Niet-myeloablatieve allogene stamceltransplantatie van HLA-gematchte niet-verwante donor voor de behandeling van hematologische aandoeningen

Allogene transplantatie en het graft-versus-ziekte-effect In de afgelopen drie decennia is de transplantatie van allogene beenmergtransplantaten naar voren gekomen als een uniek effectieve therapie voor patiënten met hematologische maligniteiten, mergfalensyndromen en andere dodelijke genetische en verworven ziekten van hematopoëse.1-9 Allogene transplantatie resulteert mogelijk in curatieve resultaten voor patiënten met acute leukemie, chronische myeloïde leukemie, aplastische anemie en lymfoïde maligniteiten voor wie standaardtherapieën mogelijk niet effectief zijn. Het antitumoreffect dat wordt gemedieerd door allogene lymfocyten is een essentiële factor bij het elimineren van resterende ziekte na transplantatie en het voorkomen van terugval.10-14 Talrijke observaties bij patiënten die een allogene beenmergtransplantatie ondergingen voor hematologische maligniteiten, hebben overtuigend bewijs aangetoond van een graft-versus-disease (GVD) effect gemedieerd door lymfocyten die aanwezig zijn in het donortransplantaat. Ondersteunend bewijs voor het belang van dit fenomeen omvat: 1) terugvalpercentages van syngene BMT-ontvangers zijn groter dan bij allogene ontvangers; 2) allogene BMT-ontvangers die geen graft-versus-host-ziekte (GVHD) ontwikkelen, hebben een significant hoger terugvalpercentage dan allogene BMT-ontvangers die wel GVHD ontwikkelen; 3) volledige remissies zijn waargenomen bij patiënten met recidiverende ziekte na allogene BMT in combinatie met opflakkeringen van GVHD; 4) ontvangers van T-cel-verarmde BMT, een methode van GVHD-profylaxe, vallen vaker terug dan ontvangers van niet-T-cel-verarmde BMT; en 5) het gebruik van een niet-verwant mergtransplantaat bij zowel niet-T-cel-verarmde als T-cel-verarmde allogene BMT wordt in verband gebracht met een verminderde incidentie van terugval.

Het meest directe bewijs voor de rol van allogene lymfocyten bij het mediëren van een antitumoreffect is dat patiënten die een terugval ervaren na allogene transplantatie, met succes kunnen worden behandeld door de infusie van donorleukocyten.15-22 De Europese ervaring samenvattend, rapporteerden Kolb et al dat de meer dan 80% van de patiënten met CML die terugvallen in de chronische fase na transplantatie een tweede volledige remissie kunnen bereiken na de infusie van donorleukocyteninfusie bij de behandeling van recidiverende CML na transplantatie. Volledige remissies met het gebruik van DLI voor de behandeling van recidiverende acute leukemieën, chronische lymfatische leukemie, myelodysplastische syndromen, multipel myeloom en polycythaemia vera, hoewel lager dan die waargenomen bij CML, zijn goed aangetoond door verschillende groepen. Bovendien is een krachtig graft-versus-ziekte-effect geassocieerd met allogene transplantatie en infusie van donorleukocyten waargenomen bij patiënten met non-Hodgkin-lymfoom en multipel myeloom.23-25 Aldus biedt allogene transplantatie een uniek effectieve benadering voor het uitroeien van hematologische maligniteiten waarbij myeloablatieve therapie resulteert in diepgaande tumorcytoreductie en donorlymfocyten vervolgens minimale resterende ziekte elimineren via immunologische mechanismen.

Beperkingen bij de toepassing van allogene transplantatie Het gebruik van allogene BMT is beperkt door de aanzienlijke aan de behandeling gerelateerde morbiditeit en mortaliteit die met deze procedure gepaard gaan. Patiënten ervaren vaak significante orgaandisfunctie als gevolg van aan het regime gerelateerde toxiciteit. Matige tot ernstige graft-versus-host-ziekte komt voor bij ongeveer 40% van de patiënten die gematchte conventionele transplantaties ondergaan en neemt toe bij oudere patiënten en degenen die niet-gerelateerde of niet-overeenkomende transplantaten krijgen.26-28 Opportunistische infecties als gevolg van immuundisfunctie blijven een belangrijke bron van morbiditeit en mortaliteit, vooral bij oudere patiënten. De toepassing van allogene transplantatie is daarom beperkt tot jongere patiënten met een normale onderliggende orgaanfunctie. Omdat de mediane leeftijd van veel hematologische maligniteiten hoger kan zijn dan 60 jaar, wordt de meerderheid van de patiënten met deze aandoeningen niet beschouwd als kandidaten voor deze procedure.

