc-Fragmenten die entzündungshemmenden Eigenschaften lieferte (34). Die entzündungshemmenden Eigenschaften von IVIG können nun der Fc-Sialylierung von IgG zugeschrieben werden (35–37). Immunglobuline sind Glykoproteine ​​und ein einzelnes N-verknüpftes Glykan findet sich bei Asn297 in der Fc-Domäne. Dieses kovalent verknüpfte komplexe Glykan besteht aus einem biantennären Heptapolysaccharid, das N-Acetylglucosamin und Mannose und zwei endständige Sialinsäurereste enthält (35). Weitere Modifikationen dieser Kohlenhydratstruktur sind üblich, und über 30 verschiedene Glykane wurden an dieser einen Stelle identifiziert, und die Glykosylierung von IgG ist für die FcγR-Bindung zwingend erforderlich. Die gesamte entzündungshemmende Aktivität von IVIG hängt von der Sialylierung der IgG-Fc-Fragmente ab, und dies macht nur 5 % des IgG-Pools aus. Die geringe Menge an sialyliertem IgG in IVIG erklärt, warum große Dosen für seine entzündungshemmenden Wirkungen erforderlich sind, während viel niedrigere Dosen zur Behandlung von Hypogammaglobulinämie erforderlich sind. Die Plasmapherese kann durch Verringerung des sialylierten IgG zu einer Hochregulierung der Antikörpersynthese in Plasmazellen führen und sie anfälliger für Bortezomib machen.

Der Indexpatient, der mit einem ähnlichen Protokoll wie diesem behandelt wurde, hatte eine effektive Deletion (< 5000 MFI) aller von LABScreen nachgewiesenen Antikörper, einschließlich der Klasse-II-Antikörper, die zuvor schwer zu entfernen waren. Unter Verwendung der viel strengeren Kriterien von < 1000 MFI hatte der Indexpatient am Ende von 3 Zyklen der Bortezomib-Behandlungsphase nur einen verbleibenden Antikörper über 1000. Der Patient war einzigartig unter den Fallberichten von Therapien zur antikörpervermittelten Abstoßungs- und Desensibilisierungstherapie, da alle Antikörper des Patienten dramatisch zurückgingen und die Gesamtmenge an löslichen Antikörpern bis zu dem Punkt abnahm, an dem der Patient IVIG für die Ersatztherapie benötigte. Wenn dieses Ergebnis reproduzierbar ist und das Protokoll über ausreichende Sicherheit verfügt, könnten diese Ergebnisse wichtige Auswirkungen auf die Bereiche Transplantation und Autoimmunerkrankungen haben. Autoantikörper-vermittelte Krankheiten haben möglicherweise jetzt das Potenzial zur Heilung, wenn das immunologische Gedächtnis der auslösenden Epitope gelöscht wird.

Angesichts der Redundanz des immunologischen Gedächtnisses ist es unmöglich, diese Medikamente in der üblichen Methodik mit jeweils einem Medikament zu untersuchen. Das potenzielle Risiko des Protokolls ist nur akzeptabel, da eine wirksame Therapie für eine lebensbedrohliche Situation entwickelt werden muss. Dieses Protokoll steht im Einklang mit den Kriterien, die von der FDA im kürzlich im New England Journal of Medicine veröffentlichten Artikel „Development of Novel Combination Therapies“ (38) erläutert wurden. Der Artikel beschreibt hauptsächlich Kombinationstherapien für Krebsstudien; die thematischen Bestandteile des Dokuments gelten jedoch für IND 110875.