Präzisionsdiagnostik bei entzündlichen Darmerkrankungen, Zelltherapie und Transplantation (Die PREDICT-Studie) (PREDICT)

Hypothesen:

Hypothese Nr. 1: Die Forscher gehen davon aus, dass sie die molekularen Mechanismen definieren können, die für entzündliche Darmerkrankungen (IBD) und gastrointestinale (GI) akute GVHD verantwortlich sind, und sie von anderen entzündlichen Erkrankungen unterscheiden können, indem sie fortschrittliche immunologische Analysen wie Durchflusszytometrie, TCR-Tiefensequenzierung und Transkriptomik verwenden .

Hypothese Nr. 2: Die Forscher gehen weiter davon aus, dass eine systembasierte immunologische Längsschnittanalyse die patientenspezifische Bestimmung der molekularen Entwicklung von IBD sowie von akuter und chronischer GVHD sowie von Defekten der schützenden Immunität nach der Transplantation ermöglichen und bestimmen wird, welche Wege, wenn es gestört wird, kann es zu einer klinischen Erkrankung kommen. Die Entdeckung dieser Signalwege wird zu verbesserten diagnostischen, prognostischen und Behandlungsansätzen sowie zu einer personalisierten therapeutischen Entscheidungsfindung für Patienten führen, die sich einer hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HCT) unterziehen.

Hypothese Nr. 3: Wir gehen davon aus, dass wir die molekularen Mechanismen, phänotypischen und funktionellen immunologischen Merkmale definieren können, die an verschiedenen Determinanten von adoptiven Zelltherapien beteiligt sind, einschließlich der Wirksamkeit, Langlebigkeit und Toxizität im Zusammenhang mit der Zelltherapie. Die Längscharakterisierung von Zelltherapeutika und der endogenen Immunantwort, die sie hervorrufen, unter Verwendung fortschrittlicher immunologischer Analysen, einschließlich Durchflusszytometrie, Massenspektrometrie, TCR-Tiefensequenzierung und Einzelzell-Transkriptomik, wird die Identifizierung und Unterscheidung von Signalwegen ermöglichen, die für Wirksamkeit und Toxizität entscheidend sind, und eine anschließende therapeutische Modulation ermöglichen.

Hypothese Nr. 4: Wir gehen davon aus, dass Unterschiede im Darmmikrobiom von Patienten mit CED und Empfängern von HCT eine wichtige Rolle bei der Schwere der Erkrankung und den gesamten klinischen Ergebnissen bei beiden Krankheiten spielen (z. Bakteriämie, ungeklärtes Fieber, Mortalität). Die longitudinale Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaften im Darm durch Next-Generation-Sequencing ermöglicht die Erkennung sequenzieller mikrobieller Veränderungen, die mit beobachteten klinischen Veränderungen zusammenfallen. Die Entdeckung signifikanter Veränderungen im Mikrobiom, die bei einem bestimmten klinischen Ergebnis wiederholt beobachtet werden, wird zu einem besseren mechanistischen Verständnis seiner Pathophysiologie führen und zukünftige diagnostische und präventive Ansätze informieren.

