造血幹細胞移植後のB細胞受容体のVDJ組換え (VReST)

目的と目標

液性免疫系は、重篤な微生物感染に対する防御応答を引き起こすために重要です。 これは高度に特異的な応答であり、病原体上のエピトープを認識するナイーブB細胞クローンが活性化され、クローン的に増殖し、記憶B細胞および抗体産生形質細胞へと分化します。

この応答の特異性は、ナイーブB細胞クローンを作り出すVDJ組み換えに依存しており、それぞれのクローンは、独自の可変領域（V）、多様性領域（D）、および結合領域（J）セグメントを持つ特有のB細胞受容体を有しています。 VDJ組み換えの過程はよく研究されていますが、自家または同種幹細胞移植後のB細胞においてVDJ組み換えがどのように/影響を受けるかは十分に確立されていません。 このような知見は、多くの血液疾患を軽減するために幹細胞移植を必要とする脆弱な患者グループに対して再ワクチン接種を行う戦略の改善に役立つ可能性があります。 ここでは、造血幹細胞移植前後の個人からのサンプルを利用して、VDJ組み換えおよびワクチン抗原に対するクローン応答への影響をより明確に定義します。

背景

幹細胞移植は、患者からほとんどの/すべての造血細胞を除去し、「自己」（自家）またはHLA適合ドナー由来の新しい幹細胞に置き換える処置です。 幹細胞移植が成功すると、新しく健康な造血細胞が出現します。 この処置後、いくつかのワクチンで予防可能な疾患に対する免疫は失われるか、重度に障害され、患者はリスクにさらされます。

移植後、患者は確立されたワクチンスケジュールに従っていくつかの感染症に対するワクチン接種を受けます。 これは、免疫系が「リセット」される状況下でVDJ組み換えを研究する機会を提供します—処置前の状況との比較対照、および自家移植と同種移植の違いを検討します。

欧州白血病感染症会議（ECIL）の推奨に基づく標準化されたワクチンスケジュールがHSCT患者に実施されています。 肺炎球菌感染症、莢膜ヘモフィルスインフルエンザ、破傷風、ジフテリア、ポリオ、百日咳、COVID-19、インフルエンザに対するワクチン接種がすべての人に推奨されています。 患者の希望に応じて、さらなるワクチン接種が考慮される場合があります。

B細胞は液性免疫応答に重要であり、抗原に特異的に応答した後、抗体産生形質細胞および記憶B細胞へと分化します。 液性免疫系に欠陥がある場合や、抗CD20抗体などのB細胞除去薬による治療後には重篤な感染症への感受性が高まることから、一次感染に対する防御におけるこの重要性は容易に明らかです。 さらに、免疫記憶の生成は、同じ病原体による再感染から私たちを保護します。 この応答に極めて重要なのは、ナイーブB細胞クローンのB細胞受容体（BCR）の抗原特異性です。

BCRは、特有の特異性を持つ免疫グロブリン重鎖と軽鎖から構成されています。 特異性はVDJ組み換えによって生み出され、多数のV、D、Jセグメントのうち1つずつが重鎖のVDJ領域に組み合わされ、多数のVおよびJセグメントのうち1つずつが軽鎖に組み合わされます。 これらの組み合わせにより、出現するナイーブB細胞クローンはそれぞれがエピトープを認識する独自の能力を持つことが保証されます。 生成される多様性により、免疫系は遭遇するほぼすべての外来病原体に対してクローン的に応答することができます。 したがって、B細胞のBCRシーケンシングにより、特定の抗原を認識するためにどのV、D、Jセグメントがランダムに組み換えられたかを正確に決定することが可能です。 T細胞は胸腺での成熟後に同様のVDJ組み換え過程を経ます。

幹細胞移植後、T細胞受容体β鎖のVJセグメントは、ドナーと比較して相対的な対称性を持つが複雑さが低下した状態で発達します。 これが、移植後にB細胞がT細胞依存性体細胞高頻度変異を低下させる可能性がある理由を説明するかもしれません。 しかし、自家幹細胞移植または同種ドナー移植後に同様のB細胞クローンのセットが出現するかどうかは十分に理解されていません。 幹細胞移植患者はワクチン接種を受けるため、これにより免疫系の「リセット」前後の抗原特異的VDJ組み換え過程を詳細に研究し、ワクチン接種後の抗原特異的応答と関連付けることが可能になります。 私たちは、これが移植の性質が下流のVDJ組み換えにどのように/影響を与え、免疫認識の能力やパターンの変化をもたらすかについてのさらなる情報を明らかにすると仮説を立てています。

さらに、加齢に伴う液性免疫応答の障害は、Bcl6およびCD39発現に影響を与えるT細胞区画の内的要因ではなく外的要因に依存する可能性があることが示されています。 年齢変動のある同種ドナーからのサンプルの潜在的な利用可能性により、これらの結果をヒトで検証する可能性が生まれます。

プロジェクトの説明

研究構造

これは、幹細胞移植後の患者を追跡する観察コホート研究であり、臨床実践の一部として実施される標準化された確立されたワクチンスケジュール後のB細胞発達を調べます。 ヴェステルボッテンにおける現在のスケジュールのバージョンでは、肺炎球菌、ヘモフィルスインフルエンザ、COVID-19、破傷風、ジフテリア、ポリオ、および百日咳に対するワクチン接種が含まれています。 麻疹、おたふくかぜ、風疹ワクチンは、移植後24ヶ月時点での免疫陰性検査後に接種される場合があります。

サンプリング

i. 免疫抑制薬投与開始前のサンプリング

ii. 幹細胞移植のために入院した時点でのサンプリング

iii. 移植後24ヶ月までの各ワクチン接種時点前のサンプリング

iv. 同種移植の場合、可能であれば関連ドナーのサンプリング（1回）

血液サンプル分析

B細胞の特性評価とVDJシーケンシング

B細胞の抗原特異的同定：確立された方法論を使用して抗原特異的B細胞を検出します。 簡単に説明すると、ビオチンおよび蛍光色素標識SARS-CoV-2タンパク質またはインフルエンザA型ヘマグルチニンタンパク質を利用して、フローサイトメトリーによりワクチン特異的CD19+ CD20+ B細胞を決定します。 胸腺依存性B細胞応答を経た細胞（CD27+IgD-）に焦点を当て、DAFやCD71などの活性化マーカーについて表現型解析を行います。

移植前後のVDJレパートリーの検査については、主にバルクシーケンシングに依存しますが、サンプルを単一細胞シーケンシングに供して、重鎖と軽鎖のペアリングが移植によって影響を受けるかどうかを明らかにする場合があります。 また、B細胞の転写パターンを解明して、幹細胞移植後にBmemまたは形質芽細胞の効率的な確立を積極的に予測する特定のパターンや分子を明らかにすることを目指しています。 転写パターンについては、10x Chromium単一細胞遺伝子発現解析を実施して、最大10,000個のワクチン特異的Bmem細胞から単一細胞トランスクリプトームを提供します。 表現型データとトランスクリプトミクスデータの組み合わせ分析により、幹細胞移植後の「ブースト可能な」免疫記憶の堅牢な確立を予測するバイオマーカーまたは遺伝子発現パターンを特定することが可能になります。