Evaluation von KIR-Liganden Inkompatibilität bei...
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Evaluation von
KIR-Liganden Inkompatibilität bei
unverwandten Knochenmark-/ Stammzelltransplantationen
D i s s e r t a t i o n s s c h r i f t
zur Erlangung eines doctor medicinae (Dr. med.)
der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus
der Technischen Universität Dresden
vorgelegt von Hilmar Martin
aus Braunschweig
Dresden 2005
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1. Gutachter: Herr Prof. Dr. med. Karl-Heinz Frank
2. Gutachter: Herr Prof. Dr. med. Meinolf Suttorp
Tag der mündlichen Prüfung: 26. Juli 2005
gez.: Prof. Dr. med. J. Dreßler
Vorsitzender der Promotionskommision
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Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung
1.1. KIR-Rezeptoren und ihre Liganden S. 9
1.1.1. Inhibierende KIR-Rezeptoren S. 9
1.1.2. Aktivierende KIR-Rezeptoren S.13
1.1.3. KIR-Liganden-Inkompatibilität S.16
1.2. Prinzip der allogenen Blutstammzelltransplantation S.20
1.2.1. Induktions- und Konsolidierungstherapie S.20
1.2.2. Suche nach einem Blutstammzellspender S.22
1.2.3. Konditionierung S.25
1.2.4. Immunsuppression S.26
2. Studie
2.1. Ziel S.27
2.2. Patienten und Methoden S.27
2.2.1. Patienten S.27
2.2.2. Methoden S.28
2.3. Ergebnisse
2.3.1. KIR-Liganden-Status S.30
2.3.2. HLA-Kompatibilitäts-Status S.32
2.3.3. Patientenalter S.34
2.3.4. Geschlecht S.35
2.3.5. Myeloablative Therapie S.35
2.3.6. Stammzellquelle S.35
2.3.7. CD34-Selektion S.35
2.3.8. HLA-C-Gruppe-1-Moleküle S.35
2.3.9. KIR-Genotypen S.36
2.3.10. Cox-Regression S.39
2.3.11. Zusammenfassung S.39
3. Diskussion S.40
4. Thesen S.43
5. Literaturverzeichnis S.45
6. Anhang S.52
7. Erklärung S.69
8. Danksagung S.70
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9. tabellarischer Lebenslauf S.71
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Abkürzungsverzeichnis AML akute myeloische Leukämie
ATG Anti-Thymozyten-Globulin
CML chronische myeloische Leukämie
DLI donor lymphocyte infusion
G-CSF granulocyte colony-stimulating factor
GvH Graft-versus-Host = in Empfängerrichtung
GvHD Graft-versus-Host-Disease = Transplantat-gegen-
Empfänger-Reaktion
GvL Graft-versus-Leukemia-Effekt
HLA-Match Übereinstimmung des HLA-Typs von Spender und
Empfänger
HLA-Mismatch fehlende Übereinstimmung hinsichtlich der HLA-Typen
zwischen Spender und Empfänger
IHWG HCT-KIR Projekt International Histocompatibility Working Group
Hematopoietic Stem Cell Transplantation-KIR Project
ITAM immunoreceptor tyrosine-based activation motif
ITIM immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif
KIR killer-cell immunoglobulin-like receptor
KIR-Match KIR-Liganden-Kompatibilität zwischen Spender und
Empfänger
KIR-Mismatch KIR-Liganden-Inkompatibilität zwischen Spender und
Empfänger
MDS myelodysplastisches Syndrom
MHC major histocompatibility complex
NK-Zellen Natürliche-Killer-Zellen
TBI total body irradiation = Ganzkörperbestrahlung
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Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abb. 1 , S. 9 schematisierte NK-Zelle mit inhibitorischem KIR-Rezeptor
Abb. 2 , S.10 Bindung eines inhibitorischen KIR-Rezeptors an seinen HLA-I-
Liganden; Helix-Darstellung der extrazellulären Domänen
Abb. 3 , S.52 Bindung eines inhibitorischen KIR-Moleküls an ein HLA-I-
Molekül; Darstellung der an der Bindung beteiligten Salzreste
Abb. 4, S.12 Darstellung der Schlüsselaminosäurepositionen bei der
Interaktion von KIR2DL-Rezeptoren mit ihren HLA-C-Liganden
Abb. 5, S.13 schematisierte NK-Zelle mit aktivierendem KIR-Rezeptor
Abb. 6, S.14 aktivierender KIR-Rezeptor KIR2DS2, Darstellung der
extrazellulären Domänen
Abb. 7, S.15 Superposition des aktivierenden KIR-Rezeptors KIR2DS2 und
des inhibitorischen KIR-Rezeptors KIR2DL2, Darstellung der
Aminosäurepositionen 44 und 45
Abb. 8, S.17 schematisierte Darstellung von KIR-Liganden-Kompatibilität
zwischen Spender und Empfänger bei allogener Knochenmark-/
Stammzelltransplantation
Abb. 9, S.18 schematisierte Darstellung von KIR-Liganden-Inkompatibilität
zwischen Spender und Empfänger bei allogener Knochenmark-/
Stammzelltransplantation
Abb. 10, S.21 Flussdiagramm Therapie der AML
Abb. 11, S.30 Einfluss des KIR-Liganden-Status (Rückschlußmethode) auf das
erkrankungsfreie Überleben, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 12, S.31 Einfluss des KIR-Liganden-Status (Rückschlußmethode) auf die
therapiebezogene Sterblichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 13, S.31 Einfluss des KIR-Liganden-Status (Rückschlußmethode) auf die
Rezidiv-Wahrscheinlichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 14, S.33 Einfluss des HLA-Kompatibilitäts-Status auf das erkrankungsfreie
Überleben, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 15, S.33 Einfluss des HLA-Kompatibilitäts-Status auf die
therapiebezogene Sterblichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 16, S.54 Einfluss des HLA-Kompatibilitäts-Status auf die
Rezidivwahrscheinlichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
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Abb. 17, S.34 Einfluss des Patientenalters auf das erkrankungsfreie Überleben,
Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 18, S.55 Einfluss des Patientenalters auf die therapiebezogene
Sterblichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 19, S.55 Einfluss des Patientenalters auf die Rezidiv-Wahrscheinlichkeit,
Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 20, S.56 Einfluss des Patienten-/ Spender-Geschlechts auf das
erkrankungsfreie Überleben, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 21, S.56 Einfluss des Patienten-/ Spender-Geschlechts auf die
therapiebezogene Sterblichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 22, S.57 Einfluss des Patienten-/ Spender-Geschlechts auf die Rezidiv-
Wahrscheinlichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 23, S.58 Einfluss der myeloablativen Therapie auf das erkrankungsfreie
Überleben, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 24, S.58 Einfluss der myeloablativen Therapie auf die therapiebezogene
Sterblichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 25, S.59 Einfluss der myeloablativen Therapie auf die Rezidiv-
Wahrscheinlichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 26, S.60 Einfluss der Stammzellquelle auf das erkrankungsfreie
Überleben, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 27, S.60 Einfluss der Stammzellquelle auf die therapiebezogene
Sterblichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 28, S.61 Einfluss der Stammzellquelle auf die Rezidiv-Wahrscheinlichkeit,
Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 29, S.62 Einfluss der CD34-Selektion auf das erkrankungsfreie
Überleben, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 30, S.62 Einfluss der CD34-Selektion auf die therapiebezogene
Sterblichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 31, S.63 Einfluss der CD34-Selektion auf die Rezidiv-Wahrscheinlichkeit,
Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 32, S.64 Einfluss der HLA-C-Gruppe-1-Moleküle auf das erkrankungsfreie
Überleben, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 33, S.64 Einfluss der HLA-C-Gruppe-1-Moleküle auf die
therapiebezogene Sterblichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
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Abb. 34, S.65 Einfluss der HLA-C-Gruppe-1-Moleküle auf die
Rezidivwahrscheinlichkeit, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 35, S.37 Einfluss des Spender-KIR-Genotyps / Empfänger-KIR-Liganden-
Status auf das generelle Überleben, Kaplan-Meier-Diagramm
Abb. 36, S.37 Einfluss des Spender-KIR-Genotyps / Empfänger-KIR-Liganden-
Status auf das erkrankungsfreie Überleben, Kaplan-Meier-
Diagramm
Abb. 37, S.38 Einfluss des Spender-KIR-Genotyps / Empfänger-KIR-Liganden-
Status auf die therapiebezogene Sterblichkeit, Kaplan-Meier-
Diagramm
Abb. 38, S.38 Einfluss des Spender-KIR-Genotyps / Empfänger-KIR-Liganden-
Status auf die Rezidiv-Wahrscheinlichkeit, Kaplan-Meier-
Diagramm
Abb. 39, S.41 Einfluss des KIR-Liganden-Status unter Ausschluß aller
Patienten, die kein ATG erhalten haben, Kaplan-Meier-
Diagramm
Tab. 1, S.11 KIR-Rezeptoren und ihre HLA-Klasse-I Spezifität
Tab. 2, S.53 Details der Transplantationen
Tab. 3, S.36 Verteilung der inhibitorischen KIR-Genotypen bei den Dresdner
Spendern
Tab. 4, S.66 Verteilung der inhibitorischen KIR-Genotypen bei den Dresdner
Spendern, Details
Tab. 5, S.68 Verteilung der KIR-Genotypen in der kaukasischen Bevölkerung
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KIR2DL2
-
D1D2
ITIMsNK-Zelle
KIR2DL2
--
D1D2
ITIMsNK-Zelle
1. Einleitung In den letzten zehn Jahren hat die rasche Entdeckung neuer NK-Zell-Rezeptoren
dazu beigetragen, die Funktion von NK-Zellen besser zu verstehen [1]. Diese
Kenntnisse sind bisher aus klinischer Sicht kaum beleuchtet worden und haben
noch keinen Eingang in die klinische Praxis gefunden.
1.1. KIR-Rezeptoren und ihre Liganden
KIR-Moleküle stellen eine Gruppe von transmembranären Glykoproteinen mit
Rezeptorfunktion dar [2]. Sie werden von NK- und T-Zellen exprimiert und sind
an deren Aktivitätsregulierung beteiligt. Sie können in inhibierende und
aktivierende Formen unterteilt werden.
1.1.1. Inhibierende KIR-Rezeptoren Inhibierende KIR-Rezeptoren besitzen zwei oder drei extrazelluläre
Domänen und eine lange intrazytoplasmatische Domäne. Diese
enthält Regionen (ITIMs), die bei Aktivierung des Rezeptors eine
Signalkaskade in Gang setzen, an deren Ende eine Hemmung der
NK-Zelle steht (siehe Abb.1).
Abb.1: NK-Zelle mit dem KIR2DL2 Rezeptor; D1 und D2 = extrazelluläre KIR-Domänen; ITIMs = immunoreceptor tyrosine-based inhibition motifs in der langen intrazytoplasmatischen KIR-Domäne
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Diese strukturellen Merkmale spiegeln sich in der KIR-Nomenklatur
wider: zunächst die Abkürzung KIR, gefolgt von der Anzahl an
extrazellulären Domänen (2 oder 3), gefolgt von einem D für
Domäne, dann ein L für die lange zytoplasmatische Domäne und
schließlich die den einzelnen Rezeptor bestimmende Ziffer
(Beispiel: KIR2DL2 = KIR-Rezeptor mit 2 extrazellulären Domänen
und einer langen intrazytoplasmatischen also inhibierenden
Domäne, Nummer 2). Die Liganden der inhibitorischen KIR-
Rezeptoren werden durch HLA-Klasse-I-Moleküle dargestellt, die
auf nahezu allen kernhaltigen Zellen des Organismus vorhanden
sind. Dabei bindet die KIR-Rezeptor-Domäne D1 über drei Schleifen
an die α1-Kette des HLA-Klasse-I-Moleküls, die Verbindungsschleife
und zwei Schleifen der KIR-Domäne D2 binden an die α2-Schleife
des HLA-Klasse-I-Moleküls und an das C-terminale Ende des vom
HLA-Klasse-I-Molekül gebundenen Peptids (s.Abb.2).
Peptid
KIR
HLA-I
D2D1
α1α2
Peptid
KIR
HLA-I
KIR
HLA-I
KIR
HLA-I
D2D1
α1α2
Abb.2: Bindung eines inhibitorischen KIR-Moleküls an ein HLA-I-Molekül, blau = extrazelluläre KIR-Domänen D1 und D2, rot = extrazelluläre Domänen eines HLA-I-Moleküls; Quelle: [2]
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KIR Rezeptoren binden nur an HLA-Klasse-I-Moleküle, wenn sich
ein Peptid in der Bindungstasche befindet. KIR- und HLA-Moleküle
interagieren als steife Körper ohne große konformationelle
Änderungen zu zeigen; lediglich eine kleine Abweichung des
Winkels zwischen der KIR-Domäne D1 und D2 konnte
nachgewiesen werden [2]. Die Bindung wird im Wesentlichen über
komplementäre Ladungen hergestellt: das KIR-Molekül liefert sechs
Säurereste und das HLA-C-Molekül sechs Basenreste, die
Salzbrücken miteinander ausbilden (s.Abb.3 im Anhang, S.52). Die
verschiedenen inhibitorischen KIR-Rezeptoren binden an
verschiedene Gruppen von HLA-I-Molekülen (s.Tab.1).
