Sydämensiirtoehdokkaiden usean lääkkeen herkkyyden vähentämisprotokolla

Elinsiirtoehdokkailla, joilla on HLA-allovasta-aineita, on suuri riski saada vasta-ainevälitteinen hyljintä (AMR), siirrännäisen vajaatoiminta ja akuutti hylkiminen (1, 2). Sydämensiirrossa nämä komplikaatiot johtavat kuolemaan. 50 %:n laskettu paneelireaktiivisen vasta-aineen, CPRA, kynnys on valittu International Society of Heart and Lung Transplantationin konsensuslausunnosta (3). Tämä arvo on tosin mielivaltainen, mutta se edustaa yksimielisyyttä kokeneiden ja hyvämaineisten sydämensiirtokeskusten hyväksytystä mielipiteestä.

Allovasta-aineet, jotka estävät näiden potilaiden siirron, ovat seurausta adaptiivisesta immuunijärjestelmästä ja immunologisesta muistista. Immunologinen muisti määritellään immuunijärjestelmän kyvyksi tarjota nopeampi, vahvempi ja spesifisempi vaste antigeenille toiselle altistukselle, kun antigeeni poistui kokonaan organismista edellisen altistuksen jälkeen.

Immunologisessa muistissa on kolme suurta solulinjaa: muisti-T-solut, muisti-B-solut ja plasmasolut, jotka kaikki voivat selviytyä, kun antigeeni on eliminoitu (4). B-solut voivat muodostaa vasteita sekä pienille liukoisille antigeeneille että suurille antigeeneille (5). Kun B-solu aktivoituu, siitä voi tulla lyhytikäinen plasmasolu ja se tuottaa immunoglobuliini M:tä (IgM), vasta-aineita tai se voi päästä itukeskukseen, jossa se voi läpikäydä somaattisen hypermutaation affiniteettikypsymisen ja isotyypin vaihtamisen myötä. B-solu voi sitten erilaistua pitkäikäiseksi plasmasoluksi ja kilpailla luuytimen markkinaraosta tai siitä voi tulla muisti-B-solu (4-8).

Muisti-T-solut voivat kestää eliniän ja kiertää sekundaaristen imusolmukkeiden (SLO) välillä keskusmuisti-T-soluina (TCM) tai perifeerisissä kudoksissa efektorimuisti-T-soluina (TEM) (4,9). Kohdattuaan sukulaisantigeeninsä ne voivat nopeasti lisääntyä ja erilaistua efektori-T-soluiksi.

Muisti-B-solut lisääntyvät ja kierrättävät hitaasti SLO:issa, säilyvät siellä vuosikymmeniä, ja muisti-B-solujen on todettu säilyvän hengissä yli 50 vuotta (9). Ne tunnistetaan tavallisesti CD27:n läsnäolon perusteella ja toisen antigeenialtistuksen perusteella; muisti-B-solut voivat nopeasti lisääntyä ja sitten erilaistua uusiksi plasmasoluiksi (10). Tämä ilmiö tarjoaa redundantin järjestelmän tai "ryhmän" täydentämään plasmasoluja, jotka tuottavat vasta-ainetta tietylle antigeenille.

Plasmasolut ovat erittäin erilaistuneita ja spesifisiä soluja, jotka voivat aktiivisesti tuottaa allovasta-aineita. Plasmasoluja on kaksi populaatiota, lyhytikäisiä ja pitkäikäisiä (8). Pitkäikäiset plasmasolut voivat kestää eliniän ja voivat ilmaantua alle viikon kuluessa antigeenistimulaatiosta (6,7). Munuaissiirteen saajien ydinbiopsioissa B-solut, muisti-B-solut, plasmablastit ja plasmasolut on kaikki tunnistettu akuuttien hylkimisreikien aikana (11). Plasmasolut ovat päänsä erilaistuneet eivätkä siksi voi lisääntyä. Luuytimessä on rajallinen määrä selviytymisrakoja (109) riippuen niitä tukevien stroomasolujen määrästä. Plasmasolut, jotka eivät löydä turvapaikkaa ytimestä tai menettävät turvapaikan, kestävät vain muutaman päivän, luultavasti johtuen solun intensiivisistä aineenvaihdunnan tarpeista, jotka voivat tuottaa 10 000–20 000 kopiota vasta-aineista sekunnissa (12). Plasmasolujen ajatellaan tällä hetkellä olevan ilman negatiivista takaisinkytkentäsilmukkaa, joka tukahduttaa vasta-ainesynteesiä. Plasmasoluissa on osoitettu olevan FcyRIIB-reseptori kytkettynä immunoreseptorin tyrosiinipohjaiseen estoaiheeseen (ITIM) (13). FcyRIIB-reseptori on alhaisen affiniteetin reseptori, eikä se voi sitoa monomeeristä immunoglobuliini G:tä (IgG). Immunoglobuliinin homeostaasin uskotaan olevan pääasiassa endoteelisolujen vastuulla (14). Kun vasta-aine on tuotettu, endoteelisolut voivat eliminoida kiertävän vasta-aineen lysosomaalisella hajoamalla tai kierrättämällä vasta-aine Fc-reseptorista vastasyntyneen (FcRn) riippuvaisen mekanismin kautta takaisin plasmaan.