Hypothese Nr. 5: Wir gehen davon aus, dass eine Dysregulation des Immunsystems, die mit einer Vielzahl von Erkrankungen einhergeht, die Immunantwort auf Impfstoffe verändert und die Anfälligkeit für Infektionskrankheiten in diesen Bevölkerungsgruppen verstärkt. Insbesondere Empfänger von HCT und soliden Organtransplantaten sowie Patienten mit aktiven oder kürzlich aufgetretenen malignen Erkrankungen oder Autoimmunerkrankungen können aufgrund der Auswirkung der Krankheitspathophysiologie oder der Behandlungsschemata eine verringerte T- und B-Zell-Reaktion auf die SARS-CoV-2-Impfung aufweisen Immunfunktion. Umfassende serologische Analysen, Hochparameter-Durchflusszytometrie und T- und B-Zell-RNA-Sequenzierung werden eine Längsschnittanalyse der neutralisierenden Antikörpertiter und der antigenspezifischen T- und B-Zellexpansion, des Phänotyps, der Diversität und des Überlebens nach der Impfung bei diesen Patientenpopulationen ermöglichen in verwandten und nicht verwandten gesunden Kontrollen. Diese Daten werden mechanistische Einblicke darüber liefern, wie eine Beeinträchtigung des Immunsystems bei diesen Erkrankungen zu einer schlechten Reaktion auf Infektionen beiträgt. Da SARS-CoV-2 ein Erreger ist, dem ein Großteil der Bevölkerung gegenüber naiv ist, stellt dies eine einzigartige Gelegenheit dar, die Immunantwort auf eine neue Herausforderung bei immungeschwächten Personen zu untersuchen. Darüber hinaus werden diese Ergebnisse Leitlinien für die öffentliche Gesundheit darüber informieren, wie Maßnahmen zum Schutz gefährdeter Bevölkerungsgruppen vor vermeidbaren Krankheiten verbessert werden können.

Ziele:

Spezifisches Ziel Nr. 1: Identifizierung der für IBD und gastrointestinale akute GVHD spezifischen Mechanismen und Abgrenzung von anderen entzündlichen Erkrankungen.

Ziel 1: Durchführung von Durchflusszytometrie, TCR-Tiefensequenzierung und Gesamttranskriptomanalyse an T-Zellen, die aus GI-Gewebeproben von Patienten gereinigt wurden, die sich einer Endoskopie wegen vermuteter GI-GVHD, entzündlicher Darmerkrankung (IBD) und funktioneller Magen-Darm-Erkrankung (FGID) unterziehen.

Ziel 2: Durchführung von Durchflusszytometrie, TCR-Tiefensequenzierung und Transkriptomanalyse an T-Zellen aus dem peripheren Blut zum Zeitpunkt der Endoskopie bei Patienten mit diagnostizierter GI-GVHD, IBD und FGID.

Spezifisches Ziel Nr. 2: Charakterisierung der immunologischen Dysregulation, die für IBD, akute GVHD, chronische GVHD und Defekte der schützenden Immunität bei Patienten verantwortlich ist, die sich einer HCT unterziehen.

Ziel 1: Durchführung einer longitudinalen Immunanalyse an T-Zellen und B-Zellen, die von Patienten mit IBD und solchen, die sich einer allogenen HCT unterziehen, gereinigt wurden. Bei Transplantationspatienten werden wir die T- und B-Zell-Immunität bei Patienten vergleichen, die eine akute und chronische GVHD, Rückfälle und infektiöse Komplikationen nach der Transplantation entwickeln, und sie mit Patienten ohne diese Komplikationen vergleichen.

Ziel 2: Führen Sie Längsschnitt-Mikrobiomanalysen bei Patienten mit IBD und solchen durch, die sich einer HCT unterziehen, um die Auswirkungen von Mikrobiomveränderungen auf die Entwicklung von Komplikationen nach der Transplantation zu bestimmen.

Spezifisches Ziel Nr. 3: Identifizieren Sie die molekularen und zellulären immunologischen Mechanismen, die an der Bestimmung der klinischen Reaktion auf Zelltherapien beteiligt sind, und unterscheiden Sie Wege, die für eine erfolgreiche Anti-Tumor-Reaktion entscheidend sind, von denen, die an unerwünschten Wirkungen beteiligt sind.

Ziel 1: Charakterisierung des Zellprodukts vor der Verabreichung und Verfolgung seiner Verteilung, Kinetik, Persistenz und Funktion längs in vivo im peripheren Blut des Patienten und, falls zutreffend, im Knochenmark, Liquor und anderen Geweben, unter Verwendung von qPCR-basiertem Transgennachweis (falls zutreffend), Durchflusszytometrie, Massenzytometrie, TCR-Tiefensequenzierung und vollständige Transkriptomanalyse von T-Zellen und anderen im Zellprodukt enthaltenen Immunzellen.