Die Spezifität der verschiedenen KIR2DL-Rezeptoren für HLA-C-
Molekülgruppen hängt dabei von bestimmten
Aminosäurekombinationen in der HLA-C-Aminosäuresequenz ab:
KIR2DL2 und KIR2DL3 binden an HLA-C-Moleküle mit der
Aminosäurekonfiguration Serin77, Asparagin80. Sie werden als
HLA-C-Moleküle der Gruppe 1 zusammengefasst. KIR2DL1
hingegen bindet an HLA-C-Moleküle mit der
Aminosäurekonfiguration: Asparagin77, Lysin80, die als HLA-C-
Moleküle der Gruppe 2 zusammengefasst werden. Der Schlüssel zu
dieser Spezifität liegt in der Interaktion der Aminosäureposition 44
des KIR-Moleküls mit der HLA-C-Aminosäureposition 80. Bei
KIR2DL2 und KIR2DL3 ist Aminosäure 44 Lysin, das mit Asparagin
KIR HLA-Klasse-I Spezifität
KIR2DL1 Gruppe 2 HLA-C Allele (Asn77, Lys80 = -Cw2, -Cw4, -Cw5, -Cw6)*
KIR2DL2/3 Gruppe 1 HLA-C Allele (Ser77, Asn80 = -Cw1, -Cw3, -Cw7, -Cw8)*
KIR3DL1 HLA-Bw4 Allele
KIR3DL2 HLA-A3, -A11
Tab.1: KIR-Rezeptoren und ihre HLA-Klasse-I Spezifität *)Es handelt sich hierbei um eine grobe Zuordnung von HLA-Allelen zu Gruppen; innerhalb der Gruppen bestehen hinsichtlich der KIR-Spezifität Ausnahmen, d.h. für jedes Allel muß über die entsprechende Aminosäurekonfiguration die KIR-Spezifität einzeln zugeordnet werden. Quelle: [1]
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an Position 80 des Gruppe-1-HLA-C-Moleküls eine
Wasserstoffbrückenbindung eingeht (s.Abb.4).
Bei KIR2DL1 wird Position 44 durch ein Methionin eingenommen,
das eine hydrophobe Beziehung zum Lysin an Position 80 des
Gruppe-2-HLA-C-Moleküls eingeht und so die in Abb.4 dargestellten
weiteren Interaktionen ermöglicht. Mit Methionin 44 von KIR2DL1 ist
eine Wasserstoffbrückenbildung mit Asparagin 80 von Gruppe-1-
HLA-C-Molekülen nicht möglich. Lysin 44 von KIR2DL2 und
KIR2DL3 zeigt ungünstige elektrostatische und sterische
Interaktionen mit Lysin 80 von Gruppe-2-HLA-C-Molekülen, die zu
einer Destabilisierung des KIR/HLA-Komplexes führen würden.
Hierin ist die Spezifität der KIR2DL-Rezeptoren für Gruppe-1- bzw.
Gruppe-2-HLA-C-Moleküle begründet. Ein experimenteller
Austausch der Aminosäure 44 in KIR2DL-Rezeptormolekülen
genügte, um die Spezifität zu ändern [2].
KIR2DL2 à Gruppe 1 HLA-C KIR2DL1 à Gruppe 2 HLA-C
Abb.4: Schlüsselaminosäurepositionen bei der Interaktion von KIR2DL-Rezeptoren mit ihren HLA-C-Liganden, grün = KIR-Molekül, braun = HLA-C-Molekül Quelle: [1]
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1.1.2. Aktivierende KIR-Rezeptoren Aktivierende KIR-Rezeptoren sind ähnlich den inhibitorischen
aufgebaut: sie besitzen ebenso zwei oder drei extrazelluläre
Domänen, haben jedoch eine kurze intrazytoplasmatische Domäne.
In der Nomenklatur spiegelt sich dies durch ein S (short) wider (z.B.
KIR2DS2). Die intrazytoplasmatische Domäne kann mit
Adaptermolekülen assoziieren, die ITAMs enthalten. ITAMs
generieren aktivierende Signale (s.Abb.5).
Die aktivierenden KIRs zeigen in ihrer extrazellulären
Aminosäuresequenz eine 99 prozentige Identität mit ihren
inhibitorischen Äquivalenten [3]. Beim Vergleich des aktivierenden
KIR2DS2 mit dem inhibitorischen KIR2DL3 zeigen sich nur zwei
verschiedene Aminosäuren in der extrazellulären Sequenz. Dadurch
kommen im KIR2DS2-Molekül zwei zusätzliche Disulfidbrücken und
eine oberflächliche Schleife mit einer anderen Orientierung zu
Stande (s.Abb.6). Eine solche Orientierung dieser Schleife ist bei
allen inhibitorischen KIR-Rezeptoren nicht anzutreffen.
+
D1D2
ITAMsNK-Zelle
KIR2DS2
+
D1D2
ITAMsNK-Zelle
KIR2DS2
Abb.5: NK-Zelle mit dem KIR2DS2 Rezeptor; D1 und D2 = extrazelluläre KIR-Domänen; ITAMs = immunoreceptor tyrosine-based activation motifs im assoziierten Adaptermolekül
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Trotz der minimalen Abweichungen zu den Aminosäure-Sequenzen
der inhibierenden KIR-Rezeptoren konnte bis heute keine
Interaktion von aktivierenden KIR-Rezeptoren mit HLA-Klasse-I-
Molekülen nachgewiesen werden [3]. Ihre Liganden sind noch
unklar. Abbildung 7 zeigt die hypothetische Interaktion von KIR2DS2
mit einem HLA-C-Molekül.
Abb.6: D1- und D2-Domäne des aktivierenden KIR-Rezeptors KIR2DS2, rot = im Vergleich mit KIR2DL3 differierende Aminosäuren, gelb = zusätzliche Disulfidbrücken, lila = Schleife mit unterschiedlicher Orientierung Quelle: [3]
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HLA-C
Peptid
KIR2DS2
KIR2DL2
Asn80
Lys44
45
HLA-C
Peptid
KIR2DS2
KIR2DL2
Asn80
Lys44
HLA-C
Peptid
HLA-C
Peptid
KIR2DS2
KIR2DL2
Asn80
Lys44
45
Abb.7: Superposition von KIR2DS2 und KIR2DL2, Aminosäurepositionen 44 und 45, grün = KIR2DS2, orange = KIR2DL2, lila = HLA-C-Gruppe-1-Molekül, rot = HLA-C-Bindungspeptid; die Schlüsselaminosäure 44 (s.oben) ist bei beiden Rezeptoren identisch, trotzdem konnte bisher keine Bindung von KIR2DS2 an HLA-C nachgewiesen werden; KIR2DS2 besitzt im Gegensatz zu allen inhibitorischen KIR-Rezeptoren an Position 45 ein Tyrosin anstatt Phenylalanin Quelle: [3]
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1.1.3. KIR-Liganden-Inkompatibilität Nach Knochenmarktransplantationen im Rahmen der
Leukämietherapie kommt es unter anderem zur Entwicklung von
NK-Zellen im Empfänger aus Stammzellen des Transplantats. Diese
NK-Zellen zeigen das gleiche Expressionsmuster an KIR-
Rezeptoren wie die des Spenders des Transplantats [4]. Ob die
KIR-Rezeptoren der Spender-NK-Zellen im Empfänger an ihre
Liganden binden, hängt von dessen HLA-Klasse-I-Expression ab.
