Protokół odczulania wielolekowego dla kandydatów do przeszczepu serca

Kandydaci do przeszczepu z alloprzeciwciałami HLA są narażeni na wysokie ryzyko odrzucenia za pośrednictwem przeciwciał (AMR), niepowodzenia przeszczepu i ostrego odrzucenia (1,2). W transplantacji serca powikłania te prowadzą do śmierci. Próg 50% obliczonego panelu reaktywnego przeciwciała, CPRA, jest wybierany z konsensusu Międzynarodowego Towarzystwa Transplantacji Serca i Płuc (3). Ta wartość jest co prawda arbitralna, ale reprezentuje konsensus akceptowanej opinii wśród doświadczonych i renomowanych ośrodków transplantacji serca.

Alloprzeciwciała, które uniemożliwiają przeszczepienie tych pacjentów, są wynikiem adaptacyjnego układu odpornościowego i pamięci immunologicznej. Pamięć immunologiczna jest definiowana jako zdolność układu odpornościowego do zapewnienia szybszej, silniejszej i bardziej swoistej odpowiedzi na drugą ekspozycję na antygen, gdy antygen został całkowicie usunięty z organizmu po poprzedniej ekspozycji.

Istnieją trzy główne linie komórkowe zaangażowane w pamięć immunologiczną: limfocyty T pamięci, limfocyty B pamięci i komórki plazmatyczne, z których wszystkie mogą przetrwać po wyeliminowaniu antygenu (4). Komórki B mogą generować odpowiedzi zarówno na małe rozpuszczalne antygeny, jak i na duże antygeny (5). Gdy komórka B zostanie aktywowana, może stać się krótko żyjącą komórką plazmatyczną i wytwarzać immunoglobulinę M (IgM), przeciwciała lub może wejść do centrum rozmnażania, gdzie może przejść hipermutację somatyczną z dojrzewaniem powinowactwa i zmianą izotypów. Komórka B może następnie różnicować się w długo żyjącą komórkę plazmatyczną i konkurować o niszę w szpiku kostnym lub może stać się komórką B pamięci (4-8).

Komórki T pamięci mogą trwać przez całe życie i mogą krążyć między wtórnymi narządami limfoidalnymi (SLO) jako centralne komórki T pamięci (TCM) lub w tkankach obwodowych jako efektorowe komórki T pamięci (TEM) (4,9). Po napotkaniu pokrewnego antygenu mogą szybko proliferować i różnicować się w efektorowe komórki T.

Komórki B pamięci powoli namnażają się i recyrkulują w SLO, trwają tam przez dziesięciolecia, a odnotowano, że komórki B pamięci wirusa krowianki (ospy) przeżywają ponad 50 lat (9). Są one powszechnie identyfikowane przez obecność CD27 i po drugiej prowokacji antygenowej; komórki B pamięci mogą szybko się rozmnażać, a następnie różnicować w nowe komórki plazmatyczne (10). Zjawisko to zapewnia nadmiarowy system lub „macierz” do uzupełniania komórek plazmatycznych, które wytwarzają przeciwciała dla danego antygenu.

Komórki plazmatyczne są wysoce zróżnicowanymi i specyficznymi komórkami, które mogą aktywnie wytwarzać alloprzeciwciała. Istnieją dwie populacje komórek plazmatycznych, krótko i długowieczne (8). Długowieczne komórki plazmatyczne mogą przetrwać całe życie i mogą pojawić się w ciągu mniej niż 1 tygodnia stymulacji antygenowej (6,7). W biopsjach rdzeniowych biorców przeszczepu nerki komórki B, komórki pamięci B, plazmablasty i komórki plazmatyczne zostały zidentyfikowane podczas ostrych odrzutów (11). Komórki plazmatyczne są ostatecznie zróżnicowane i dlatego nie mogą się rozmnażać. W szpiku kostnym istnieje skończona liczba nisz przeżycia (109) zależnych od liczby obecnych komórek zrębowych, które je podtrzymują. Komórki plazmatyczne, które nie znajdują schronienia w szpiku lub tracą schronienie, trwają tylko kilka dni, prawdopodobnie z powodu intensywnych wymagań metabolicznych komórki, która może wytwarzać od 10 000 do 20 000 kopii przeciwciał na sekundę (12). Obecnie uważa się, że komórki plazmatyczne nie mają pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego, która hamuje syntezę ich przeciwciał. Wykazano, że komórki plazmatyczne mają receptor FcγRIIB sprzężony z immunoreceptorowym motywem hamującym opartym na tyrozynie (ITIM) (13). Receptor FcγRIIB jest receptorem o niskim powinowactwie i nie może wiązać monomerycznej immunoglobuliny G (IgG). Uważa się, że za homeostazę immunoglobulin odpowiadają głównie komórki śródbłonka (14). Po wytworzeniu przeciwciała komórki śródbłonka mogą eliminować krążące przeciwciało przez degradację lizosomalną lub zawracanie przeciwciała przez noworodkowy mechanizm zależny od receptora Fc (FcRn) z powrotem do osocza.

