Medfødt donoreffektor Allogen lymfocyttinfusjon etter stamcelletransplantasjon: IDEAL-forsøket (IDEAL)

PROSJEKTBESKRIVELSE FORMÅL: Å adressere hvorvidt transplantasjonsresultater hos pasienter behandlet med HSCT for AML/MDS kan forbedres ved å legge til medfødt donorlymfocyttinfusjon (iDLI) tidlig etter transplantasjon. De primære utfallene er akutt GVHD, tilbakefall og tilbakefallsfri overlevelse etter HSCT.

BAKGRUNN Allogen hematopoietisk stamcelletransplantasjon (HSCT) er en potensiell kurativ behandling for ondartede hematologiske sykdommer. Hovedindikasjonen for HSCT hos voksne er akutt leukemi, etterfulgt av myelodysplastisk syndrom. I HSCT erstattes benmargen og immunsystemet til pasienten med det fra en donor, under en omfattende klinisk prosedyre utført i et høyt spesialisert transplantasjonssenter. Det herdbare prinsippet til HSCT er et immunbasert celle-til-celle-drap av gjenværende leukemiceller mediert av donorceller kalt graft-versus-leukemi (GVL)-effekten.

De grunnleggende prinsippene for HSCT er gitt nedenfor:

Konditioneringsregime Før donortransplantatinfusjon gis et kondisjoneringsregime for å redusere svulstbelastningen og svekke mottakerens immunsystem for å tillate engraftment av donorceller. Betingelsesregimet kan inneholde ulike grader av myeloablasjon avhengig av ønsket grad av immunsuppresjon egnet for sykdommen, pasientens alder og komorbiditet.

Stamcelledonorer og transplantater Stamcelletransplantasjonen hentes oftest fra en HLA-matchet søsken (25 % av pasientene) eller en HLA-matchet urelatert registerdonor.

Graftet fås fra donor enten ved aspirasjon av benmarg eller ved leukaferese (celleseparasjon og fjerning av leukocytter fra gjenværende blod) etter administrering av granulocytt-kolonistimulerende faktor (G-CSF), som mobiliserer stamceller til blodet. Sistnevnte er kjent som et perifert blodstamcelle (PBSC) graft og er den desidert vanligste grafttypen som brukes i dagens epoke.

Graftinnhold og pasientens immunrekonstituering Stamcelletransplantatet inneholder stamceller som etablerer donoravledet hematopoiesis inkludert et funksjonelt immunsystem hos pasienten, men også modne immunceller som er ansvarlige for tidlig eliminering av gjenværende tumorceller gjennom graft-versus-leukemi (GVL) effekt. Immunrekonstitusjon er avhengig av dosen og innholdet i de transplanterte donorcellene, og både graftinnholdet og pasientens immunrekonstitusjon er avgjørende for det totale resultatet av transplantasjonen.

GVL og GVHD GVL-effekten utføres av lymfocytotoksiske donorceller som dreper gjenværende maligne celler hos pasienten. GVL er tradisjonelt mediert av donor αβ T-celler i en immunologisk prosess drevet av HLA-forskjeller mellom individer, dvs. en allogen respons.

Ved akutt graft versus-host-sykdom (GVHD), som også involverer HLA allo-gjenkjenning, angriper donor αβ T-celler det normale vevet i huden, leveren og mage-tarmsystemet til mottakeren, noe som fører til en potensiell dødelig immunsykdom. Akutt GVHD oppstår i løpet av de første 3 månedene etter HSCT, og det kliniske forløpet er svært varierende, fra en mild kurerbar presentasjon til et fullverdig immunanfall, som er dødelig hos 80-90 % av pasientene (fig 2). Akutt GVHD ses hos 40-60 % av pasientene.

Tilbakefall etter HSCT Tilbakefall av hematologisk kreft etter HSCT er en hovedårsak til dødelighet. Hos pasienter med AML/MDS opplever omtrent 30 % sykdomsresidiv etter HSCT. Prognosen hos pasienter med tilbakefall etter HSCT er dyster.