Diese muss nicht zwangsweise identisch mit der des Spenders sein.
Zwei mögliche Situationen können auftreten. In der einen herrscht
KIR-Liganden-Kompatibilität. Dies liegt vor, wenn der Empfänger die
gleichen HLA-Klasse-I-Gruppen exprimiert wie der Spender. Die
KIR-Rezeptoren der Spender-NK-Zellen finden auch im Empfänger
ihre Liganden. Sie generieren ihr inhibitorisches Signal, und das
Gleichgewicht zwischen aktivierenden und inhibierenden Einflüssen
bleibt erhalten. Die NK-Zellen tolerieren die Zellen des Spenders
(s.Abb.8).
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In der zweiten Situation besteht KIR-Liganden-Inkompatibilität in
Empfängerrichtung. Dies liegt vor, wenn der Empfänger nicht die
gleichen NK-Zell-Liganden wie der Spender exprimiert. Folglich
finden die KIR-Rezeptoren der Spender-NK-Zellen im Empfänger
nicht ihre Liganden. Das inhibitorische Signal wird nicht generiert,
die aktivierenden Einflüsse überwiegen, und die NK-Zellen werden
alloreaktiv. Über ihre Effektormechanismen töten sie
Empfängerzellen wie zum Beispiel Leberzellen, Epithelzellen des
Magen-Darm-Trakts aber auch nach myeloablativer Therapie
verbliebene leukämische Blasten [5] ab (s.Abb.9).
Abb.8: KIR-Liganden-Kompatibilität am Beispiel der KIR2DL/HLA-C-Interaktion; grün = Spender-NK-Zelle, blau = inhibitorische KIR-Rezeptoren, orange = aktivierende KIR-Rezeptoren, rot = HLA-C-Moleküle; exprimiert der Empfänger ein HLA-C der gleichen Gruppe wie der Spender (hier beide HLA-C Gruppe 1), so können die inhibitorischen KIR-Rezeptoren der Spender-NK-Zelle (hier KIR2DL2) auch im Empfänger an ihre Liganden binden. Nach Bindung erfolgt die Generierung des inhibitorischen Signals, und die NK-Zelle toleriert die Zellen des Empfängers.
- -
Spender Empfä nger
HLA - C Gruppe 1 HLA - C Gruppe 1
Asn80Lys44 Lys44
Asn80
KIR2DL2
KIR2DS
+ +- - - -
Spender Empfä nger
HLA - C Gruppe 1 HLA - C Gruppe 1
Asn80Lys44 Lys44
Asn80
KIR2DL2
KIR2DS
+ + ++
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Auch wenn NK-Zellen weitere inhibitorische KIRs und andere
inhibitorische Rezeptoren koexprimieren können, gibt es in jedem
individuellen NK-Zell-Repertoire solche, die lediglich einen
inhibitorischen KIR-Rezeptor exprimieren und auch nur durch eine
spezifische HLA-Klasse-I-Gruppe blockiert werden, wie in Abbildung
9 dargestellt. Dies kann zur Bestimmung von KIR-Liganden-
Inkompatibilität bei Spender-Empfänger-Paaren hämatologischer
Transplantationen durch HLA-Typisierung genutzt werden [5]. Vom
HLA-Klasse-I-Typ des Spenders kann auf die Expression von
inhibitorischen KIR-Rezeptoren auf NK-Zellen des Spenders
geschlossen werden. Vom HLA-I-Typ des Empfängers kann dann
auf die Interaktion mit den Spender-NK-Zellen geschlossen werden.
Es konnte durch Velardi et al. gezeigt werden, dass KIR-Liganden-
Inkompatibilität in Empfängerrichtung vor Transplantatabstoßung,
Abb.9: KIR-Liganden-Inkompatibilität in Empfängerrichtung am Beispiel der KIR2DL/HLA-C-Interaktion; grün = Spender-NK-Zelle, blau = inhibitorische KIR-Rezeptoren, orange = aktivierende KIR-Rezeptoren, rot = HLA-C-Moleküle; exprimiert der Empfänger kein HLA-C der gleichen Gruppe wie der Spender (hier Empfänger nur Gruppe 2 und Spender nur Gruppe 1), so können die inhibitorischen KIR-Rezeptoren der Spender-NK-Zelle (hier KIR2DL2) im Empfänger nicht an ihre Liganden binden. Die Generierung des inhibitorischen Signals entfällt, und die aktivierenden Signale überwiegen. Die Effektormechanismen der NK-Zelle werden aktiviert. Dies hat eine Lyse der Zielzelle, d.h. der Spenderzelle, zur Folge.
- -
Spender Empfä nger
HLA -C Gruppe 1 HLA - C Gruppe 2
Asn80Lys44 Lys44
Lys80
KIR2DL2
KIR2DS
+ +
Lyse
-- - -
Spender Empfä nger
HLA -C Gruppe 1 HLA - C Gruppe 2
Asn80Lys44 Lys44
Lys80
KIR2DL2
KIR2DS
++ + +
Lyse Lyse
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akuter GvHD und Rezidiv schützt [5]. Dies gilt bei myeloischen
Leukämien und Verwendung von Familienmitgliedern als Spendern,
die haploident sind und sich demnach in einem HLA-Haplotyp vom
Empfänger unterscheiden (s. 1.2.2).
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1.2. Prinzip der allogenen Blutstammzelltransplantation Die allogene Blutstammzelltransplantation stellt eine kurative Therapieform für
bösartige hämatologische Erkrankungen des Menschen, unter anderem für
myeloische Leukämien, dar [6]. Nach Anbehandlung der Leukämie mit Hilfe
der Induktions- und Konsolidierungschemotherapie wird während der
Konditionierung der Empfänger auf die Transplantation von Blutstammzellen
eines unverwandten Spenders vorbereitet. Neben erwünschten Effekten, wie
dem Abtöten von verbliebenen Leukämiezellen (Blasten) im Empfänger durch
immunkompetente Zellen aus dem Transplantat im Sinne eines GvL-Effekts,
können unerwünschte Wirkungen im Sinne von Abstoßungsreaktionen
(Transplantatversagen und GvHD) auftreten. Dies macht eine
immunsuppressive Therapie nach der Transplantation nötig.