Ziel 2: Untersuchung des Zusammenspiels der Zelltherapie mit dem körpereigenen Immunsystem und Abgrenzung der Rolle der körpereigenen Immunantwort bei der Wirksamkeit, Persistenz und Toxizität der Zelltherapie mittels Durchflusszytometrie, Massenzytometrie, TCR-Tiefensequenzierung, Gesamttranskriptomanalyse auf körpereigene Immunzellen und Analyse löslicher Faktoren und Antikörper.

Spezifisches Ziel Nr. 4: Charakterisierung der antigenspezifischen adaptiven Immunantwort auf die SARS-CoV-2-Impfung bei Patienten mit Immundysregulation aufgrund von Krebs, Transplantation oder Autoimmunerkrankung und Identifizierung der Mechanismen, die der beeinträchtigten Erzeugung einer dauerhaften Immunität zugrunde liegen.

Ziel 1: Durchführung einer umfassenden Längsschnittanalyse der serologischen Immunität vor und nach der Impfung, einschließlich Auffrischimpfungen, bei Patienten und gesunden Kontrollpersonen, einschließlich der Bewertung der SARS-CoV-2-spezifischen Antikörperspiegel und neutralisierenden Antikörpertiter.

Ziel 2: Verwenden Sie High-Parameter-Durchflusszytometrie, Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNAseq) und T- und B-Zell-Repertoireanalyse, um die Längsentwicklung des antigenspezifischen T- und B-Zellgedächtnisses für SARS-CoV-2 nach der Impfung und anschließenden Auffrischimpfungen zu charakterisieren bei Patienten und gesunden Kontrollpersonen.

Ziel 3: Bewertung der Fähigkeit von Seren und geklonten Antikörpern von Patienten, auf die Bindung und Neutralisierung viraler Varianten zu reagieren, im Vergleich zu der von gesunden Kontrollpersonen.

Hintergrund und Bedeutung:

IBD: Entzündliche Darmerkrankung (IBD), zu der Morbus Crohn (CD) und Colitis ulcerosa (UC) gehören, ist eine chronische, komplexe gastrointestinale (GI) Autoimmunerkrankung, an der 1,4 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten leiden1. Die Inzidenz und Prävalenz sowohl von MC als auch von UC nehmen im Laufe der Zeit zu und umfassen größere Gebiete der Welt1,2. Darüber hinaus macht pädiatrische IBD 25 % aller diagnostizierten IBD aus, wodurch das Kind lebenslang an Magen-Darm-Erkrankungen leidet und einer Immunsuppression ausgesetzt ist, insbesondere während einer Zeit, die für Wachstum und Entwicklung bestimmt ist. Trotz laufender Forschung zur Pathogenese und zu genetischen Anomalien ist der Mechanismus hinter der Entwicklung und dem Fortschreiten von IBD nicht gut verstanden. Standardtherapien beruhen immer noch auf Steroiden, anderen unspezifischen Immunsuppressoren (wie Methotrexat und Azathioprin) und Anti-TNF-Biologika. Obwohl neuere Therapien wie Mittel, die Zytokine und den Transport von Leukozyten blockieren, auftauchen, wurden keine allgemein erfolgreichen Behandlungen identifiziert. Daher führen rezidivierende Formen von IBD weiterhin zu einer systemischen Beeinträchtigung der Nahrungsabsorptionsfähigkeit, Anämie und häufig zu der Notwendigkeit chirurgischer Eingriffe. Die Entschlüsselung der Mechanismen, die die einzigartigen Subtypen von IBD (sogar innerhalb von UC und CD) antreiben, und die anschließende Optimierung der Behandlung auf der Grundlage der zugrunde liegenden systemischen Dysregulation ist ein kritischer ungedeckter Bedarf auf diesem Gebiet. Während der zugrunde liegende Immunmechanismus von IBD unbestimmt bleibt, gibt es signifikante Daten, die darauf hindeuten, dass IBD eine unangemessene Immunantwort gegen Selbstantigene und kommensale Mikrobiota in einem genetisch anfälligen Wirt darstellt3. Daher deuten murine Colitis-Modelle darauf hin, dass eine Schleimhautentzündung aus pathologischen T-Helfer-(Th)-Zellantworten zusammen mit regulatorischen Zelldefekten resultiert. Diese Daten stammen aus Experimenten mit IL-2-defizienten Mäusen4, IL-10-defizienten Mäusen5, TGF-beta6 und TGF-betaGRII-dominanten negativen transgenen Mäusen7. Die Pathogenese beinhaltet auch eine Übertreibung der Effektorzellreaktionen, die aus Experimenten mit transgenen Stat4-Mäusen8 und TNFARE-Mutantenmäusen9 hervorgegangen sind. Neuere humane Zytokinanalysen legen nahe, dass trotz klinischer Ähnlichkeiten jeder Subtyp von IBD unterschiedliche Zytokinprofile aufweist10. Obwohl erste Studien begonnen haben, auf spezifische Effektor-T-Zell-Signalwege abzuzielen11, steckt die Anwendung der Zielorgan-Transkriptomik noch in den Kinderschuhen, und einzelne zielgerichtete Signalwege sind noch schwer fassbar.