Onnistuneen suunnitelman tietyn antigeenisen kohtaamisen muistin poistamiseksi on käsiteltävä kolmea erillistä järjestelmää tai "joukkoa". Immunologisen muistin eliminointi siten, että haitalliset vasta-aineet voitaisiin poistaa ja sitten luoda uusia edullisia vasta-aineita, olisi merkittävä edistysaskel transplantaation ja autoimmuniteetin aloilla. Katsaus IND 110875:ssä käytettyihin lääkkeisiin selittää, miksi tämä protokolla voi olla onnistunut, jos kaikki muut ovat epäonnistuneet.

Kanin antitymosyyttiglobuliinilla, RATG:llä, on T-solujen vastaisia ​​ominaisuuksia ja erityisesti aktiivisuutta muisti-T-solujen pinta-antigeenejä vastaan, mikä aiheuttaa komplementtivälitteisen T-solukuoleman perifeerisessä veressä ja apoptoosia pernassa ja imusolmukkeissa (15). RATG:llä on vasta-aineita CD27:lle, CD38:lle, HLA-DR:lle ja se on osoittanut muistia estäviä B-soluja in vitro ja in vivo (15-17). rATG:n ja rituksimabin yhdistelmä vähensi CD27-positiivisia B-soluja pernasta potilailla desensibilisaatiotutkimuksessa, joka muutoin epäonnistui, oli merkittävä havainto (16).

Rituksimabi, anti-CD20-monoklonaalinen vasta-aine, vaikuttaa voimakkaasti B-soluihin ja vähentää B-soluja verenkierrosta 5-7 kuukauden ajan. Mutta kun B-solut erilaistuvat plasmasoluiksi, CD20-pintamarkkeri säätelee alaspäin, minkä seurauksena herkkyys rituksimabille heikkenee (18). Rituksimabia on käytetty useissa autoimmuunisairauksissa (19,20). Monet vasta-aineet eivät vaikuta, kun taas toiset vähenevät jonkin aikaa. Lyhytikäisiä plasmasoluja voidaan vähentää, koska B-soluja ei ole valmiina korvaamaan niitä niiden lyhyen kolmen päivän puoliintumisajan jälkeen. Systeemistä lupus erythematoosia (SLE) koskevassa tutkimuksessa, jossa käytettiin rituksimabia; Virtaussytometria ja autovasta-ainespesifisyystutkimukset paljastivat, että vasta-aineet Ro52:ta ja La44:ää ja tuhkarokkoa vastaan ​​eivät vähentyneet, mutta dsDNA:n ja C1q:n vasta-aineet vähenivät (19). Immunoglobuliinin kokonaismäärä ei muuttunut. Anti-CD20 ei vaikuta plasmasoluihin, joten vasta-ainetuotanto pitkäikäisistä plasmasoluista jatkuu tasaisesti. Muistin B-solut ovat CD 27+ ja niillä on vaihteleva CD20:n ekspressio. Munuaisensiirtoehdokkailla tehty tutkimus osoitti, että rituksimabi ei vähentänyt CD27+-muisti-B-solujen tai plasmasolujen määrää pernassa (16). Rituksimabilla hoidetuilla (SLE) potilailla solut, jotka palasivat poistumisen jälkeen, olivat suurelta osin naiiveja B-soluja ja plasmablastit olivat 2,3 kertaa korkeammat kuin lähtötilanteessa (19). Vaikka veressä kiertävien muisti-B-solujen määrä oli pienempi rituksimabihoidon jälkeen, pernan muisti-B-solut näyttävät olevan muuttumattomia ja voivat sitten muuttua plasmablasteiksi, jotka voivat sitten erittää liukoista vasta-ainetta. Tämä havainto selittää, miksi jotkut vasta-aineet katoavat ainakin tilapäisesti rituksimabilla, kun taas toiset eivät. Jos vasta-aine on peräisin pääasiassa lyhytikäisistä plasmasoluista tai plasmablasteista, rituksimabilla on todennäköisemmin vaikutusta; näitä vasta-aineita tuottavat solut, joilla on lyhyt puoliintumisaika, ja ne ovat riippuvaisia ​​B-solujen jatkuvasta lisääntymisestä. Rituksimabi ei vaikuta pitkäikäisten plasmasolujen tuottamiin vasta-aineisiin. Rituksimabi ei vaikuta pernan B-muistisoluihin, joten ne voivat nopeasti uudistaa plasmablasteja ja plasmasoluja muodostaakseen uudelleen solulinjat, jotka tuottavat tiettyjä vasta-aineklooneja. Koska muisti-B-soluista voi tulla vasta-ainetta erittäviä plasmasoluja, on edullista poistaa ne ennen transplantaatiota erittäin herkistyneellä potilaalla.