1.2.1. Induktions- und Konsolidierungstherapie Die allogene Blutstammzelltransplantation ist indiziert bei AML-
Patienten in erster oder zweiter Remission. Zunächst erfolgt eine
Induktionstherapie bestehend aus zwei Zyklen mit einem
Anthrazyklin (DNA-Interkalator, z.B. Daunorubicin) und Cytosin-
Arabinosid (Pyrimidinantagonist), fakultativ Etoposid
(Topoisomerasehemmer). Ziel ist die Induktion einer Remission, die
vorliegt, sobald im peripheren Blut keine Blasten mehr nachweisbar
sind, und der Blastenanteil im Knochenmark auf unter 5% gesunken
ist. Es schließt sich die Konsolidierungstherapie an mit dem Ziel, die
Rezidivwahrscheinlichkeit nach Erreichen einer kompletten
Remission zu senken. Liegt eine Hochrisiko-AML vor (entsprechend
zytogenetischem Befund [7]), ist eine allogene
Blutstammzelltransplantation bereits als Bestandteil der
Konsolidierungstherapie nach Erreichen der ersten kompletten
Remission indiziert. Bei niedrigem / intermediärem Risiko wird im
Rahmen der Konsolidierungstherapie zunächst weiter
chemotherapiert (2-3 Zyklen bestehend aus Kombinationen eines
Anthrazyklins mit hochdosiertem Cytosin-Arabinosid). Erst bei
Auftreten eines Rezidivs stellt die allogene
Blutstammzelltransplantation hier eine Therapieoption dar. Wird
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durch die Induktionstherapie keine komplette Remission erreicht,
kann trotzdem allogen transplantiert werden (s.Abb.10).
Für das MDS ist die allogene Blutstammzelltransplantation die
einzige kurative Therapieoption. Liegt ein hoher Blastenanteil vor,
wird wie bei der AML erst nach einer Induktionstherapie
transplantiert.
Die Therapie der CML ist nach Entwicklung und Zulassung des
Tyrosinkinase-Inhibitors Imatinib, der selektiv das bcr/abl-
Genprodukt hemmt, zur Zeit im Umbruch begriffen [8]. Bisher stellte
die allogene Blutstammzelltransplantation die einzige kurative
Therapieform dar [9]. Eine frühzeitige Transplantation ein bis zwei
Jahre nach Diagnosestellung in der chronischen Phase ist
vorteilhaft [10]. Das Infundieren von Spender-Lymphozyten (DLI =
donor lymphocyte infusion) kann bei Rezidiv hämatologische und
zytogenetische Remissionen induzieren [11].
Induktionstherapie
komplette Remission keine komplette Remission
niedriges Risiko
hohes Risiko
intermediäres Risiko
Konsolidierungstherapie allogene Blutstammzelltransplantation
Rezidiv
Abb.10: Flussdiagramm Therapie der AML, Indikation zur allogenen Blutstammzelltransplantation
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1.2.2. Suche nach einem Blutstammzellspender Ziel der Suche ist das Finden eines HLA-identen Spenders. HLA-
Moleküle stellen die Haupthistokompatibilitätsantigene dar. Ihre
physiologische Aufgabe besteht darin, Antigene für Effektorzellen
des Immunsystems erkennbar zu machen, indem sie kurze
Peptidsequenzen von Proteinantigenen binden und den T-
Zellrezeptoren präsentieren. Dabei besteht eine Toleranz gegen
Eigenpeptide, die über verschiedene Mechanismen erreicht wird.
Werden Blutstammzellen eines Individuums in ein Individuum mit
differentem HLA-Typ übertragen, so können T-Zellen des Spenders,
die mit transplantiert werden oder die sich aus den transplantierten
Stammzellen entwickeln, Antigene auf Zellen des Empfängers im
Sinne eines molekularen Mimikrys erkennen. Ein aus Sicht der
Spender-T-Zellen fremdes HLA-Molekül, das ein Peptid x gebunden
hat, kann einem Eigen-HLA-Molekül, das ein Fremdpeptid
gebunden hat und das es zu bekämpfen gilt, derart ähneln, dass der
T-Zellrezeptor daran bindet und die T-Zelle aktiviert wird. Es kann
eine GvHD resultieren; die aktivierte T-Zelle tötet Empfänger-Zellen
ab. Umgekehrt können über diesen Mechanismus auch Empfänger-
T-Zellen Spender-Zellen des Transplantats eliminieren und eine
Transplantatabstossung (graft rejection) verursachen. Daher werden
die besten klinischen Ergebnisse nach HLA-kompatiblen
Blutstammzelltransplantationen gesehen [12]. Eine GvHD kann
jedoch auch nach HLA-kompatibler Blutstammzelltransplantation
auftreten. Der Grund hierfür liegt in Polymorphismen von
Minorhistokompatibilitätsantigenen. Aus diesen Antigenen können
vom Spender abweichende Peptide generiert werden, die, obwohl
durch idente Spender-Empfänger-HLA-Moleküle präsentiert, nun
eine Fremdkonstellation darstellen. T-Zellen aus dem Transplantat
können diese Spender-Empfänger-identen HLA-Moleküle, die vom
Spender abweichende Empfängerpeptide präsentieren, als Eigen-
HLA-fremd-Peptid-Komplexe erkennen und dadurch aktiviert
werden [13].
- 23 -
Wird bei einem Patienten die Indikation zur
Blutstammzelltransplantation gestellt, muß zunächst sein HLA-Typ
untersucht werden. Es folgt eine HLA-Typisierung der Geschwister
des Patienten sowie eventuell der Eltern. HLA-Moleküle werden
innerhalb des MHC auf Chromosom 6 (6p21.3) kodiert. Dabei sind
die Allelkombinationen auf einem Chromosom (3 Allele für HLA-I-
Moleküle (HLA-A,-B,-C) und zwei der für das Ergebnis nach
Transplantation wichtigen HLA-II-Moleküle (HLA-DRB1 und –
DQB1)) stabil gekoppelt; sie werden in der Regel unverändert als
Haplotypen vererbt. Aufgrund dessen besteht eine
Wahrscheinlichkeit von 25%, dass ein Geschwister einen komplett
identen HLA-Typ besitzt und als Spender in Frage kommt. Die
Typisierung der Eltern dient der Haplotyp-Sicherung. Findet sich
unter den Geschwistern keines mit identem Haplotyp, wird die
Suche nach einem nicht verwandten Spender, die
Fremdspendersuche, eingeleitet. Durch ärztlichen Auftrag,
Einverständniserklärung des Patienten und
Kostenübernahmeerklärung des Kostenträgers wird eine
Sucheinheit mit der Spendersuche beauftragt. Die Suche wird in
Deutschland über das Zentrale Knochenmarksspender-Register
Deutschland (ZKRD) koordiniert, das passende Spender aus
nationalen und internationalen Spender-Dateien ermittelt. Die
freiwilligen Spender sind in den nationalen Spenderregistern erfasst.