HCT: Allogene HCT ist eine wirksame Behandlung für Patienten mit malignen und nicht-malignen hämatologischen Erkrankungen. Diese Behandlung ist jedoch durch hohe Morbiditäts- und Mortalitätsraten kompliziert, was ihre breitere Anwendung einschränkt. Zu den Hauptursachen für Morbidität und Mortalität nach der Transplantation gehören akute und chronische GVHD, Rückfälle und Infektionskrankheiten. Ziel der PREDICT-Studie ist es, einen systemischen Ansatz anzuwenden, um die Mechanismen zu verstehen, die diese Komplikationen antreiben, sodass evidenzbasierte Behandlungsstrategien entwickelt werden können.

Akute GVHD: Akute GVHD wird durch von Spendern stammende alloreaktive T-Zellen vermittelt, die aktiviert werden und zu einer Zytotoxizität gegenüber Wirtszellen12,13 sowie zu Zytokin-vermittelten Gewebeschäden führen. Eine mittelschwere bis schwere akute GVHD kann bei bis zu 60 % der Patienten auftreten, die sich einer HCT unterziehen, und die schwereren Formen wurden mit Sterblichkeitsraten von > 50 % in Verbindung gebracht14-17. Die häufigsten Orte der immunvermittelten Gewebeschädigung sind die Leber, die Haut und der Gastrointestinaltrakt (GI). GI GVHD tritt bei 40–50 % der HCT-Patienten auf und ist die Hauptursache für Morbidität und Mortalität aufgrund dieser Krankheit17.

Die Diagnose einer GI-GVHD wird aus klinischen und histopathologischen Befunden abgeleitet. GVHD kann sowohl im oberen als auch im unteren Gastrointestinaltrakt auftreten und zu Symptomen wie Durchfall, Bauchschmerzen, Übelkeit, Erbrechen und/oder Anorexie führen12. Histopathologische diagnostische Kriterien für GI-GVHD umfassen die Identifizierung von Apoptose, Kryptenzerstörung und/oder Mukosa-Denudation18. Leider korreliert der histologische Schweregrad der GvHD nur schlecht mit dem klinischen Verlauf der Erkrankung.