De moeilijkheid bij het toepassen van allogene transplantatie bij patiënten met hematologische maligniteiten wordt vooral benadrukt bij patiënten met lymfoïde maligniteiten zoals multipel myeloom, chronische lymfatische leukemie en laaggradig lymfoom. Deze aandoeningen zijn ongeneeslijk met standaarddosischemotherapie, maar kunnen een relatief indolent verloop van enkele jaren volgen voordat patiënten een progressieve chemoresistente ziekte ontwikkelen. Allogene transplantatie is in verband gebracht met langdurige ziektevrije overleving in deze omgevingen, maar wordt in verband gebracht met een hoge incidentie van vooraf aan transplantatie gerelateerde mortaliteit. Strategieën om transplantatiegerelateerde toxiciteit te beperken zijn essentieel om de verminderde incidentie van terugval te vertalen in een verbetering van de algehele overleving in deze patiëntenpopulatie.

Niet-myeloablatieve allogene transplantatie Eén benadering om de toxiciteit van allogene transplantatie te beperken, is het gebruik van niet-myeloablatieve regimes voorafgaand aan de infusie van allogene cellen.29-33 Met deze strategie krijgen patiënten een immunosuppressieve therapie die de enting van donorcellen mogelijk maakt zonder de hematopoëse van de patiënt onmiddellijk uit te roeien. Het primaire mechanisme waarmee de onderliggende ziekte wordt uitgeroeid, is niet door chemotherapie-gemedieerde cytoreductie, maar eerder door het donorlymfocyt-gemedieerde graft-versus-tumoreffect. Dientengevolge ervaren patiënten veel minder regime-gerelateerde toxiciteit. Daarom kan de toepassing van deze strategie het gebruik van allogene transplantatie mogelijk maken in ziektesituaties en patiëntenpopulaties waarvoor het in het verleden niet gemakkelijk toepasbaar was.

In de afgelopen jaren is het gebruik van niet-myeloablatieve transplantatie snel uitgebreid. Er zijn verschillende conditioneringsregimes met verminderde intensiteit ontwikkeld, waaronder fludarabine en cyclofosfamide; fludarabine en melfalan; fludarabine, antithymocytglobuline en lage dosis busulfan; en fludarabine en lage dosis TBI. Onderzoekers hebben de haalbaarheid van deze behandelingsbenadering aangetoond, waarbij de meerderheid van de patiënten donortransplantatie, verminderde aan het regime gerelateerde toxiciteit en transplantaat-gemedieerde regressie van de ziekte vertoonde. In sommige onderzoeken vertonen patiënten een periode van gemengd donor/gastheerchimerisme waarin de infusie van donorlymfocyten wordt geassocieerd met het bereiken van volledig donorchimerisme.

Hoewel aan het regime gerelateerde toxiciteit afneemt na verminderde intensieve conditioneringsregimes, blijven graft-versus-host-ziekte en opportunistische infecties een belangrijke bron van morbiditeit en mortaliteit na niet-myeloablatieve allogene transplantatie. De impact van niet-myeloablatieve transplantatie op de immunologische reconstitutie is niet volledig gedefinieerd. Persistentie van gastheerantigeenpresenterende cellen in de post-transplantatieperiode kan de incidentie van GVHD verhogen als gevolg van de presentatie van alloantigenen aan donor-T-cellen. Daarentegen kan resterende cellulaire immuniteit van de gastheer een verbeterde bescherming bieden tegen infectieuze pathogenen en een snellere vorming van donorlymfocyten mogelijk maken. Van belang is dat CMV-infecties gebruikelijk blijven in deze populatie, maar later in de post-transplantatieperiode optreden, kenmerkend na het bereiken van volledig donorchimerisme.34

Niet-myeloablatieve allogene transplantatie in combinatie met CAMPATH-therapie Een benadering om de incidentie van GVHD na niet-myeloablatieve transplantatie te verminderen, is de toevoeging van CAMPATH aan het preparatieve regime om T-cellen uit zowel de ontvanger als het binnenkomende transplantaat te verwijderen.35 CAMPATH-1H (Alemtuzumab) is een recombinant DNA-afgeleid gehumaniseerd monoklonaal antilichaam gericht tegen het celoppervlakglycoproteïne, CD52; geproduceerd in suspensie van zoogdiercellen (ovarium van Chinese hamster).36-39 Campath-1H is geïndiceerd voor de behandeling van B-cel chronische lymfatische leukemie bij patiënten die zijn behandeld met alkylerende middelen en bij wie behandeling met fludarabine heeft gefaald. Campath-1H is gebruikt bij patiënten met auto-immune neutropenie, non-Hodgkin-lymfoom, reumatoïde artritis en vasculitis. Het is ook gebruikt om graft-versus-hostziekte te voorkomen bij patiënten die een stamceltransplantatie ondergaan. GVHD-profylaxe was alleen met ciclosporine A.