Ist ein passender Spender gefunden und mit einer Spende
einverstanden, kann die Stammzellgewinnung auf zwei Wegen
erfolgen: erstens durch direkte Gewinnung von Knochenmark
während eines Eingriffs in Vollnarkose oder zweitens durch
Gewinnung von Stammzellen aus dem peripheren Blut nach
Vorbehandlung des Spenders mit G-CSF. Die gewonnenen
Stammzellen werden dem Empfänger intravenös infundiert. Auch
wenn das Engraftment, also die Etablierung und
Funktionsaufnahme der Spender-Stammzellen im Empfänger, bei
der Verwendung von peripheren Stammzellen schneller als bei der
Verwendung von Knochenmark vonstatten geht, bestehen
- 24 -
hinsichtlich der Überlebensraten, der Rezidivwahrscheinlichkeit und
der therapiebezogenen Sterblichkeit keine signifikanten
Unterschiede zwischen beiden Stammzellquellen [14,15]. Die
Studienergebnisse sind jedoch nicht einheitlich; zum Teil werden
erhöhte GvHD-Raten bei der Verwendung peripherer Stammzellen
gesehen [16]. Da die mit dem Transplantat infundierten T-Zellen,
wie oben beschrieben, eine GvHD auslösen können, wurden
Strategien entwickelt, um T-Zellen aus dem Transplantat zu
entfernen (T-Zell-Depletion). Dies kann antikörpervermittelt oder mit
Hilfe physikalischer Verfahren geschehen. Es konnte gezeigt
werden, dass durch T-Zell-Depletion die GvHD-Wahrscheinlichkeit
gesenkt wird [17], dabei jedoch die Wahrscheinlichkeit für
Transplantatversagen und Rezidiv steigt. Alloreaktive T-Zellen
können nicht nur eine GvHD verursachen, sondern können auch
durch Abtöten von Empfänger-Lymphozyten, die gegen Spender-
Stammzellen gerichtet sind und von im Patienten verbliebenen
malignen Blasten, ein besseres Engraftment [18] sowie einen GvL-
Effekt [19] ermöglichen. Dem Transplantatversagen nach T-Zell-
Depletion kann therapeutisch mit verstärkter Immunsuppression des
Empfängers vor der Transplantation begegnet werden [20].
Des weiteren steht eine selektive Stammzellanreicherung mittels
CD34-Selektion zur Verfügung. Periphere Blutstammzellen tragen
das CD-34-Merkmal als ein charakterisierendes. Mit Hilfe von anti-
CD34-Antikörpern können Blutstammzellen positiv selektiert
werden. Damit werden hohe Blutstammzelldosen bei niedrigen T-
Zelldosen im Transplantat erreicht. Somit kann bei vermindertem
Risiko für Transplantatversagen eine geringe GvHD-Rate erreicht
werden, wie es bei Verwendung von HLA-identen
Familienangehörigen als Spender gezeigt werden konnte [21]. Ein
Rezidiv kann mit Hilfe der DLI behandelt werden. In der
unverwandten Blutstammzelltransplantation mit CD34-Zellen
konnten diese positiven Effekte bisher nicht gesehen werden;
Patienten zeigten hier ein hohes Risiko für Transplantatversagen
und Rezidiv, das auch durch DLI nicht gesenkt werden konnte [22].
- 25 -
Mit Hilfe der extensiven T-Zell-Depletion ist eine haploidente
Transplantation möglich [23]. Dabei besitzt der Spender nur einen
identen HLA-Haplotyp; die Allelkombination auf dem anderen
Chromosom ist different. Findet sich unter den Geschwistern eines
Patienten keines mit identen Haplotypen, und ist die
Fremdspendersuche erfolglos, kommt experimentell eine
haploidente Transplantation in Frage. Die Wahrscheinlichkeit, dass
ein Geschwister haploident ist, beträgt 50%. Wie unter 1.1.3. bereits
dargelegt, wurde unter dem Aspekt der KIR-Liganden-
Inkompatibilität im Sinne eines GvL-Effekts mit haploidenten
Transplantationen niedrige Rezidivraten erreicht [5].
1.2.3. Konditionierung Vor Infusion der Spenderstammzellen muß der Empfänger durch
Konditionierung vorbereitet werden. Ziel der Konditionierung ist es,
die Funktion der immunkompetenten Zellen des Empfängers zu
unterdrücken, um das Risiko des Transplantatversagens (s.oben)
abzusenken. Des weiteren müssen im Knochenmark des
Empfängers durch Abtöten verbliebener Stammzellen Nischen für
die Spenderstammzellen geschaffen werden. Durch Konditionierung
wird nach Induktionstherapie eine zusätzliche Reduktion der
Tumorzellzahl erreicht. Zur Verfügung stehen die
Ganzkörperbestrahlung sowie Chemotherapeutika. Klassische
myeloablative Konditionierungsschemata bestehen aus
Kombinationen des DNA-Alkylans Cyclophosphamid mit
Ganzkörperbestrahlung oder des DNA-Alkylans Busulfan [24].
Neuere Studien zeigen gute Ergebnisse bei reduzierter Toxizität mit
einer Kombination aus dem Purinantagonisten Fludarabin mit
Busulfan [25,26]. Zudem wurden Schemata zur Anwendung bei
Patienten, bei denen eine myeloablative Konditionierung
kontraindiziert ist, entwickelt. Bei älteren Patienten und/oder bei
hoher Komorbidität ist die Toxizität der myeloablativen
Konditionierung nicht tolerabel. Um diesen Patienten eine allogene
Blutstammzelltransplantation zu ermöglichen, werden im Rahmen
- 26 -
einer nonmyeloablativen Konditionierung niedrigere Dosen bei TBI
und Chemotherapie angewendet [27]. Studien haben im Vergleich
zur myeloablativen Konditionierung zwar geringere GvHD-Raten
[28] aber auch ein schlechteres Engraftment [29] sowie höhere
Raten für Transplantatversagen [30] gezeigt. Eine Hochdosis-
Konditionierung führt zu besserem Engraftment und niedrigeren
Rezidivraten auf Kosten einer erhöhten therapiebezogenen
Sterblichkeit [31].
1.2.4. Immunsuppression Nach allogener Blutstammzelltransplantation kann eine GvHD
auftreten (s. 1.2.2.), der therapeutisch begegnet werden muß. Man
unterscheidet akute und chronische GvHD. Akute GvHD tritt
innerhalb der ersten drei Monate nach Transplantation auf.
Alloreaktive T-Lymphozyten des Spenders induzieren im Empfänger
schwere Entzündungsreaktionen mit Nekrosen von Epithelzellen der
Haut, im Gastrointestinaltrakt und in der Leber. Klinische Zeichen
sind Erythem, Ikterus, Durchfall und Darmblutungen. Chronische
GvHD tritt nach dem 100. Tag nach Transplantation auf und ist
durch Fibrose und Atrophie gekennzeichnet. Klinisch können sich
kollagenose-ähnliche Symptome wie Sicca-Symptomatik, papulöse
Exantheme der Haut, erosive Schleimhautläsionen und
obliterierende Bronchiolitis zeigen. Bei der chronischen GvHD spielt
der Polymorphismus der Minorhistokompatibilitätsantigene (s.