Während GI-GVHD eine häufige Komplikation nach HCT ist, bleiben viele Hindernisse für ihre konsistente und genaue Diagnose. Erstens hängt die Diagnose von einer geeigneten Gewebeentnahme ab. Sichtbare Läsionen fehlen häufig19 und endoskopische Befunde können diffus und unspezifisch sein. Es gibt auch keinen Konsens über die optimale Lage des Magen-Darm-Trakts für Biopsien oder die Anzahl der Biopsien, die zur Sicherung einer Diagnose erforderlich sind. Es gibt auch häufig Diskrepanzen zwischen Biopsieproben aus dem oberen und unteren Gastrointestinaltrakt20. Zweitens können Patienten, die sich früh im Verlauf der GVHD vorstellen, subtile histopathologische Befunde haben, die möglicherweise übersehen werden oder noch nicht vorhanden sind. Zu Beginn der GVHD sind möglicherweise nur wenige apoptotische Zellen zu sehen, und Kryptenverlust und Schleimhautschäden sind möglicherweise noch nicht aufgetreten18. Schließlich gibt es auch verwirrende Faktoren, die zu einer Fehldiagnose von GVHD führen können, darunter eine mit der Konditionierung verbundene Toxizität, begleitende Infektionen und Medikamente, die alle eine fokale Entzündung des Gastrointestinaltrakts verursachen können. In den ersten 20 Tagen nach einer myeloablativen Konditionierung kann eine diffuse Apoptose beobachtet werden, die eine akute GVHD nachahmt21. Clostridium difficile- und Cytomegalovirus-Infektionen können auch ähnliche klinische und histopathologische Präsentationen haben22. Es wurde auch festgestellt, dass die Anwendung von Mycophenolatmofetil23 und Protonenpumpenhemmern24 mit Apoptose im Magen-Darm-Trakt assoziiert ist, die als GVHD fehldiagnostiziert werden kann. All diese Faktoren führen zu einem hohen Maß an Variabilität zwischen den Beobachtern bei der histologischen Diagnose von GVHD18,25 und einer schlechten Korrelation mit den klinischen Beobachtungen, was die Notwendigkeit empfindlicherer und spezifischerer Diagnosemethoden verdeutlicht.

Es gab kürzlich Fortschritte bei der Identifizierung von Biomarkern bei GVHD, die diagnostische und prognostische Bedeutung haben. IL-8, IL-2-Rezeptor-Alpha, Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor-1 (TNF-1), Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF), Elafin, regenerierendes Insel-abgeleitetes 3-Alpha (reg-3alpha), TIM3, IL-6 , ST2, B-Zellaktivierungsfaktor (BAFF), IL-33, CXCL10 und CXCL11 haben sich alle als nützlich bei der Vorhersage der Entwicklung von GVHD26-28 erwiesen. Obwohl diese Biomarker identifiziert wurden, wurden sie noch nicht umfassend validiert und müssen noch klinisch als Leitfaden zur Änderung der Behandlung angenommen werden. Darüber hinaus sind die bisher entdeckten Biomarker häufig das Ergebnis von Störungen des nachgelagerten Signalwegs, und die Entdeckung der vorgelagerten Dysregulation, die früher im Verlauf der Krankheit auftritt, kann wertvoll sein, um diagnostische oder prognostische Modelle zu entwickeln, die zu Studien führen könnten, die darauf abzielen, den natürlichen Verlauf zu verändern die Krankheit.

Unsere Gruppe hat zuvor gezeigt, dass wir durch die Verwendung fortschrittlicher immunologischer Analysen, einschließlich Durchflusszytometrie und Gesamttranskriptomanalyse, zuvor nicht erkannte molekulare Signalwege identifizieren können, die bei GVHD29-31 aktiv sind. Wir gehen davon aus, dass wir durch die Anwendung eines systemimmunologischen Ansatzes bei Patienten mit akuter GVHD in der Lage sein werden, Signalwege zu identifizieren, die diagnostischen und prognostischen Wert haben. Dies kann unsere diagnostischen Kapazitäten verbessern und uns vor allem ermöglichen, die Behandlung von Patienten basierend auf ihren spezifischen immunologischen Profilen zu individualisieren.

