심장 이식 후보자를 위한 다중 약물 탈감작 프로토콜

HLA 동종항체가 있는 이식 후보는 항체 매개 거부(AMR), 이식 실패 및 급성 거부의 위험이 높습니다(1,2). 심장 이식에서 이러한 합병증은 사망으로 이어집니다. 50% 계산된 패널 반응성 항체(CPRA) 역치는 국제 심장 및 폐 이식 학회(3)의 합의 진술에서 선택됩니다. 이 값은 자의적이지만 경험이 풍부하고 평판이 좋은 심장 이식 센터 사이에서 수용된 의견의 일치를 나타냅니다.

이러한 환자들이 이식되는 것을 막는 동종항체는 적응 면역 체계와 면역학적 기억의 결과입니다. 면역학적 기억은 항원이 이전 노출 후 유기체에서 완전히 제거되었을 때 항원의 두 번째 노출에 대해 더 빠르고 강력하며 더 구체적인 반응을 제공하는 면역 체계의 능력으로 정의됩니다.

면역학적 기억과 관련된 3가지 주요 세포주가 있습니다: 기억 T 세포, 기억 B 세포 및 형질 세포, 항원이 제거되면 모두 생존할 수 있습니다(4). B 세포는 작은 용해성 항원과 큰 항원 모두에 대한 반응을 일으킬 수 있습니다(5). 일단 B 세포가 활성화되면 수명이 짧은 형질 세포가 되어 면역글로불린 M(IgM), 항체를 생성하거나 친화성 성숙 및 이소형 전환을 통해 체세포 과돌연변이를 겪을 수 있는 배 중심으로 들어갈 수 있습니다. 그런 다음 B 세포는 수명이 긴 형질 세포로 분화할 수 있고 골수 적소를 놓고 경쟁하거나 기억 B 세포가 될 수 있습니다(4-8).

기억 T 세포는 평생 지속될 수 있으며 중앙 기억 T 세포(TCM)로 이차 림프 ​​기관(SLO) 사이를 재순환하거나 효과기 기억 T 세포(TEM)로 말초 조직에서 재순환할 수 있습니다(4,9). 동족 항원을 만나면 빠르게 증식하여 이펙터 T 세포로 분화할 수 있습니다.

기억 B 세포는 천천히 증식하고 SLO에서 재순환하며 수십 년 동안 지속되며 백시니아(천연두)에 대한 기억 B 세포는 50년 이상 생존하는 것으로 알려져 있습니다(9). 그들은 일반적으로 CD27의 존재와 두 번째 항원 공격에 의해 식별됩니다. 기억 B 세포는 빠르게 증식한 다음 새로운 형질 세포로 분화할 수 있습니다(10). 이 현상은 주어진 항원에 대한 항체를 생성하는 형질 세포를 보충하기 위한 중복 시스템 또는 "배열"을 제공합니다.

형질 세포는 동종항체를 능동적으로 생산할 수 있는 고도로 분화되고 특이적인 세포입니다. 수명이 짧은 형질 세포와 수명이 긴 형질 세포의 두 집단이 있습니다(8). 수명이 긴 형질 세포는 평생 지속될 수 있으며 항원 자극 후 1주일 이내에 나타날 수 있습니다(6,7). 신장 이식 수혜자의 핵심 생검에서 급성 거부 반응 동안 B 세포, 기억 B 세포, 형질모세포 및 형질 세포가 모두 확인되었습니다(11). 형질 세포는 말단 분화되어 있으므로 증식할 수 없습니다. 골수에는 이를 지원하기 위해 존재하는 간질 세포의 수에 따라 한정된 수의 생존 틈새(109)가 있습니다. 골수에서 성역을 찾지 못하거나 성역을 상실한 형질 세포는 아마도 초당 10,000에서 20,000개의 항체 복제본을 생성할 수 있는 세포의 강력한 대사 요구로 인해 며칠 동안만 지속됩니다(12). 형질 세포는 현재 항체 합성을 억제하는 음성 피드백 루프가 없는 것으로 생각됩니다. 형질 세포는 면역 수용체 티로신 기반 억제 모티프(ITIM)에 결합된 FcγRIIB 수용체를 갖는 것으로 입증되었습니다(13). FcγRIIB 수용체는 저친화성 수용체이며 단량체 면역글로불린 G(IgG)에 결합할 수 없습니다. 면역글로불린의 항상성은 주로 내피 세포의 책임인 것으로 생각됩니다(14). 일단 항체가 생성되면, 내피 세포는 리소좀 분해에 의해 순환하는 항체를 제거하거나 Fc 수용체 신생아(FcRn) 의존성 메커니즘을 통해 항체를 다시 혈장으로 재순환시킬 수 있습니다.