1.2.2.) eine Rolle. Ziel der immunsuppressiven Therapie ist es, die
Aktivierung alloreaktiver T-Lymphozyten zu blockieren. Zur
Verfügung stehen Calcineurininhibitoren wie Cyclosporin A und
Takrolimus, die Transkriptionswege zur Aktivierung des Interleukin-
2-Clusters hemmen, Lymphozyten-spezifische Hemmstoffe der
DNA-Synthese wie Mycophenolat Mofetil, Antikörper gegen T-
Lymphozyten wie monoklonale anti-CD3-Antikörper [32] und
polyklonales anti-Lymphozytenglobulin (ATG,[33]) sowie
Kortikosteroide.
- 27 -
2. Studie 2.1. Ziel
Ziel der Studie ist die Beantwortung der Frage, ob der vorteilhafte Einfluss von
KIR-Liganden-Inkompatibilität bei haploidenten Transplantationen [5] auch bei
hämatologischen Transplantationen mit unverwandten Spendern zum Tragen
kommt. Zur Zeit werden unverwandte Spender mit einem höheren
Übereinstimmungsgrad hinsichtlich des HLA-Typus Familienmitgliedern mit
einem niedrigeren Übereinstimmungsgrad vorgezogen [34]. Dabei wurde der
HLA-C-Locus nicht mit in Betracht gezogen [34], so dass in einigen Fällen
durch zufälligen HLA-C-Mismatch KIR-Liganden-Inkompatibilität entstanden
ist. In dieser Studie wird untersucht, ob erstens diese Fälle ein besseres
klinisches Ergebnis zeigen und ob zweitens KIR-Liganden-Inkompatibilität
folglich durch gezieltes Aussuchen unverwandter Spender therapeutisch
ausgenutzt werden könnte.
2.2. Patienten und Methoden 2.2.1. Patienten
Die Studie umfasst 185 Spender-Empfänger-Paare hämatologischer
Transplantationen. Von diesen wurden 124 in der Medizinischen
Klinik I des Universitätsklinikums Dresden transplantiert und 61 im
Knochenmarktransplantationszentrum der Deutschen Klinik für
Diagnostik in Wiesbaden. Die Transplantationen fanden zwischen
1997 und 2002 statt. 102 Patienten litten an AML, 58 an CML und
25 an MDS. Patienten mit lymphatischen Leukämien wurden
ausgeschlossen, da die Resistenz lymphatischer Blasten gegen NK-
Zell-vermittelte Lyse bekannt ist [35]. Alle Spender waren
unverwandt mit den Empfängern, es handelte sich ausschließlich
um allogene Transplantationen. Die Spendersuche wurde nach den
Empfehlungen zur immungenetischen Spenderauswahl für die
allogene Transplantation von Knochenmark und peripheren
Blutstammzellen der Deutschen Gesellschaft für Immungenetik
(DGI) und der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Knochenmark-
und Blutstammzell-Transplantationen (DAG-KBT) durchgeführt
- 28 -
[36,34]. Stammzellquellen waren Knochenmark und/oder periphere
Blutstammzellen. Bestandteil der myeloablativen Therapie waren
Ganzkörperbestrahlung, Busulfan, ATG/Fludarabin/Melphalan und
Cyclophosphamid/Etoposid (Details s.Tab.2 im Anhang, S.53). Zur
Immunsuppression nach der Transplantation wurden Methotrexat,
Cyclosporin A und Glukokortikoide eingesetzt.
2.2.2. Methoden Die Spender-Empfänger-Paare wurden retrospektiv entsprechend
ihres KIR-Liganden-Status in zwei Gruppen eingeteilt: 1. KIR-
Liganden-Kompatibilität (n=165, s.Tab.2 im Anhang, S.53), 2. KIR-
Liganden-Inkompatibilität (n=20). Der KIR-Liganden-Status wurde
zunächst aus den HLA-Klasse-I-Typen von Empfänger und Spender
(wie unter 1.1.3. beschrieben, [5]) geschlossen. 118 der in Dresden
transplantierten Spender-Empfänger-Paare nehmen an dem IHWG
HCT-KIR Projekt teil. Ziel dieses Projekts ist, den Einfluss der
verschiedenen KIR-Genotypen auf das klinische Ergebnis nach
allogener Blutstammzelltransplantation zu bestimmen. Zu diesem
Zweck wurde aus Rückstellproben der Spender DNA gewonnen
(QIAmp® DNA Mini Kit), mit der am Memorial Sloan-Kettering
Cancer Center, New York durch die PCR die KIR-Genotypen
bestimmt wurden. Die Typisierung erfolgte durch Katharine Hsu, MD
PhD. Mit Hilfe dieser Daten konnte der KIR-Liganden-Status erneut
bestimmt werden und mit der unter 1.1.3. beschriebenen Methode
verglichen werden. Es konnte gezeigt werden, dass KIR2DL2
und/oder KIR2DL3 von CD8+-T-Zellen exprimiert werden und an der
Entwicklung von Gedächtnis- aus Effektor-T-Zellen beteiligt sind
[37]. Um zu untersuchen, ob dies einen Einfluss auf das klinische
Ergebnis nach allogener Knochenmarktransplantation hat, haben
wir alle Patienten, die die Liganden für KIR2DL2 und KIR2DL3
exprimieren (HLA-C-Gruppe-1-Moleküle, s.Tab.1, S.11) mit denen
verglichen, die keine HLA-C-Gruppe-1-Moleküle exprimieren.
Berechnet wurden die Rezidiv-Wahrscheinlichkeit, die
therapiebezogene Sterblichkeit, die Wahrscheinlichkeit für
- 29 -
erkrankungsfreies Überleben und für das Gesamtüberleben durch
die Kaplan-Meier-Methode. Die Berechnung der Signifikanz von
Unterschieden bei diesen univariaten Vergleichen erfolgte mit dem
log-rank-Test. Zur therapiebezogenen Sterblichkeit wurden alle
Todesursachen bei Abwesenheit eines Rezidivs gezählt. Bei der
Berechnung der Wahrscheinlichkeit des erkrankungsfreien
Überlebens wurde die Zeitspanne vom Zeitpunkt der
Transplantation bis zum Auftretenszeitpunkt eines Rezidivs oder bis
zum Todeszeitpunkt in Remission zu Grunde gelegt. Bei der
Berechnung der generellen Überlebenswahrscheinlichkeit wurde die
Zeit zwischen Transplantation und Tod jeder Ursache
berücksichtigt. Es wurden univariat weitere Merkmale untersucht:
Einfluss des HLA-Matchs, des Alters und des Geschlechts der
Patienten sowie der unterschiedlichen Verfahren der myeloablativen
Therapie und der Stammzellquelle. Mit Hilfe der Cox-Regression
erfolgte schließlich eine multivariate Analyse.