Chronische GVHD: CGVHD tritt bei 40–60 % der Transplantationspatienten auf32–35, wobei die Inzidenz dieser Krankheit in den letzten 2 Jahrzehnten zugenommen hat36. Chronische GVHD verursacht eine erhebliche Sterblichkeit und kann bei den überlebenden Patienten tiefgreifende Auswirkungen auf die Lebensqualität haben37 -40. Trotz der zunehmenden Häufigkeit chronischer GVHD fehlt es immer noch an einer genauen Diagnose und evidenzbasierten Therapie. Obwohl also Biomarker für chronische GVHD identifiziert wurden, gibt es noch keine, die sich für die klinische Anwendung qualifizieren41. Darüber hinaus stellen diese Biomarker oft Störungen im Endstadium des Signalwegs dar und können aus unspezifischen Entzündungen und Gewebeschäden sowie Gegenregulationsmechanismen resultieren. Neben den diagnostischen Herausforderungen gibt es auch erhebliche behandlungstechnische Herausforderungen: So hat sich die Behandlung der chronischen GvHD in den letzten Jahrzehnten nicht wesentlich verändert. Die Erstlinientherapie bleibt Kortikosteroide mit oder ohne Calcineurin-Inhibitoren (CNIs)42-44 und leider versagen ungefähr 50 % der Patienten und benötigen eine Zweitlinientherapie45,46 mit einem erfolglosen Überleben nach 2 Jahren nach der Zweitlinientherapie von nur 25 % 47. Diese Daten unterstreichen den erheblichen ungedeckten Bedarf auf diesem Gebiet, sowohl für die Molekulardiagnostik als auch für evidenzbasierte Behandlungsparadigmen.

Schützende Immunität: Zusätzlich zu den Herausforderungen einer akuten und chronischen GVHD sind Patienten, die sich einer HCT unterziehen, und Patienten mit IBD auch anderen Toxizitäten ausgesetzt, von denen viele mit einer dysfunktionalen Immunrekonstitution nach der Transplantation zusammenhängen. Obwohl die Phänomenologie der vielen Defekte in der schützenden Immunität (sowohl gegen infektiöse Pathogene als auch gegen einen Leukämierückfall) gut dokumentiert ist, bleiben die ursächlichen molekularen Mechanismen unbekannt. Um diese Fragen zu beantworten, haben unsere Gruppe und andere damit begonnen, detaillierte Bewertungen der immunologischen Rekonstitution nach HCT durchzuführen, einschließlich der Anwendung neuer Technologien zur Tiefensequenzierung von T-Zell-Rezeptoren (TCR) und B-Zell-Rezeptoren (BCR)30,48-54. Diese Technologien ermöglichen die Untersuchung der Breite und Tiefe der Immunrekonstitution nach der Transplantation auf einer bisher nicht möglichen molekularen Detailebene und versprechen, unser Verständnis der Auswirkungen infektiöser Pathogene auf die globale Immungesundheit und Immunrekonstitution zu vertiefen. Die weit verbreitete Anwendung dieser Technologien und ihre Überschneidung mit einer detaillierten Bewertung des Immunphänotyps und der Immunfunktion können neue Erkenntnisse über den Zustand der Immungesundheit bei Transplantationspatienten liefern und versprechen, Patienten zu identifizieren, die neuartige Interventionen benötigen, um ihre Situation nach der Transplantation zu verbessern Immunrekonstitution.

Das Ziel der PREDICT-Studie ist die Anwendung eines systembiologischen Ansatzes, um eine Präzisionsdiagnostik für die wichtigsten immunologischen Ergebnisse nach der Transplantation zu ermöglichen. Dieser Ansatz wird unser Verständnis der molekularen Mechanismen vertiefen, die die tödlichsten Komplikationen nach einer Transplantation antreiben, und als entscheidende Plattform dienen, auf der evidenzbasierte Behandlungsparadigmen für Transplantationspatienten entwickelt werden können.