rATG:n ja rituksimabin yhdistelmän osoitettiin ihmisellä vähentävän B-muistisoluja pernassa (16). Tätä havaintoa ei ole vielä sisällytetty desensitisaatioprotokollaan tai autoimmuunihoitojen protokollaan kirjallisuuskatsauksestamme. Mikään muu hoito ei vähennä tehokkaasti muistin B-soluja ihmisessä, ja se edustaa IND 110875:n uutta näkökohtaa.

Millään aiemmin transplantaatiossa käytetyillä aineilla, mukaan lukien rATG ja rituksimabi, ei ole kykyä estää kypsiä plasmasoluja, kun ne löytävät turvapaikan luuytimestä, ja siksi niillä on vain vähän vaikutusta vasta-ainetuotannon vähentämiseen. Bortetsomibilla, proteasomin estäjällä, jota käytetään multippelin myelooman hoidossa, on kuitenkin kyky tuhota plasmasoluja monien mekanismien kautta.

Proteasomin esto edustaa uutta hoitostrategiaa, koska se tarjoaa keinon tyhjentää plasmasoluja luuytimessä (21, 22). Bortetsomibi on hyväksytty käytettäväksi multippelin myelooman hoidossa, ja myeloomasolujen herkkyys proteasomiestäjille on verrannollinen niiden immunoglobuliinisynteesinopeuteen (22). Plasmasoluilla tiedetään olevan korkeat immunoglobuliinisynteesinopeudet ja bortetsomibihoito vähensi sekä lyhyt- että pitkäikäisiä plasmasoluja yli 60 % pernassa ja 95 % luuytimessä 48 tunnin hoidon jälkeen BALB/c-hiirimallissa. . Bortetsomibi aktivoi laskostumattoman proteiinivasteen (UPR), joka on dokumentoitu lisääntyneenä kaperonien BiP- ja Chop-ekspressiossa, jotka ovat UPR-markkereita. Kirjoittajat päättelivät myös, että anti-apoptoottisen transkriptiotekijän NF-KB:n myöhäinen inhibitio vaikutti myös solukuolemaan. Lupus nefriittihiirimallissa (NZB/W F1-hiiret), joita käsiteltiin bortetsomibilla, dsDNA-spesifiset vasta-aineet vähenivät ei-autoimmuunihiirten alueelle. Seerumin kokonais-IgG-, IgG2a-, IgG3-, IgM- ja IgA-pitoisuudet laskivat kaikki voimakkaasti, mutta IgG1- ja IgG2-pitoisuudet eivät muuttuneet tai muuttuivat vain vähän (21). Kokonais-IgG-pitoisuudet eivät alentuneet enempää kuin 50 %. Kirjoittajat huomauttivat, että äskettäin muodostuneet plasmasolut voivat palata 48 tunnin kuluttua bortetsomibiinjektiosta. Nämä havainnot tukevat johtopäätöstä, että bortetsomibi voi tappaa plasmasoluja ja sillä on terveellinen kliininen vaikutus, mutta muisti B-solut eivät ehdy ja plasmasolut voivat nopeasti toipua ja tuottaa ei-toivottuja vasta-aineita. Bortetsomibin kyky tappaa ei-pahanlaatuisia plasmasoluja on merkittävä löydös, jolla on potentiaalista terapeuttista tehoa transplantaatioissa ja autoimmuunisairauksissa, mutta se ei yksinään pysty vähentämään vasta-aineiden määrää pitkään. Kliiniset havainnot vasta-ainepitoisuuksien vaihtelevista laskuista bortetsomibin käytön yhteydessä voidaan selittää näiden tieteellisen peruskirjallisuuden havaintojen perusteella.