Donorlymfocyttinfusjon For å forhindre tilbakefall eller behandle manifest tilbakefall etter HSCT kan en dose ekstra celler fra de opprinnelige stamcelledonorene, donorlymfocyttinfusjon (DLI), infunderes i pasienten med det formål å starte en fornyet/forsterket GVL-effekt og utrydde gjenværende ondartede celler. Effekten på leukemicellene til konvensjonell DLI, som hovedsakelig inneholder TCR αβ-celler fra giveren, er imidlertid usikker og begrenset av risikoen for dødelig GVHD, hvorfor nye metoder for DLI stadig er under utvikling.

Naturlige drepeceller og T-cellereseptor γδ-celler I løpet av de siste årene har naturlige dreperceller (NK) og T-cellereseptor (TCR) γδ-celler, også kalt medfødte effektorceller, vist seg i stand til å eliminere kreftceller og derved bidra til GVL- effekt i HSCT. NK-celler er medfødte lymfocytter, som utgjør omtrent 10 % av alle lymfocytter, og har til hensikt å utrydde "stressede", ondartede og virusinfiserte celler. De er i stand til å lysere og eliminere tumorceller av leukemi gjennom aktiverende reseptorer fra den naturlige morderfamilien (NK) og den naturlige cytotoksisitetsreseptorfamilien (NCR) uavhengig av HLA-forskjeller.

T-celler av TCR αβ-typen (CD4 og CD8 T-celler) utgjør majoriteten av alle sirkulerende T-celler og lymfocytter generelt. TCR γδ-celler er en undergruppe av T-celler, forskjellig fra αβ T-celler, som utgjør omtrent 5 % av alle T-celler. Repertoaret av TCR γδ-cellefunksjoner kombinerer trekk ved det adoptive immunsystemet med medfødte lignende responser. De er involvert i kontroll av betennelse, bekjempelse av patogener og opprettholdelse av toleranse mot selvantigener. TCR γδ er også i stand til å gjenkjenne tumorceller gjennom deres TCR og aktivere reseptorer som deles med NK-celler (f. NKG2D) og deres antitumoreffekter blir stadig mer dokumentert mot leukemiceller. NK- og TCR γδ-cellegjenkjenning er uavhengig av HLA-forskjeller, noe som gjør deres bidrag til GVHD mindre sannsynlig, og deres immunregulerende egenskaper kan faktisk beskytte mot GVHD. Disse medfødte effektorcellene har derfor potensial til å mediere GVL uten GVHD i HSCT-innstillingen.

Resultater fra forskergruppen til etterforskerne:

Under denne hypotesen gjennomførte vår gruppe en prospektiv klinisk studie gjennom 2015-2018 som undersøkte konsentrasjoner av NK- og TCR γδ-celler i stamcelletransplantasjoner og under immunrekonstitusjon tidlig etter transplantasjon og assosierte disse med pasientutfall i form av GVHD, tilbakefall og tilbakefallsfrie overlevelse. Resultatene viste at pasienter transplantert med høye doser NK-celler i transplantatet og høye konsentrasjoner av NK-celler i perifert blod tidlig etter transplantasjon (dag 28 og 56) hadde signifikant forbedret tilbakefallsfri overlevelse sammenlignet med pasienter med lave transplantasjonsdoser og tidlig post- transplantasjonskonsentrasjoner av NK-celler. Når det gjelder TCR γδ-celler, har pasienter med høy konsentrasjon av TCR γδ-celler i perifert blod tidlig (dag 28 og 56) etter transplantasjon signifikant mindre GVHD og mindre tilbakefall, noe som resulterer i forbedret total overlevelse og tilbakefallsfri overlevelse sammenlignet med pasienter med lav post-transplantasjon TCR γδ cellekonsentrasjoner.