Zelltherapie: Neuartige adoptive Zelltherapien gelangen zunehmend in klinische Studien und sind als von der FDA zugelassene Biologika erhältlich, wodurch sie eine therapeutische Option für zuvor refraktäre Patienten darstellen. Dieses breite und aufregende Feld umfasst T-Zellen des chimären Antigenrezeptors (CAR), die gegen eine Vielzahl von Antigenen55 gerichtet sind, T-Zellen, die genetisch modifiziert wurden, um TCRs zu exprimieren56,57, Zytokin-stimulierte NK-Zellen58, sowie Tumorimpfstoffansätze mit endogenem, bestrahltem Tumor Proben59 oder mit Tumorantigen gepulste Immunzellen.60 Chimäre Antigenrezeptor-T-Zellen haben zu dramatischen Reaktionen geführt, insbesondere bei Patienten mit CD19+ B-Zell-Malignomen61-64, was zur FDA-Zulassung mehrerer Produkte geführt hat. Obwohl anfangs beispiellose klinische Remissionen erreicht werden können, wird der Ansatz häufig durch die Dauerhaftigkeit der Reaktion und die Persistenz der CAR-T-Zellen mit einem EFS von 50 % 12 Monate nach der Infusion61, Tumor-Escape-Mechanismen65 und erhebliche Toxizität einschließlich Zytokin-Freisetzungssyndrom und neurologischer Toxizität66 begrenzt . Im Zusammenhang mit der CAR-T-Zelltherapie wurden Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche Anwendung identifiziert und umfassen den Einbau eines costimulatorischen Signalmechanismus67,68, die Assoziation der In-vivo-CART-T-Zellexpansion mit der Reaktion69 und den Beitrag von phänotypischen T-Zell-Untergruppen mit der Fähigkeit zur Proliferation und bestehen langfristig70. Darüber hinaus wurden wichtige Einblicke in die Rolle von IL-6 und IL-1 beim Zytokinfreisetzungssyndrom und bei Neurotoxizität71,72 und den Beitrag eines Pan-T-Zell-Infiltrats und hoher Zytokinspiegel im ZNS als Mediatoren der Neurotoxizität 73 gewonnen unsere Gruppe und andere. Es besteht jedoch ein erheblicher ungedeckter Bedarf an einem systematischen Ansatz, der die Determinanten einer erfolgreichen Reaktion, Toxizität, Wechselwirkung mit dem endogenen Immunsystem und kurz- und langfristige Wirkungen von Interventionen zur Verringerung der Toxizität wie die Verabreichung des IL6R- Antagonist Tocilizumab oder IL-1-Blockade74.

Ziel dieser Studie ist es, die Eigenschaften von Zelltherapieprodukten, die Evolution nach Verabreichung in vivo und das Verhalten in verschiedenen Kompartimenten wie peripherem Blut, Knochenmark, ZNS und ggf. Geweben und deren Zusammenspiel mit dem körpereigenen Immunsystem systematisch zu hinterfragen. Einzelzell-Transkriptomik, gekoppelt mit TCR-Sequenzierung (ggf. BCR-Sequenzierung) und phänotypischer Charakterisierung von übertragenen und endogenen Immunzellen sowie Analyse von sezernierten Immunfaktoren wie Zytokinen, Chemokinen und Antikörpern im Plasma werden eingesetzt und mit klinischen Reaktionen korreliert . Dieser unvoreingenommene, systematische präzisionsdiagnostische Ansatz ermöglicht die Identifizierung kritischer Signalwege, die je nach Art des zelltherapeutischen Ansatzes, des Ziels und der Krankheitsentitäten gemeinsam oder unterschiedlich sind und damit verbundene oder von unerwünschten Toxizitäten trennbar sind. Dies wird das zukünftige rationale Design von Zelltherapeutika entscheidend beeinflussen und über mögliche therapeutische Interventionen nach der Verabreichung der Zelltherapie informieren.