Udany plan wyeliminowania pamięci o danym spotkaniu z antygenem musi dotyczyć trzech oddzielnych systemów lub „tablic”. Eliminacja pamięci immunologicznej w taki sposób, że szkodliwe przeciwciała mogłyby zostać usunięte, a następnie stworzone nowe korzystne przeciwciała, byłaby znaczącym postępem w dziedzinie transplantacji i autoimmunizacji. Przegląd leków stosowanych w IND 110875 wyjaśni, dlaczego ten protokół może być skuteczny tam, gdzie wszystkie inne zawiodły.

Królicza globulina antytymocytowa, RATG, ma właściwości przeciw komórkom T, a w szczególności aktywność przeciwko antygenom powierzchniowym komórek T pamięci, powodując w ten sposób śmierć komórek T za pośrednictwem dopełniacza we krwi obwodowej i apoptozę w śledzionie i węzłach chłonnych (15). RATG ma przeciwciała przeciwko CD27, CD38, HLA-DR i wykazuje właściwości przeciw komórkom pamięci B in vitro i in vivo (15-17). Połączenie rATG i rytuksymabu zmniejszyło CD27 dodatnie limfocyty B ze śledziony u pacjentów w próbie odczulania, która w przeciwnym razie zakończyła się niepowodzeniem, była istotną obserwacją (16).

Rytuksymab, przeciwciało monoklonalne anty-CD20, wykazuje silne działanie przeciwko komórkom B i zmniejsza liczbę komórek B w krążeniu przez 5-7 miesięcy. Ale gdy komórki B różnicują się w komórki plazmatyczne, marker powierzchniowy CD20 jest regulowany w dół, z jednoczesną utratą wrażliwości na rytuksymab (18). Rytuksymab był stosowany w różnych chorobach autoimmunologicznych (19,20). Wiele przeciwciał nie ulega zmianie, podczas gdy inne są zmniejszane przez pewien czas. Komórki plazmatyczne o krótkim czasie życia mogą ulec zmniejszeniu, ponieważ nie ma gotowej podaży komórek B, które mogłyby je zastąpić po ich krótkim trzydniowym okresie półtrwania. W badaniu tocznia rumieniowatego układowego (SLE) z zastosowaniem rytuksymabu; cytometria przepływowa i badania specyficzności autoprzeciwciał wykazały, że przeciwciał przeciwko Ro52 i La44 oraz odrze nie zmniejszyły się, ale zmniejszyły się przeciwciała przeciwko dsDNA i C1q (19). Całkowita ilość immunoglobulin nie uległa zmianie. Anty-CD20 nie wpływa na komórki plazmatyczne, więc wytwarzanie przeciwciał przez długo żyjące komórki plazmatyczne nie słabnie. Komórki B pamięci to CD 27+ i mają zmienną ekspresję CD20. Badanie z udziałem odczulających kandydatów do przeszczepów nerki wykazało, że rytuksymab nie zmniejszał liczby komórek B pamięci CD27+ ani komórek plazmatycznych w śledzionie (16). U pacjentów (SLE) leczonych rytuksymabem komórki powracające po wyczerpaniu były w dużej mierze naiwnymi komórkami B, a plazmablasty były 2,3 razy wyższe niż na początku badania (19). Podczas gdy limfocyty B pamięci krążące we krwi były niższe po leczeniu rytuksymabem, limfocyty B pamięci w śledzionie wydają się być nienaruszone i mogą następnie przekształcić się w plazmablasty, które następnie mogą wydzielać rozpuszczalne przeciwciała. Ta obserwacja wyjaśnia, dlaczego niektóre przeciwciała zanikają, przynajmniej tymczasowo po podaniu rytuksymabu, podczas gdy inne nie. Jeśli przeciwciało pochodzi głównie z krótko żyjących komórek plazmatycznych lub plazmablastów, bardziej prawdopodobne jest, że rytuksymab będzie miał wpływ; przeciwciała te są wytwarzane przez komórki o krótkim okresie półtrwania i są zależne od ciągłej proliferacji komórek B. Rytuksymab nie wpływa na przeciwciała wytwarzane przez długowieczne komórki plazmatyczne. Rytuksymab nie wpływa na limfocyty B pamięci w śledzionie, więc mogą one szybko przekształcać plazmablasty i komórki plazmatyczne w celu odtworzenia linii komórkowych wytwarzających określone klony przeciwciał. Ponieważ komórki B pamięci mogą stać się komórkami plazmatycznymi wydzielającymi przeciwciała, korzystne jest ich usunięcie przed przeszczepieniem u wysoce uczulonego pacjenta.