주어진 항원과의 만남에 대한 기억을 제거하기 위한 성공적인 계획은 세 가지 개별 시스템 또는 "배열"을 다루어야 합니다. 유해한 항체를 제거한 다음 새로운 유리한 항체를 생성할 수 있는 면역학적 기억의 제거는 이식 및 자가면역 분야에서 상당한 발전이 될 것입니다. IND 110875에 사용된 약물을 검토하면 다른 모든 프로토콜이 실패한 경우 이 프로토콜이 성공할 수 있는 이유를 설명할 수 있습니다.

토끼 항흉선세포 글로불린(RATG)은 항T 세포 특성을 가지고 있으며 특히 기억 T 세포 표면 항원에 대한 활성을 가지고 있어 말초 혈액에서 보체 매개 T 세포 사멸과 비장 및 림프절에서 세포 사멸을 유발합니다(15). RATG는 CD27, CD38, HLA-DR에 대한 항체를 가지고 있으며 in vitro 및 in vivo에서 항기억 B 세포 특성을 입증했습니다(15-17). rATG와 rituximab의 병용은 달리 성공하지 못한 탈감작 시험에서 환자의 비장에서 CD27 양성 B 세포를 감소시켰습니다(16).

항 CD20 단클론 항체인 Rituximab은 B 세포에 대해 강력한 활성을 가지며 순환계에서 5-7개월 동안 B 세포를 고갈시킵니다. 그러나 B 세포가 형질 세포로 분화함에 따라 CD20 표면 마커는 하향 조절되며 그에 수반되는 리툭시맙에 대한 민감도 손실이 발생합니다(18). Rituximab은 다양한 자가면역 질환에 사용되었습니다(19,20). 많은 항체는 영향을 받지 않는 반면 다른 항체는 일정 기간 동안 감소합니다. 수명이 짧은 형질 세포는 3일의 짧은 반감기 후에 이를 대체할 B 세포의 준비 공급이 없기 때문에 감소할 수 있습니다. 리툭시맙을 사용한 전신성 홍반성 루푸스(SLE) 연구에서; 유세포분석 및 자가항체 특이성 연구에서 Ro52, La44 및 홍역에 대한 항체는 감소하지 않았지만 dsDNA 및 C1q에 대한 항체는 감소한 것으로 나타났습니다(19). 면역글로불린의 전체 양은 변하지 않았습니다. 형질 세포는 항-CD20에 의해 영향을 받지 않으므로 수명이 긴 형질 세포로부터의 항체 생산은 줄어들지 않고 계속됩니다. 기억 B 세포는 CD 27+이며 CD20의 다양한 발현을 가지고 있습니다. 탈감작 신장 이식 후보에 대한 연구에서 리툭시맙이 비장에서 CD27+ 기억 B 세포 또는 형질 세포의 수를 감소시키지 않는 것으로 나타났습니다(16). Rituximab으로 치료받은 (SLE) 환자에서 고갈 후 회복된 세포는 대체로 순진한 B 세포였으며 형질모세포는 기준선보다 2.3배 더 높았습니다(19). 혈액에서 순환하는 기억 B 세포는 리툭시맙 요법 후에 더 낮았지만, 비장에 있는 기억 B 세포는 영향을 받지 않은 것으로 보이며 이후 가용성 항체를 분비할 수 있는 형질모세포로 변형될 수 있습니다. 이 관찰은 리툭시맙으로 적어도 일시적으로 일부 항체가 사라지는 반면 다른 항체는 그렇지 않은 이유를 설명합니다. 항체가 주로 수명이 짧은 형질 세포 또는 형질모세포에서 나오는 경우 리툭시맙이 효과를 나타낼 가능성이 더 큽니다. 이러한 항체는 반감기가 짧은 세포에서 생성되며 B 세포의 지속적인 증식에 의존합니다. 수명이 긴 형질 세포에 의해 생성된 항체는 리툭시맙의 영향을 받지 않습니다. Rituximab은 비장의 기억 B 세포에 영향을 미치지 않으므로 형질모세포와 형질 세포를 빠르게 재형성하여 특정 항체 클론을 생산하는 세포주를 재구성할 수 있습니다. 기억 B세포는 항체를 분비하는 형질세포가 될 수 있기 때문에 고도로 민감한 환자에서는 이식 전에 제거하는 것이 유리하다.

