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Background: Ataxia telangiectasia (A-T) is a devastating multi-system disorder characterized by progressive cerebellar ataxia, growth retardation, immunodeficiency, chronic pulmonary disease and chromosomal instability. Cutaneous granulomas are a known phenomenon in A-T but extra-dermal manifestation of granulomas at bone and synovia has not been reported so far. The clinical presentation, immunological findings, the long-term course and treatment options of eight patients with severe granulomas will be reported.
Methods: From our cohort of 44 classical A-T patients, eight patients aged 2–11 years (18.2%) presented with granulomas. Immunological features of patients with and without granulomas were compared. Five patients suffered from cutaneous manifestation, in two patients we detected a bone and in one a joint involvement. Patients with significant extra-dermal involvement as well as one patient with massive skin manifestation were treated with TNF inhibitors. The patient with granulomas at his finger joint and elbow was treated with hematopoietic stem cell transplantation (HSCT).
Results: Interestingly, seven of eight patients with granulomas were total IgA deficient, but there were no differences in IgG and IgM levels. All lymphocytes subsets were equally distributed except patients with granuloma had significantly lower naïve CD8 cells. In patients without treatment, four of eight showed a slow but significant enlargement of the granuloma. Treatment success with TNF inhibitors was variable. In one patient, treatment with TNF inhibitors led to a total remission for 3 years up to now. In two patients, treatment with TNF inhibitors led to a partial regression of granulomas. Treatment interruptions caused deterioration again.
Conclusions: Granulomas in A-T progress slowly over years and can lead to significant morbidity.Treatment with TNF inhibitors was safe and in part successful in our patients. Interestingly HSCT leads to complete remission, and indicates that aberrant immune function is responsible for granulomas in A-T patients.
At a glance commentary:
Scientific knowledge on the subject: Little is known about the clinical presentation, course and treatment of granulomas in ataxia telangiectasia (A-T). In addition, this is the first report of extra-dermal manifestation of granulomas at bone and synovia in patients with A-T.
What This Study Adds to the Field: Granulomas in A-T progress slowly over years and can lead to significant morbidity. Treatment with TNF inhibitors was safe and in part successful in our patients.
EBV Infektionen nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation sind neben dem Rezidiv eine häufige Komplikation und verbleiben ein häufiger Grund der Morbidität. Langanhaltende Immunsuppression oder die verspätete T-Zell Recovery können EBV Infektionen nach Transplantation begünstigen, welche unter diesen Umständen zu lebensbedrohlichen lymphoproliferativen Erkrankungen (PTLD) führen können. Für die optimale Behandlung der PTLD gibt es keinen Konsens. Adoptive Immuntherapien mit sowohl anti-Tumor Kapazität als auch wiederhergestellter virus-spezifischer zellulärer Immunität könnten, vor allem im Bezug einer PTLD, eine optimale Behandlungs-Option darstellen.
Zytokin-induzierte Killer (CIK)-Zellen repräsentieren einen neuen immuntherapeutischen Ansatz, da sie trotz hoher Mengen an T-Zellen nur ein geringes alloreaktives Potential besitzen und selbst im haploidenten Setting nur ein geringes Risiko zur Induktion einer GvHD besitzen. Der Graft versus Leukämie/Tumor-Effekt nach allogener SZT wird durch die Zellen verstärkt. Durch das dual spezifische zytotoxische Potential der CIK-Zellen über den nicht-MHC restringierten NKG2D Killing-Mechanismus und den MHC restringierten Mechanismus über den T-Zell Rezeptor können sowohl virusinfizierte als auch transformierte Zellen bekämpft werden. In der Literatur gibt es bisher nur eine Arbeit (aus unserer Arbeitsgruppe), in der CIK-Zellen mit spezifischen viralen Antigenen für eine antileukämische und potentielle anti-virale Aktivität stimuliert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde sowohl in prä-klinischen als auch in einem klinischen Ansatz die Durchführbarkeit, Anwendbarkeit, Effektivität und Sicherheit von EBV-spezifischen CIK-Zellen untersucht. Dazu wurde in einem ersten Schritt untersucht, ob sich durch die Modifizierung des konventionellen Herstellungsprotokolls EBV-spezifische CIK-Zellen generieren lassen.