Basert på disse resultatene, og eksisterende litteratur, er målet med denne studien infusjon av en medfødt DLI (iDLI) som inneholder renset NK- og TCR γδ-celle fra den opprinnelige stamcelledonoren tidlig etter HSCT. Den forventede effekten av ytterligere celleterapi med disse medfødte effektorcellene under tidlig immunrekonstitusjon er reduserte tilbakefall samt GVHD-rater og dermed forbedrede resultater etter HSCT hos AML/MDS-pasienter.

Prosedyre Dette er et samarbeidsprosjekt mellom Benmargstransplantasjonsenheten ved Hematologisk avdeling og Klinisk Immunologisk avdeling ved Rigshospitalet, Københavns Universitetssykehus.

Cirka 60 pasienter per år mottar PBSC-HSCT for diagnosene AML eller MDS ved vårt senter. Én av fire pasienter har et HLA-identisk søsken mens de resterende pasientene mottar stamcelletransplantasjoner fra matchede urelaterte givere fra internasjonale donorregistre. For denne studien vil genetisk randomisering bli brukt slik at pasienter med HLA-identiske søsken vil bli inkludert for intervensjon mens pasienter med ubeslektede donorer som mottar en standard-HSCT vil bli inkludert i kontrollgruppen. Bakgrunnen for designet er givertilgjengelighet; kun søskengivere kan rekrutteres til å donere iDLI. Med en estimert rekrutteringsrate på ca. 85 %, forventes 13-15 pasient/donor-par i intervensjonsgruppen å bli registrert per år over totalt tre år, noe som gir totalt 39-45 par. I en tidligere prospektiv studie oppnådde etterforskerne en rekrutteringsrate på 97 %. Historisk sett ble en høyere forekomst av GVHD observert i transplantasjoner med en ikke-relatert donor, men på grunn av mer presis HLA-typing og bedre protokoller for immunsuppresjon, er GVHD og tilbakefallsforekomst i dag sammenlignbare mellom relaterte og urelaterte transplantasjoner. Slik er det også ved transplantasjonssenteret på Rigshospitalet, som tidligere publisert6.

For intervensjon:

Donorer vil gjennomgå helsescreening ved celleterapianlegget, avdeling for klinisk immunologi, innen 30 dager før donasjon (standard prosedyre). Dag 7 før HSCT: Start av kondisjoneringsregimet som forbereder pasienten for HSCT (standardprosedyre) Dag 5 før HSCT: Start av G-CSF-stimulering av donor for å mobilisere stamceller for leukaferese (standardprosedyre).

Donorleukaferese og graftinfusjon til pasientene, kalt dag 0 av HSCT (standard prosedyre) Dag 14 etter HSCT: donorleukaferese (uten forutgående G-CSF-stimulering), produktmanipulasjon og transfusjon av iDLI til pasienten (intervensjon).

Kontrollgruppe: Standard HSCT-prosedyre som beskrevet ovenfor hos pasienter som får transplantasjoner fra ubeslektede givere.

Prosedyre for modifisert DLI = iDLI:

Hvite blodceller oppnås fra giveren ved leukaferese ved bruk av Spectra Optia Apheresis. System (Terumo BCT) ved Blodbankenheten, Avdeling for klinisk immunologi, Rigshospitalet. Rensing av medfødte effektorceller utføres ved TCRαβ/CD19-utarming av det ferske leukafereseproduktet med CliniMACS Prodigy System (Miltenyi Biotec). Denne prosedyren fjerner TCRαβ T-celler sammen med B-celler (CD19-positive celler) som gir et celleprodukt anriket på NK-celler og TCR γδ-celler og brukes rutinemessig ved Rigshospitalet for prosedyrer involvert i pediatriske transplantasjoner.

Den tiltenkte dosen av høstede celler er 108 lymfocytter/kg, noe som resulterer i forventede celledoser på 107 NK-celler/kg og 1-5 x106 TCR γδ-celler/kg etter uttømmingen. iDLI-produktet infunderes ferskt til pasienten ved Hematologisk avdeling kort tid etter uttømmingsprosedyren.