rATG와 rituximab의 조합은 인간의 비장에서 기억 B 세포를 감소시키는 것으로 나타났습니다(16). 이 발견은 문헌 검토에서 아직 탈감작 프로토콜이나 자가면역 요법 프로토콜에 통합되지 않았습니다. 다른 치료법은 인간의 기억 B 세포를 효과적으로 감소시키지 않으며 IND 110875의 새로운 측면을 나타냅니다.

rATG 및 리툭시맙을 포함하여 이전에 이식에 사용된 어떤 제제도 골수에서 피난처를 찾으면 성숙한 형질 세포를 억제하는 능력이 없으므로 항체 생성 감소에 거의 영향을 미치지 않습니다. 그러나 다발성 골수종 치료에 사용되는 프로테아좀 억제제인 ​​보르테조밉은 많은 메커니즘을 통해 형질 세포를 고갈시키는 능력이 있습니다.

프로테아좀 억제는 골수 내에서 형질 세포를 고갈시키는 수단을 제공하기 때문에 새로운 치료 전략을 나타냅니다(21,22). Bortezomib은 다발성 골수종 치료에 사용하도록 승인되었으며 프로테아좀 억제제에 대한 골수종 세포의 민감도는 면역글로불린 합성률에 비례합니다(22). 형질 세포는 면역글로불린 합성률이 높은 것으로 알려져 있으며 보르테조밉으로 치료하면 BALB/c 마우스 모델에서 48시간 처리 후 단기 및 장수 형질 세포 모두 비장에서 60% 이상, 골수에서 95% 이상 고갈되었습니다. . 보르테조밉은 UPR 마커인 샤페론 BiP 및 Chop의 발현 증가로 기록된 UPR(unfolded protein response)을 활성화했습니다. 저자는 또한 항-아폽토시스 전사 인자 NF-κB의 늦은 억제가 또한 세포 사멸에 기여한다고 결론지었습니다. 보르테조밉으로 치료한 루푸스 신염 마우스 모델(NZB/W F1 마우스)에서 dsDNA 특이 항체가 비자기면역 마우스 범위로 감소했습니다. 총 혈청 IgG, IgG2a, IgG3, IgM 및 IgA 농도는 모두 크게 감소했지만 IgG1 및 IgG2 농도는 변경되지 않았거나 약간만 변경되었습니다(21). 총 IgG 농도는 50% 이상 감소하지 않았습니다. 저자는 새로 형성된 형질 세포가 보르테조밉 주사 후 48시간까지 회복될 수 있다고 언급했습니다. 이러한 결과는 보르테조밉이 형질 세포를 죽일 수 있고 유익한 임상 효과가 있지만 기억 B 세포가 고갈되지 않고 형질 세포가 빠르게 회복하여 원치 않는 항체를 생성할 수 있다는 결론을 뒷받침합니다. 비악성 형질 세포를 죽이는 보르테조밉의 능력은 이식 및 자가면역 질환에서 잠재적인 치료 효능이 있는 주요 발견을 나타내지만, 그 자체로는 항체가 오래 지속되는 감소가 불가능합니다. 보르테조밉을 사용한 항체 수치의 다양한 감소에 대한 임상적 발견은 기초 과학 문헌의 이러한 발견에서 설명할 수 있습니다.