Mackinnon et al. onderzochten een niet-myeloablatief conditioneringsregime bij 47 patiënten met hematologische maligniteiten die allogene beenmergstamcellen kregen van gematchte, niet-verwante donoren.40 De meerderheid van de patiënten had kenmerken met een hoog risico, waaronder het mislukken van een eerdere transplantatie (29 personen). Twintig van de transplantaten kwamen niet overeen voor HLA klasse I- en/of klasse II-allelen. Ze voegden CAMPATH-1H toe aan een preparatief regime van fludarabine en melfalan en dienden ofwel door GCSF gemobiliseerde perifere bloedstammen of niet-gemanipuleerd beenmerg van gematchte niet-verwante donoren toe. Primair transplantaatfalen trad op bij slechts 2 van de 44 evalueerbare patiënten (4,5%). Chimerisme-onderzoeken bij 34 patiënten gaven aan dat de meerderheid (85,3%) initieel volledig donorchimerisme bereikte. Slechts 3 patiënten ontwikkelden graad III tot IV acute GVHD en geen enkele patiënt heeft tot nu toe een chronische uitgebreide GVHD ontwikkeld. De geschatte kans op mortaliteit zonder terugval op dag 100 was 14,9% (95% betrouwbaarheidsinterval [BI], 4,7%-25,1%). Met een mediane follow-up van 344 dagen (variërend van 79-830) waren de totale en progressievrije overlevingen na 1 jaar 75,5% (95% BI, 62,8%-88,2%) en 61,5% (95% BI, 46,1%-76,8%), respectievelijk. Vervolgens werd gemeld dat een significante subgroep van patiënten tekenen vertoonde van CMV-reactivering.41 De aanwezigheid van CMV had echter geen negatieve invloed op de overleving. Hoewel de onderzoekers merkten dat er behoefte was aan een langere follow-up van dit cohort, waren ze van mening dat dit voorbereidende regime met in vivo CAMPATH-1H geassocieerd was met duurzame enting en minimale behandelingsgerelateerde toxiciteit.

Immuunherstel na allogene transplantatie Allogene transplantatie wordt in verband gebracht met een periode van immuundisfunctie die kenmerkend aanhoudt gedurende ten minste 1 jaar na de transplantatie.42,43 Immuunherstel is afhankelijk van de reconstitutie van elementen van humorale en cellulaire immuniteit en hun heropvoeding bij de ontvanger van het transplantaat. Het is met name vertraagd bij ontvangers van een niet-verwant of T-cel-verarmd transplantaat. De periode na de transplantatie wordt gekenmerkt door verlaagde niveaus van helper-T-cellen, een geassocieerde inversie van de C4:CD8-ratio en het afzwakken van T-celreacties op mitogene stimuli en recall-antigenen.44-46 Humorale immuundisfunctie wordt geassocieerd met het verlies van beschermende antilichaamniveaus tegen bacteriële en virale pathogenen, verlaagde niveaus van circulerende immunoglobulinen, met name van het IgG2-subtype, en de verminderde complexiteit in het patroon van de herschikking van het immunoglobulinegen.47,48

Dendritische cellen en reconstitutie van het immuunsysteem De aard van het herstel van antigeenpresenterende cellen, zoals dendritische cellen, speelt waarschijnlijk een essentiële rol bij het herstel van posttransplantatie-immuniteit en gastheer/donor-tolerantie. Dendritische cellen (DC) vormen een complex netwerk van antigeenpresenterende cellen die een vitale rol spelen bij de inductie van primaire immuniteit en bij de modulatie van tolerantie.49.50 DC zijn de krachtigste antigeenpresenterende cellen en zijn uniek in staat om primaire immuunresponsen te induceren. tegen nieuwe antigenen door de rijke expressie van co-stimulerende en adhesiemoleculen. DC gegenereerd uit niet-myeloïde afstammingslijnen of in een onrijpe staat kan immuuntolerantie mediëren en T-celreacties richten op een TH2-fenotype. In het perifere bloed zijn verschillende DC-populaties geïdentificeerd die worden onderscheiden door de aanwezigheid van myeloïde (CD11c) of plasmacytoïde (CD123) markers.51,52 DC2 (plasmacytoïde) cellen worden gekenmerkt door expressie van type 2 cytokines en initiëren zo een Th2-respons, terwijl DC1 (myeloïde) cellen Th1 cytokine-respons initiëren. DC geïsoleerd uit patiënten met maligniteit vertonen functionele tekortkomingen die mogelijk bijdragen aan een gebrek aan tumorherkenning door immuniteit van de gastheer. Er is weinig bekend over DC-implantatie of fenotypische en functionele kenmerken na allogene transplantatie. De interacties van DC met effectorpopulaties zijn waarschijnlijk uniek na niet-myeloablatieve conditionering, gezien de aanwezigheid van gemengd donor/ontvanger-chimerisme dat kenmerkend kan zijn voor de post-transplantatieperiode.