Im präklinischen in vitro Setting wurde eine Modifizierung im CIK Herstellungsprotokoll vorgenommen um EBV-spezifische CIK-Zellen zu generieren, die sowohl ein anti-leukämisches als auch ein spezifisches anti-virales (EBV) Potential besitzen. Die Generierung erfolgte aus peripheren, mononukleären Zellen EBV-seropositiver Spender. Zusätzlich zu den CIK-Stimulanzien wurden die Zellen zweimal mit dem EBV Consensus Peptid Pool stimuliert, der Peptidsequenzen von verschiedenen latenten und lytischen EBV-Proteinen enthält. Durch die Modifikation konnte eine Ko-Expansion an EBV-spezifischen Zellen innerhalb des CD3+CD8+ Kompartiments der CIK-Zellen von bis zu 8% erreicht werden. In Zytotoxizitätsanalysen wurde das effektorische Potential der generierten Zellen überprüft. Gegenüber EBV peptidbeladenen Zielzellen zeigten die zusätzlich mit EBV-Peptid stimulierten CIK-Zellen in allen E:T Ratios (40:1, 20:1 und 5:1) eine signifikant höhere lytische Aktivität im Vergleich zur Aktivität konventioneller CIK-Zellen. Durch Blocking des NKG2D Rezeptors wurde die TCR-vermittelte lytische Aktivität in Bezug auf ein virales Ziel weiter gezeigt. Das anti-leukämische Killing Potential über den nicht-MHC restringierten NKG2D Rezeptor blieb zeitgleich erhalten, was sich in spezifischen Lysen gegenüber K562 und THP-1 Zellen von bis zu knapp 60% wiederspiegelt. Die durchflusszytometrische immunphänotypische Charakterisierung der EBV-stimulierten CIK-Zellen mittels 10-Farb Panel ergab keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Phänotyp und Rezeptor-Repertoire im Vergleich zu den konventionellen CIK-Zellen. Die Zytokin- und Chemokin Analysen der EBV-spezifischen CIK-Zellen spiegelten ein CD8+ TH1 Profil wieder und reflektierten den zytotoxischen Charakter der Zellen. Mit dem modifizierten Protokoll war es möglich für eine Patientin GMP-konforme CIK-Zellen mit EBV-Spezifität zu generieren, die 9,6 x 103 EBV-spezifische T-Zellen/kg Körpergewicht enthielten. Die Infusion der EBV-spezifischen CIK-Zellen resultierte in einer rapiden Beseitigung der Plasma EBV DNA und langanhaltendem Verschwinden des großen (27 cm3) PTLD-malignen Lymphoms. Während des anschließenden Immun-Monitorings der Patientin konnten CD4+ und CD8+ EBV-spezifische CIK-Zellen mittels der Dextramer Technologie in vivo im Blut der Patientin über einen Zeitraum von 32 Tagen nachgewiesen werden. Weitere FACS Analysen ergaben, dass sich im CD8+ Kompartiment der Patientin neben den CD8bright T-Zellen eine wachsende Population an CD8dim Zellen nachweisen ließ. Diese bestand zu einem bemerkenswerten Prozentsatz von bis zu 95% aus TEMRA Zellen, die auf virusspezifische T-Zellen hinweisen. Die Infusion der Zellen induzierte weder ein CRS noch andere Toxizitäten. Zytokin-Analysen aus dem Serum der Patientin reflektierten ein zytotoxisches und anti-virales Potential der infundierten Zellen. In vitro zeigten die unter GMP generierten Zellen im E:T Verhältnis von 40:1 und 20:1 ein 2-fach höheres zytotoxisches Potential gegenüber peptidbeladenen T2 Zellen im Vergleich gegenüber WT T2 Zellen. Der anti-leukämische Effekt gegen K562 Zellen blieb auch hier erhalten. 2 Jahre nach Behandlung ist die Patientin immer noch in Remission.
Die in dieser Arbeit erzielten prä-klinischen und klinischen Ergebnisse zeigen, dass virusspezifische CIK-Zellen eine neue, potentielle Immuntherapie darstellen, da die Zellen eine wirksame anti-leukämische Immunität mit antiviraler Immunrekonstitution vereinen. EBV-spezifische CIK-Zellen erwiesen sich als ein vielversprechender Ansatz für die Prävention von malignen Erkrankungen sowie in der Behandlung von EBV-Komplikationen nach allogener SZT.
Background: Prolonged immunosuppression or delayed T-cell recovery may favor Epstein-Barr virus (EBV) infection or reactivation after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), which can lead to post-transplant lymphoproliferative disease (PTLD) and high-grade malignant B-cell lymphoma. Cytokine-induced killer (CIK) cells with dual specific anti-tumor and virus-specific cellular immunity may be applied in this context.
Methods: CIK cells with EBV-specificity were generated from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), expanded in the presence of interferon-γ, anti-CD3, interleukin (IL)-2 and IL-15 and were pulsed twice with EBV consensus peptide pool. CIK cells with EBV-specificity and conventional CIK cells were phenotypically and functionally analyzed. Additionally, CIK cells with EBV-specificity were applied to a patient with EBV-related PTLD rapidly progressing to highly aggressive B-cell lymphoma on a compassionate use basis after approval and agreement by the regulatory authorities.
Results: Pre-clinical analysis showed that generation of CIK cells with EBV-specificity was feasible. In vitro cytotoxicity analyses showed increased lysis of EBV-positive target cells, enhanced proliferative capacity and increased secretion of cytolytic and proinflammatory cytokines in the presence of EBV peptide-displaying target cells. In addition, 1 week after infusion of CIK cells with EBV-specificity, the patient's highly aggressive B-cell lymphoma persistently disappeared. CIK cells with EBV-specificity remained detectable for up to 32 days after infusion and infusion did not result in acute toxicity.
Discussion: The transfer of both anti-cancer potential and T-cell memory against EBV infection provided by EBV peptide-induced CIK cells might be considered a therapy for EBV-related PTLD.