Bortetsomibia on käytetty pelastusstrategiana refraktorisen vasta-ainevälitteisen hylkimisreaktion hoidossa (23–25). In vitro -tutkimus paljasti, että bortetsomibi kykeni indusoimaan apoptoosia munuaissiirteen saajilta aspiroiduissa plasmasoluissa, kun taas rATG, rituksimabi ja IVIG eivät kaikki aiheuttaneet apoptoosia (25). Bortetsomibihoidon pitoisuuksilla, jotka estivät vasta-aineiden tuotannon in vitro, osoitettiin vähentävän merkittävästi 20S-proteasomin kymotrypsiinin kaltaista peptidaasiaktiivisuutta. Kahdelle potilaalle otettiin luuydinbiopsia akuutin humoraalisen hyljinnän aikana, viikko bortetsomibin jälkeen ja vuosi myöhemmin, mikä paljasti, että plasmasolujen allospesifisyyksien kokonaismäärä väheni samoin kuin plasmasolujen kokonaisprosenttiosuus (25). Bortetsomibi ei vähentänyt kaikkia vasta-aineita näillä kahdella potilaalla, ja kokonais-IgG-tasot pysyivät muuttumattomina, mutta tämä tutkimus osoitti, että bortetsomibi voi vähentää plasmasoluja luuytimessä.

Bortetsomibi on tarkoitettu multippelin myelooman hoitoon, jossa pahanlaatuiset plasmasolut tuottavat erittäin aggressiivisia vasta-aineita. Mitä tuottavampi myeloomasolulinja on vasta-aineen valmistuksessa, sitä herkempi proteasomin estämiselle (22). Yllä oleva ei-pahanlaatuisten plasmasolujen kirjallisuus paljastaa myös, että ne ovat alttiita proteasomien estolle bortetsomibilla, mutta useissa tutkimuksissa tietyt immunoglobuliinifraktiot eivät vähentyneet ja immunoglobuliinin kokonaismäärät pysyivät muuttumattomina. Ehkä plasmasolut eivät ole yhtä metabolisesti aktiivisia kuin niiden pahanlaatuiset vastineet. On olemassa näyttöä siitä, että plasmasolut saattavat pystyä vähentämään immunoglobuliinisynteesiä, mikä puolestaan ​​tekisi niistä vähemmän alttiita proteasomaaliselle estämiselle (26). Immunoglobuliinin homeostaasin uudelleentutkimus paljastaa mahdollisen hoidon, joka lisää herkkyyttä bortetsomibille.

Immunoglobuliinin homeostaasin katsotaan olevan suurelta osin seurausta plasmasolutuotannosta ja sitten FcRn-välitteisestä kierrätyksestä endoteelisoluissa. Vasta-aine, joka ei yhdisty FcRn:n kanssa endoteelisolun endosomissa, hajoaa sitten, kun taas vasta-aine, joka yhdistyy, kierrätetään takaisin interstitiaaliseen tilaan (27). Käsitystä, jonka mukaan IgG:llä ei ole negatiivista takaisinkytkentäsilmukkaa plasmasoluun, tukevat koe-eläimistä ja ihmisistä saadut tiedot (28, 29). Kliinikot havaitsevat kuitenkin potilaita, jotka "palautuvat" plasmafereesin jälkeen vasta-ainetasoilla, jotka olivat yhtä korkeita tai korkeampia kuin ennen plasmafereesiä, ja tämä johti johtopäätökseen, että palautesilmukka oli negatiivinen (30, 31). Rebound-ilmiö selitettiin vasta-aineen palautumisena periferialta ja lisääntyneellä FcRn-reseptorien kierrätyksellä (28). Proteiinisynteesin säätely plasmasolussa on saanut uutta huomiota, ja sitä ohjaa monimutkainen takaisinkytkentäsilmukoiden järjestelmä, joka sisältää endoplasmisen retikulumin stressin ja mTOR-signaloinnin (32).