Ansprechen auf Impfungen: Ein gemeinsames Thema bei Empfängern von Stammzell- und soliden Organtransplantationen, Patienten mit aktuellen oder früheren bösartigen Erkrankungen und Patienten mit Autoimmun- oder rheumatologischen Erkrankungen, einschließlich IBD, ist eine beeinträchtigte Immunregulation, die häufig durch die Wirkung von immunmodifizierenden Behandlungen verstärkt wird , einschließlich Bestrahlung, Chemotherapie und langfristiger Immunsuppression. 15 % der Empfänger solider Organtransplantationen werden in den ersten fünf Jahren nach der Transplantation trotz Maßnahmen zur Immunisierung dieser Patienten mit einer durch Impfung vermeidbaren Krankheit ins Krankenhaus eingeliefert (Feldman et al., 2019), was mit Studien übereinstimmt, die ein beeinträchtigtes Ansprechen auf Impfstoffe in zeigen diese Patienten (Madan et al., 2008; Mazzone et al., 2004). HCT-Empfänger sprechen in unterschiedlichem Maße auf die Impfung an, erreichen jedoch nicht das gleiche Ausmaß an Reaktion wie bei gesunden Kontrollpersonen und können weiter veränderte Reaktionen zeigen, wenn sie auch an GVHD leiden (Avetisyan et al., 2008; Shalabi et al., 2019). Es wurde auch gezeigt, dass Patienten mit rheumatologischen oder Autoimmunerkrankungen beeinträchtigte Reaktionen auf bestimmte Impfstoffe haben, insbesondere wenn sie immunmodulatorische Wirkstoffe wie TNFalpha-Blockade erhalten (Dell' Era et al., 2011). Studien an Krebsüberlebenden im Kindesalter deuten darauf hin, dass die Beeinträchtigung des Immunsystems über das Abklingen der Krankheit hinaus andauern kann; Überlebende von pädiatrischer Leukämie, die kein HCT erhalten, haben nach Abschluss der Behandlung eine beeinträchtigte humorale und adaptive Immunität (Perkins et al., 2017; Top et al., 2020), und einige Patienten sprechen nicht an, und andere können eine nachlassende Immunität haben (Nilsson et al ., 2002; Top et al., 2020) trotz erneuter Impfversuche. Da die Impfbemühungen gegen SARS-CoV-2 weit verbreitet sind, werden Erkenntnisse über die Impfreaktion bei immungeschwächten Patienten entscheidend sein, um wirksamere Strategien zum Schutz dieser Bevölkerung vor schwerem COVID-19 zu entwickeln, das auf andere durch Impfung vermeidbare Krankheitserreger extrapoliert werden kann.

In dieser Studie schlagen wir vor, einen systematischen Ansatz zu verwenden, um humorale und antigenspezifische T- und B-Zell-Antworten nach einer SARS-CoV-2-Impfung bei Patienten mit einem breiten Spektrum an immunmodifizierenden Erkrankungen im Längsschnitt zu profilieren. Blutproben von Patienten werden vor und in regelmäßigen Abständen nach der Impfung entnommen. Wir werden die Dauerhaftigkeit und das Ausmaß langfristiger Antikörperreaktionen mit isotypspezifischen ELISAs und neutralisierenden Antikörperassays bewerten. Hochparameter-Durchflusszytometrie und scRNAseq werden eine hochauflösende Phänotypisierung antigenspezifischer T- und B-Zell-Gedächtniszellen sowie eine Repertoireanalyse ermöglichen, die die Wahrscheinlichkeit einer Immunflucht bei geimpften Patienten beeinflussen kann. Schließlich wird uns diese Studie ermöglichen zu bestimmen, ob geklonte Antikörper oder Serum von Patienten mit Immundysregulation weniger in der Lage sind, virale Varianten zu neutralisieren, was Aufschluss darüber geben wird, ob eine verringerte klonale Diversität bei Patienten zu einem geringeren Schutz gegen virale Varianten führen kann.