In een muizenmodel toonden Shlomchik et al aan dat persistentie van gastheerantigeenpresenterende cellen na transplantatie geassocieerd was met de ontwikkeling van GVHD.53 In dit model kan host-DC die in staat is om kleine histocompatibiliteitsantigenen aan geïnfuseerde donor-T-cellen te presenteren, mogelijk T-celactivering initiëren en een bijbehorende Th-1-cytokinecascade die betrokken is bij de pathogenese van aGVHD. De relatieve niveaus van DC1/DC2-subsets in het hematopoëtische transplantaat correleren sterk met de incidentie van graft-versus-hostziekte en de incidentie van terugval. G-CSF-gemedieerde stengelmobilisatie wordt in verband gebracht met verhoogde niveaus van DC2-populaties.54 In een diermodel was de infusie van splenocyten en beenmerg van met G-CSF behandelde donoren geassocieerd met het ontstaan ​​van een DC2-fenotype en dus met tolerantie.55 In één onderzoek onder patiënten die een allogene transplantatie ondergingen, werd de aanwezigheid van een groter aantal DC2-cellen in het hematopoëtische transplantaat geassocieerd met een afname van GVHD en een toename van terugval en slechtere resultaten.56 De impact van DC-chimerisme, patronen van reconstitutie en aanwezigheid van DC1- en DC2-populaties na niet-myeloablatieve allogene transplantatie is niet goed bestudeerd. Recente studies hebben aangetoond dat CD52 tot expressie wordt gebracht door sommige DC-populaties en suggereren dat CAMPATH-therapie de antigeenpresentatie kan beïnvloeden door uitputting van DC-populaties van de gastheer.57-59 Uitputting van van de gastheer afgeleide DC kan de incidentie van GVHD verminderen, terwijl de aanwezigheid van donor-DC waarschijnlijk essentieel is voor het herstel van cellulaire immuniteit.

In de voorgestelde studie zijn we van plan om de toepassing van een op CAMPATH gebaseerd preparatief regime te onderzoeken bij patiënten met hematologische maligniteiten die een niet-myeloablatieve allogene stamceltransplantatie ondergaan van een niet-verwante donor. Bij de studie zullen patiënten worden betrokken die anders geen kandidaat zouden zijn voor een conventioneel myeloablatief conditioneringsregime vanwege leeftijd of orgaandisfunctie en die geen HLA-gematchte broers of zussen hebben. Het omvat ook patiënten die lijden aan lymfoïde maligniteiten zoals laaggradig lymfoom, CLL en multipel myeloom die een onaanvaardbaar hoge transplantatiegerelateerde mortaliteit hebben ervaren bij conventionele allogene transplantatie. Opname van zowel myeloïde als lymfoïde hematologische maligniteiten in het studiecohort zal de opbouw optimaliseren en zal het vermogen om de studiedoelen na te streven niet beperken. Patronen van implantatie, graft-versus-host-ziekte, immuunreconstitutie en donor/gastheer-chimerisme worden voornamelijk bepaald door het preparatieve regime en de transplantatiestrategie en mogen niet aanzienlijk verschillen binnen het patiëntencohort.

Voor het conditioneringsregime hebben we gekozen voor een tussendosering van cyclofosfamide en fludarabine in een poging de incidentie van transplantaatafstoting te minimaliseren zonder de frequentie van aan de behandeling gerelateerde morbiditeit en mortaliteit te verhogen. Op basis van het werk van MacKinnon et al. zullen we CAMPATH-1H aan het preparatieve regime toevoegen om de incidentie van GVHD verder te verminderen en de inplanting van donorstamcellen te bevorderen. Door dit regime te volgen, zijn circulerende niveaus van CAMPATH enkele weken na de transplantatie aanwezig en kunnen donor-T-cellen overmatig uitputten en DC-populaties uit het donortransplantaat verwijderen. In een poging om de immuunreconstitutie na transplantatie te verbeteren en het risico op infectie en terugval te beperken, hebben we gekozen voor een lagere dosis CAMPATH en zullen we de niveaus op opeenvolgende tijdstippen na transplantatie volgen.

De belangrijkste eindpunten van het onderzoek omvatten het definiëren van: 1) het behandelingsgerelateerde toxiciteitsprofiel en hematopoëtisch herstel na transplantatie 2) de incidentie en ernst van CMV-infectie en acute en chronische GVHD 3) de fenotypische en functionele kenmerken van DC- en T-celpopulaties post-transplantatie; en 4) de patronen van donor/gastheer-chimerisme in DC- en T-celpopulaties en de correlatie ervan met GVHD. Als secundair eindpunt zullen DFS en OS na 1 en 2 jaar worden bepaald.