Wykazano, że połączenie rATG i rytuksymabu u ludzi zmniejsza liczbę limfocytów B pamięci w śledzionie (16). To odkrycie nie zostało jeszcze włączone do protokołu odczulania ani do protokołu terapii autoimmunologicznych z naszego przeglądu literatury. Żadna inna terapia skutecznie nie redukuje limfocytów B pamięci u ludzi i stanowi nowy aspekt IND 110875.

Żadne środki stosowane wcześniej w transplantologii, w tym rATG i rytuksymab, nie mają zdolności hamowania dojrzałych komórek plazmatycznych po znalezieniu schronienia w szpiku kostnym, a zatem mają niewielki wpływ na zmniejszenie produkcji przeciwciał. Jednak bortezomib, inhibitor proteasomu stosowany w leczeniu szpiczaka mnogiego, ma zdolność niszczenia komórek plazmatycznych poprzez wiele mechanizmów.

Hamowanie proteasomów stanowi nową strategię leczenia, ponieważ zapewnia środki do wyczerpania komórek plazmatycznych w szpiku kostnym (21,22). Bortezomib jest zarejestrowany do stosowania w leczeniu szpiczaka mnogiego, a wrażliwość komórek szpiczaka na inhibitory proteasomu jest proporcjonalna do szybkości syntezy immunoglobulin (22). Wiadomo, że komórki plazmatyczne mają wysokie wskaźniki syntezy immunoglobulin, a leczenie bortezomibem wyczerpało zarówno krótko-, jak i długożyjące komórki plazmatyczne o ponad 60% w śledzionie i 95% w szpiku kostnym po 48 godzinach leczenia w mysim modelu BALB/c . Bortezomib aktywował niesfałdowaną odpowiedź białkową (UPR), udokumentowaną zwiększeniem ekspresji białek opiekuńczych BiP i Chop, które są markerami UPR. Autorzy doszli również do wniosku, że późne hamowanie antyapoptotycznego czynnika transkrypcyjnego NF-κB również przyczyniło się do śmierci komórki. W mysim modelu toczniowego zapalenia nerek (myszy NZB/W F1) leczonym bortezomibem, przeciwciała swoiste dla dsDNA zmniejszyły się do zakresu myszy nie-autoimmunologicznych. Całkowite stężenie IgG, IgG2a, IgG3, IgM i IgA w surowicy było silnie obniżone, ale stężenia IgG1 i IgG2 nie uległy zmianie lub uległy jedynie niewielkiej zmianie (21). Całkowite stężenie IgG nie zmniejszyło się o więcej niż 50%. Autorzy zauważyli, że nowo utworzone komórki plazmatyczne mogą powrócić do 48 godzin po wstrzyknięciu bortezomibu. Odkrycia te potwierdzają wniosek, że bortezomib może zabijać komórki plazmatyczne i ma zbawienny efekt kliniczny, ale komórki B pamięci nie są wyczerpane, a komórki plazmatyczne mogą szybko się regenerować i wytwarzać niepożądane przeciwciała. Zdolność bortezomibu do zabijania niezłośliwych komórek plazmatycznych stanowi główne odkrycie o potencjalnej skuteczności terapeutycznej w transplantacjach i chorobach autoimmunologicznych, ale sama w sobie nie jest zdolna do długotrwałego zmniejszenia poziomu przeciwciał. Kliniczne odkrycie zmiennego zmniejszenia poziomów przeciwciał po zastosowaniu bortezomibu można wyjaśnić na podstawie tych wyników w podstawowej literaturze naukowej.