Immunfenotyping:

Immunfenotyping av iDLI-produktet samt det originale stamcelletransplantatet vil bli utført ved hjelp av et høyt standardisert kundedesignet frysetørket flowcytometripanel (DuraClone-produkt fra Beckman Coulter) utviklet og rutinemessig brukt for immunfunksjonsovervåking ved Institutt for klinisk immunologi. To rør vil bli inkludert for detaljert lymfocytt-fenotyping i denne studien.

Rør 1 inkluderer markører for totale T-celler (CD3, CD4, CD8), NK-cellesubtyper (CD16, CD56), B-celler (CD19) og monocytter (CD14). Rør 2 inkluderer markører for totale TCR α/β-celler, totale TCR γ/δ-celler, de to viktigste TCR γ/δ-subtypene (TCR Vδ1, TCR Vδ2) og TCR γ/δ-celleaktiveringsmarkører (HLA-DR, CD8, CD8beta ).

Det samme panelet vil bli brukt for karakterisering av immunrekonstitusjon i perifere blodprøver hos pasienter på dagen for iDLI-infusjon og 14 og 21 dager etterpå (dvs. dag 14, 28 og 56 etter transplantasjon. Levedyktige celler vil bli kryokonservert for senere funksjonelle studier.

Datahåndteringsplan Kliniske data om pasient- og transplantasjonsutfall vil bli hentet fra den kliniske transplantasjonsdatabasen (IBMTR 2019) som ligger og administreres ved transplantasjonsenheten, Hematologisk avdeling. Flowcytometridata fra karakterisering av iDLI-produkter, stamcelletransplantasjoner og pasientens immunrekonstituering vil bli innhentet fra Institutt for klinisk immunologi og behandlet av passende analyseprogramvare (Kaluza, Flow Cytometry Analysis Software, Beckman Coulter). Kliniske data og laboratoriedata vil bli satt sammen, strukturert og behandlet i SPSS (SPSS® Statistics, IBM) som sammen med R (The R Project for Statistical Computing, www.r-project.org) vil bli brukt til statistiske analyser. Alle data vil bli lagret på Rigshospitalet, Københavns Universitetssykehus i henhold til databeskyttelsesreglene til Datatilsynet.

Statistiske analyser Den kumulative forekomsten av akutt GVHD og tilbakefall hos pasienter behandlet med iDLI sammenlignet med pasienter som får en standard HSCT vil bli sammenlignet med Grays konkurrerende risikoanalyse. Tilbakefallsfri overlevelse mellom de to gruppene vil bli sammenlignet ved bruk av Kaplan Meier overlevelsesanalyse og Cox proporsjonale faremodeller. Celledoser og immunfenotyping av iDLI og originale stamcelletransplantasjoner og cellekonsentrasjoner og fenotyping under pasientens immunrekonstitusjon vil bli lagt inn ved hjelp av beskrivende statistikk. SPSS (SPSS® Statistics, IBM) og R (The R Project for Statistical Computing, www.r-project.org) vil bli brukt for statistisk databehandling.

Kraft Basert på resultater fra tidligere studie fra etterforskernes forskningsgruppe som beskriver GVHD, tilbakefall og tilbakefallsfri overlevelse hos pasienter med høye versus lave doser av NK/TCR γδ-celler i transplanterte transplantater og under tidlig immunrekonstitusjon. Etterforskerne forventer en reduksjon i forekomsten av tilbakefall fra 30 % til 5 % og en reduksjon i forekomsten av akutt GVHD fra 50 % til 20 %. Med genetisk randomisering vil pasienter med HLA-identiske søsken inkluderes for intervensjon mens pasienter med urelaterte donorer som mottar en standard-HSCT vil bli inkludert som kontroller. Testet på et signifikansnivå på 0,05 med en potens på 80 % (beta 0,2) er en prøvestørrelse på 35-38 pasienter i hver gruppe passende for studien.