Bortezomib은 난치성 항체 매개 거부반응의 치료를 위한 구조 전략으로 사용되었습니다(23-25). 체외 연구에서 bortezomib은 신장 이식 수용자로부터 흡인된 형질 세포에서 세포자멸사를 유도할 수 있는 반면 rATG, rituximab 및 IVIG는 모두 세포자멸사를 유발하지 못하는 것으로 나타났습니다(25). 체외에서 항체 생성을 차단하는 농도의 보르테조밉으로 처리한 결과 20S 프로테아좀 키모트립신 유사 펩티다아제 활성이 상당히 감소하는 것으로 나타났습니다. 2명의 환자는 급성 체액성 거부반응 동안 골수 생검을 받았고, 보르테조밉 사용 1주 후와 1년 후 혈장 세포 동종특이성의 총 수가 형질 세포의 총 비율과 마찬가지로 감소한 것으로 나타났습니다(25). 이 두 환자에서 모든 항체가 보르테조밉에 의해 감소된 것은 아니며 총 IgG 수치는 변하지 않았지만 이 연구는 보르테조밉이 골수에서 형질 세포를 감소시킬 수 있음을 보여주었습니다.

보르테조밉은 악성 형질 세포가 항체 생성에 매우 공격적인 다발성 골수종에 사용됩니다. 골수종 세포주가 항체를 만드는 데 더 생산적일수록 프로테아좀 억제에 더 민감합니다(22). 비악성 형질 세포에 대한 위의 문헌은 또한 이들이 보르테조밉으로 프로테아좀 억제에 민감하다는 것을 보여주지만, 많은 연구에서 특정 면역글로불린 분율이 감소하지 않았고 면역글로불린의 전체 양이 변하지 않았습니다. 아마도 형질 세포는 악성 세포만큼 대사적으로 활성적이지 않을 것입니다. 형질 세포가 면역글로불린 합성을 감소시킬 수 있고 이는 프로테아좀 억제에 덜 민감하게 만들 수 있다는 증거가 있습니다(26). 면역글로불린 항상성에 대한 재검토 결과 보르테조밉에 대한 감수성을 증가시키는 잠재적인 치료법이 밝혀졌습니다.

면역글로불린 항상성은 주로 형질 세포 생산과 내피 세포에서 FcRn 매개 재순환의 결과로 느껴집니다. 내피 세포의 엔도솜에서 FcRn과 결합하지 않는 항체는 분해되는 반면 결합하는 항체는 간질 공간으로 다시 재활용됩니다(27). IgG가 형질 세포에 대한 음성 피드백 루프를 갖지 않는다는 개념은 실험 동물 및 인간의 데이터에 의해 뒷받침됩니다(28,29). 그러나 임상의는 혈장분리반출술 이전보다 높거나 더 높은 항체 수준으로 혈장분리반출술 후 "반동"하는 환자를 관찰하고 이로 인해 음성 피드백 루프가 있다는 결론을 내렸습니다(30,31). 리바운드 현상은 FcRn 수용체에 의한 항체의 주변부 복귀 및 증가된 재활용으로 설명되었습니다(28). 형질 세포에서 단백질 합성의 조절은 새로운 관심을 받았으며 소포체 스트레스 및 mTOR 신호 전달을 포함하는 복잡한 피드백 루프 시스템에 의해 제어됩니다(32).