Bortezomib był stosowany jako strategia ratunkowa w leczeniu odrzucenia, w którym pośredniczą przeciwciała oporne na leczenie (23-25). Badanie in vitro wykazało, że bortezomib był zdolny do indukowania apoptozy w komórkach plazmatycznych pobranych od biorców przeszczepu nerki, podczas gdy rATG, rytuksymab i IVIG nie powodowały apoptozy (25). Wykazano, że leczenie bortezomibem w stężeniach blokujących wytwarzanie przeciwciał in vitro znacząco zmniejsza aktywność peptydazy chymotrypsynopodobnej proteasomu 20S. Dwóch pacjentów miało biopsje szpiku kostnego podczas ostrego odrzucenia humoralnego, tydzień po bortezomibie i rok później, które wykazały, że całkowita liczba allospecyficzności komórek plazmatycznych zmniejszyła się, podobnie jak całkowity odsetek komórek plazmatycznych (25). Nie wszystkie przeciwciała zostały zredukowane przez bortezomib u tych dwóch pacjentów, a całkowite poziomy IgG pozostały niezmienione, jednak to badanie wykazało, że bortezomib może zmniejszać liczbę komórek plazmatycznych w szpiku kostnym.

Bortezomib jest wskazany w leczeniu szpiczaka mnogiego, w którym złośliwe komórki plazmatyczne są bardzo agresywne w wytwarzaniu przeciwciał. Im bardziej produktywna jest linia komórek szpiczaka w wytwarzaniu przeciwciał, tym bardziej podatna jest na hamowanie proteasomu (22). Powyższa literatura dotycząca niezłośliwych komórek plazmatycznych ujawnia również, że są one podatne na hamowanie proteasomu przez bortezomib, ale w wielu badaniach niektóre frakcje immunoglobulin nie zmniejszały się, a ogólne ilości immunoglobulin pozostały niezmienione. Być może komórki plazmatyczne nie są tak aktywne metabolicznie jak ich złośliwe odpowiedniki. Istnieją dowody na to, że komórki plazmatyczne mogą zmniejszać syntezę immunoglobulin, co z kolei czyni je mniej podatnymi na hamowanie przez proteasomy (26). Ponowne badanie homeostazy immunoglobulin ujawnia potencjalną terapię zwiększającą wrażliwość na bortezomib.

Uważa się, że homeostaza immunoglobulin jest w dużej mierze wynikiem produkcji komórek plazmatycznych, a następnie recyklingu, w którym pośredniczy FcRn, w komórkach śródbłonka. Przeciwciało, które nie łączy się z FcRn w endosomie komórki śródbłonka jest następnie degradowane, podczas gdy przeciwciało, które się łączy, jest zawracane do przestrzeni śródmiąższowej (27). Koncepcja, że ​​IgG nie ma pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego z komórką plazmatyczną, jest poparta danymi dotyczącymi zwierząt doświadczalnych i ludzi (28,29). Jednak klinicyści obserwują pacjentów, u których po plazmaferezie poziom przeciwciał był tak samo wysoki lub wyższy niż przed plazmaferezą, co doprowadziło do wniosku, że wystąpiła pętla ujemnego sprzężenia zwrotnego (30,31). Zjawisko odbicia zostało wyjaśnione jako powrót przeciwciała z obwodu i zwiększony recykling przez receptory FcRn (28). Regulacja syntezy białek w komórce plazmatycznej zyskała nowe zainteresowanie i jest kontrolowana przez złożony system pętli sprzężenia zwrotnego obejmujący stres retikulum endoplazmatycznego i sygnalizację mTOR (32).