Viimeaikaiset tutkimukset suonensisäisen immunoglobuliinin (IVIG) toiminnan mekanismista tarjoavat lisätietoa mahdollisesta selityksestä negatiiviselle takaisinkytkentäsilmukalle plasmasoluihin. Kliinisen kirjallisuuden IVIG:n uskotaan toimivan useilla tavoilla, mukaan lukien anti-idiotyyppiset vasta-aineet, sytokiinigeenin aktivoitumisen esto, anti-T-solureseptoriaktiivisuus, anti-CD4-aktiivisuus, sytokiinireseptoriantagonistien stimulaatio, komplementin aktiivisuuden estäminen ja Fc-välitteiset vuorovaikutuksia antigeeniä esittelevien solujen kanssa T-soluaktivaation estämiseksi (33). Viimeaikainen työ paljastaa, että nämä mekanismit ovat mahdollisesti virheellisiä. ITP-lapsilla vuonna 1993 tehdyt tutkimukset paljastivat, että Fc-fragmenttien infuusio antoi anti-inflammatorisia ominaisuuksia (34). IVIG:n anti-inflammatoriset ominaisuudet voidaan nyt katsoa johtuvan IgG:n Fc-sialylaatiosta (35-37). Immunoglobuliinit ovat glykoproteiineja ja yksi N-kytketty glykaani löytyy Asn297:stä Fc-domeenissa. Tämä kovalenttisesti sitoutunut kompleksinen glykaani koostuu kaksiantennisesta heptapolysakkaridista, joka sisältää N-asetyyliglukosamiinia ja mannoosia, ja kahdesta terminaalista siaalihappotähdettä (35). Tämän hiilihydraattirakenteen muut modifikaatiot ovat yleisiä, ja yli 30 erilaista glykaania on tunnistettu tästä yhdestä kohdasta ja IgG:n glykosylaatio on pakollista FcyR:n sitoutumiselle. IVIG:n anti-inflammatorinen kokonaisvaikutus riippuu IgG Fc-fragmenttien sialylaatiosta, ja tämä edustaa vain 5 % IgG-poolista. IVIG:n pieni määrä sialyloitua IgG:tä selittää, miksi sen anti-inflammatoriset vaikutukset edellyttävät suuria annoksia, kun taas hypogammaglobulinemian hoitoon tarvitaan paljon pienempiä annoksia. Plasmafereesi, vähentämällä sialyloitua IgG:tä, voi johtaa vasta-ainesynteesin voimistumiseen plasmasoluissa ja tehdä niistä herkempiä bortetsomibille.

Indeksipotilaalla, jota hoidettiin samankaltaisella protokollalla kuin tämä, potilaalla oli tehokas deleetio (< 5000 MFI) kaikista LABScreenin havaitsemista vasta-aineista, mukaan lukien luokan II vasta-aineet, joita ennen tätä oli ollut vaikea poistaa. Käyttämällä paljon tiukempia kriteereitä < 1000 MFI, indeksipotilaalla oli vain yksi vasta-aine yli 1000 bortetsomibihoitovaiheen kolmen syklin lopussa. Potilas oli ainutlaatuinen tapausraporttien joukossa vasta-ainevälitteisen hyljintä- ja herkkyyshoidon hoitoon, koska kaikki potilaan vasta-aineet vähenivät dramaattisesti ja liukoisen vasta-aineen kokonaismäärä laski pisteeseen, jossa potilas tarvitsi IVIG:tä korvaushoitoon. Jos tämä tulos on toistettavissa ja protokollalla on riittävä turvallisuus, näillä tuloksilla voi olla merkittäviä seurauksia elinsiirron ja autoimmuunisairauksien aloilla. Autovasta-ainevälitteisillä sairauksilla voi nyt olla potentiaalia parantua, jos kiihottavien epitooppien immunologinen muisti poistetaan.

On mahdotonta tutkia näitä lääkkeitä tavallisella yksi lääke kerrallaan menetelmällä immunologisen muistin ylimääräisen luonteen vuoksi. Protokollan mahdollinen riski on hyväksyttävä vain, koska on tarpeen kehittää tehokas hoito hengenvaaralliseen tilanteeseen. Tämä protokolla on FDA:n äskettäisessä New England Journal of Medicine -artikkelissa "Development of Novel Combination Therapies" (38) selvittämien kriteerien mukainen. Artikkelissa kuvataan pääasiassa yhdistelmähoitoja syöpätutkimuksissa; Asiakirjan temaattiset osat koskevat kuitenkin IND 110875:tä.