정맥내 면역글로불린, IVIG, 기능의 메커니즘에 대한 최근 조사는 형질 세포에 대한 음성 피드백 루프에 대한 가능한 설명에 대한 추가 통찰력을 제공합니다. 임상 문헌에서 IVIG는 항이디오타입 항체, 사이토카인 유전자 활성화 억제, 항T 세포 수용체 활성, 항CD4 활성, 사이토카인 수용체 길항제 자극, 보체 활성 억제 및 Fc 매개 T 세포 활성화를 차단하기 위한 항원 제시 세포와의 상호작용(33). 최근 연구는 이러한 메커니즘이 잘못되었을 가능성이 있음을 보여줍니다. 1993년에 ITP가 있는 어린이에 대한 연구에서 Fc 단편의 주입이 항염증 특성을 제공한다는 것이 밝혀졌습니다(34). IVIG의 항염증 특성은 이제 IgG의 Fc 시알화에 기인할 수 있습니다(35-37). 면역글로불린은 당단백질이며 단일 N-연결 글리칸은 Fc 도메인의 Asn297에서 발견됩니다. 이 공유 결합 복합 글리칸은 N-아세틸글루코사민과 만노스 및 두 개의 말단 시알산 잔기를 함유하는 바이안테나형 헵타다당류로 구성됩니다(35). 이 탄수화물 구조의 추가 변형이 일반적이며 30개 이상의 다른 글리칸이 이 한 부위에서 확인되었으며 IgG의 글리코실화는 FcγR 결합에 필수적입니다. IVIG의 총 항염증 활성은 IgG Fc 단편의 시알화에 따라 달라지며 이는 IgG 풀의 5%에 불과합니다. IVIG의 소량의 sialylated IgG는 저감마글로불린혈증을 치료하기 위해 훨씬 더 적은 용량이 필요한 반면 항염증 효과에는 많은 용량이 필요한 이유를 설명합니다. 시알화된 IgG를 감소시키는 혈장분리반출술은 형질 세포에서 항체 합성의 상향 조절을 유도하여 보르테조밉에 더 민감하게 만들 수 있습니다.

이와 유사한 프로토콜로 치료받은 지표 환자는 이전에 제거하기 어려웠던 클래스 II 항체를 포함하여 LABScreen에서 탐지한 모든 항체를 효과적으로 제거했습니다(< 5000MFI). < 1000 MFI라는 훨씬 더 엄격한 기준을 사용하여 지표 환자는 보르테조밉 치료 단계의 3주기가 끝날 때 1000이 넘는 항체가 하나만 남았습니다. 이 환자는 환자의 모든 항체가 극적으로 감소하고 수용성 항체의 총량이 환자가 대체 요법을 위해 IVIG를 필요로 하는 지점까지 감소했다는 점에서 항체 매개 거부 및 탈감작 요법에 대한 요법의 사례 보고 중에서 독특했습니다. 이 결과가 재현 가능하고 프로토콜에 충분한 안전성이 있는 경우 이러한 결과는 이식 및 자가 면역 질환 분야에서 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 자가항체 매개 질병은 이제 유발 에피토프의 면역학적 기억이 지워지면 치료 가능성이 있습니다.

면역학적 기억의 중복 특성을 감안할 때 일반적인 한 번에 한 가지 방법으로 이러한 약물을 연구하는 것은 불가능합니다. 프로토콜의 잠재적 위험은 생명을 위협하는 상황에 대한 효과적인 치료법을 개발해야 하기 때문에 허용됩니다. 이 프로토콜은 최근 New England Journal of Medicine 기사 "Development of Novel Combination Therapies"(38)에서 FDA가 밝힌 기준과 일치합니다. 이 기사는 주로 암 실험을 위한 병용 요법을 설명합니다. 그러나 문서의 주제 구성 요소는 IND 110875에 적용됩니다.