Niedawne badania mechanizmu działania dożylnych immunoglobulin, IVIG, dostarczają dalszych informacji na temat możliwego wyjaśnienia pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego w komórkach plazmatycznych. Uważa się, że IVIG w literaturze klinicznej działa na wiele sposobów, w tym poprzez przeciwciała antyidiotypowe, hamowanie aktywacji genów cytokin, aktywność anty-receptorową komórek T, aktywność anty-CD4, stymulację antagonistów receptora cytokin, hamowanie aktywności dopełniacza i Fc, w których pośredniczy interakcje z komórkami prezentującymi antygen w celu zablokowania aktywacji limfocytów T (33). Ostatnie prace ujawniają, że mechanizmy te są prawdopodobnie błędne. Badania przeprowadzone na dzieciach z ITP w 1993 roku wykazały, że wlew fragmentów Fc zapewnia właściwości przeciwzapalne (34). Właściwości przeciwzapalne IVIG można obecnie przypisać sializacji Fc IgG (35-37). Immunoglobuliny są glikoproteinami, a pojedynczy N-glikan znajduje się w Asn297 w domenie Fc. Ten kowalencyjnie połączony złożony glikan składa się z biantenarnego heptapolisacharydu zawierającego N-acetyloglukozaminę i mannozę oraz dwie końcowe reszty kwasu sialowego (35). Dalsze modyfikacje tej struktury węglowodanowej są powszechne iw tym jednym miejscu zidentyfikowano ponad 30 różnych glikanów, a glikozylacja IgG jest konieczna do wiązania FcγR. Całkowita aktywność przeciwzapalna IVIG zależy od sialilacji fragmentów Fc IgG i stanowi to tylko 5% puli IgG. Niewielka ilość sjalowanej IgG w IVIG wyjaśnia, dlaczego do jej działania przeciwzapalnego potrzebne są duże dawki, podczas gdy do leczenia hipogammaglobulinemii wymagane są znacznie mniejsze dawki. Plazmafereza, zmniejszając liczbę sjalowanych IgG, może prowadzić do zwiększenia syntezy przeciwciał w komórkach plazmatycznych i uczynić je bardziej wrażliwymi na bortezomib.

Pacjent z indeksu leczony protokołem podobnym do tego, pacjent miał skuteczną delecję (< 5000MFI) wszystkich swoich przeciwciał wykrytych przez LABScreen, w tym przeciwciał klasy II, które wcześniej były trudne do usunięcia. Stosując znacznie bardziej rygorystyczne kryteria MFI < 1000, pacjent z indeksem miał tylko jedno przeciwciało powyżej 1000 na koniec 3 cykli fazy leczenia bortezomibem. Pacjent ten był wyjątkowy wśród opisów przypadków terapii odrzucania i odczulania za pośrednictwem przeciwciał, ponieważ wszystkie przeciwciała pacjenta dramatycznie spadły, a całkowita ilość rozpuszczalnych przeciwciał zmniejszyła się do punktu, w którym pacjent wymagał IVIG w ramach terapii zastępczej. Jeśli ten wynik jest powtarzalny, a protokół ma wystarczające bezpieczeństwo, wyniki te mogą mieć ważne konsekwencje w dziedzinie transplantacji i chorób autoimmunologicznych. Choroby, w których pośredniczą autoprzeciwciała, mogą teraz mieć potencjał wyleczenia, jeśli pamięć immunologiczna epitopów inicjujących zostanie wymazana.

Niemożliwe jest badanie tych leków w zwykłej metodologii „jeden lek na raz”, biorąc pod uwagę redundantny charakter pamięci immunologicznej. Potencjalne ryzyko protokołu jest dopuszczalne tylko ze względu na konieczność opracowania skutecznej terapii w sytuacji zagrożenia życia. Ten protokół jest zgodny z kryteriami wyjaśnionymi przez FDA w niedawnym artykule New England Journal of Medicine, „Development of Novel Combination Therapies” (38). Artykuł opisuje głównie terapie skojarzone w badaniach nad rakiem; jednak tematyczne elementy dokumentu dotyczą IND 110875.