- 30 -
Monate
KIR-Liganden-Status und erkrankungsfreies Überleben
1,0
0,0
KIR-Mismatch (GvH) n=20
80 60 40 20 0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
KIR-Match n=165
p=0,5968
2.3. Ergebnisse 2.3.1. KIR-Liganden-Status
Beim Vergleich von KIR-Liganden-Kompatibilität mit KIR-Liganden-
Inkompatibilität zeigte die Inkompatibilitätsgruppe eine geringere
Wahrscheinlichkeit für erkrankungsfreies Überleben (s.Abb.11), eine
geringere therapiebezogene Sterblichkeit (s.Abb.12) und eine
erhöhte Rezidiv-Wahrscheinlichkeit (s.Abb.13). Der log-rank-Test
zeigte jedoch in keinem Fall Signifikanz. Relevante Charakteristika
wie Patientenalter (Median), Grunderkrankung (AML, CML, MDS),
Art der Konditionierung, Median der verabreichten CD34-Zelldosis
und Auftreten von GvHD waren bei beiden Gruppen gleich verteilt.
Abb.11: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = KIR-Liganden-Kompatibilität, rot = KIR-Liganden-Inkompatibilität
- 31 -
KIR-Liganden-Status und therapiebezogene Sterblichkeit
Monate
KIR-Mismatch (GvH) n=20
80 60 40 20 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
KIR-Match n=165
p=0,4324
Abb.12: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = KIR-Liganden-Kompatibilität, rot = KIR-Liganden-Inkompatibilität
KIR-Liganden-Status und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
80 60 40 20 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
KIR-Match n=158
p=0,1001
KIR-Mismatch (GvH) n=19
Abb.13: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = KIR-Liganden-Kompatibilität, rot = KIR-Liganden-Inkompatibilität
- 32 -
2.3.2. HLA-Kompatibilitäts-Status Um den Einfluss der HLA-Kompatibilität zwischen Spender und
Empfänger auf das klinische Ergebnis zu bestimmen, wurden vier
Gruppen gebildet: Gruppe 1 mit voller HLA-Kompatibilität (n=92),
Gruppe 2 mit mindestens einem HLA-Klasse-I-Mismatch (n=51),
Gruppe 3 mit mindestens einem HLA-Klasse-II-Mismatch (n=23)
und Gruppe 4 mit mindestens einem HLA-Klasse-I- und mindestens
einem HLA-Klasse-II-Mismatch (n=19). Die höchste
Wahrscheinlichkeit für erkrankungsfreies Überleben zeigte Gruppe
1, die niedrigste Gruppe 4. Der Unterschied zwischen diesen beiden
Gruppen war signifikant (s.Abb.14). Die therapiebezogene
Sterblichkeit war in Gruppe 4 am höchsten und in Gruppe 1 am
niedrigsten. Der Unterschied zwischen diesen beiden Gruppen war
auch hier signifikant (s.Abb.15). Die Unterschiede der vier Gruppen
hinsichtlich der Rezidiv-Wahrscheinlichkeit waren nicht signifikant
(s.Abb.16 im Anhang, S.54).
- 33 -
80 60 40 20 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
(1) HLA-Match
(2) HLA-Mismatch Klasse I n=51
1-2 p=0,6735 1-3 p=0,2659 1-4 p=0,0211 2-3 p=0,4549 2-4 p=0,0591 3-4 p=0,4104
(4) HLA-Mismatch Klasse I+II n=19
(3) HLA-Mismatch Klasse II n=23
HLA-Kompatibilitäts-Status und erkrankungsfreies Überleben
4
1
Abb.14: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = volle HLA-Kompatibilität, grün = mindestens ein HLA-Klasse-I-Mismatch, gelb = mindestens ein HLA-Klasse-II-Mismatch, rot = mindestens ein HLA-Klasse-I- und mindestens ein HLA-Klasse-II-Mismatch
Monate
(4) HLA-Mismatch Klasse I+II n=19
80 6040 200
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
(1) HLA-Match n=92
(2) HLA-Mismatch Klasse I n=51
1-2 p=0,1716 1-3 p=0,1772 1-4 p=0,0181 2-3 p=0,7210 2-4 p=0,1913 3-4 p=0,3859
(3) HLA-Mismatch Klasse II n=23
HLA-Kompatibilitäts-Status und therapiebezogene Sterblichkeit
1
4
Abb.15: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = volle HLA-Kompatibilität, grün = mindestens ein HLA-Klasse-I-Mismatch, gelb = mindestens ein HLA-Klasse-II-Mismatch, rot = mindestens ein HLA-Klasse-I- und mindestens ein HLA-Klasse-II-Mismatch
- 34 -
Patientenalter und erkrankungsfreies Überleben
80 60 40 20 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
< 44 Jahre n=92
p=0,0174
> 44 Jahre n=93
2.3.5. Patientenalter Um den Einfluss des Patientenalters auf das klinische Ergebnis zu
bestimmen, wurden zwei Gruppen neu gebildet: Gruppe 1 umfasst
alle Patienten, die jünger als der Altersmedian von 44 Jahren sind,
Gruppe 2 umfasst alle Patienten, die älter als 44 Jahre sind. Die
Wahrscheinlichkeit für erkrankungsfreies Überleben war in Gruppe 1
signifikant höher als in Gruppe 2 (s.Abb.17). Die therapiebezogene
Sterblichkeit (s.Abb.18 im Anhang, S.55) und die Rezidiv-
Wahrscheinlichkeit (s.Abb.19 im Anhang, S.55) waren in Gruppe 2
höher als in Gruppe 1, der Unterschied zeigte jedoch keine
Signifikanz.
Abb.17: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse=Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse=Zeit in Monaten nach Transplantation, blau=Patienten jünger als 44 Jahre, rot=Patienten älter als 44 Jahre
- 35 -
2.3.4. Geschlecht Zur Bestimmung des Einflusses des Geschlechts haben wir die
Konstellation Spender weiblich / Patient männlich mit allen anderen
verglichen. Die geringen Unterschiede beim erkrankungsfreien
Überleben, bei der therapiebezogenen Sterblichkeit und bei der
Rezidiv-Wahrscheinlichkeit waren nicht signifikant (s.Abb.20,21,22
im Anhang, S.56,57).
2.3.5. myeloablative Therapie Verglichen wurde das auf der Ganzkörperbestrahlung basierte mit
dem auf Busulfan basierte Therapieregime. Auch hier zeigten sich
keine signifikanten Unterschiede (s.Abb.23,24,25 im Anhang,
S.58,59).
2.3.6. Stammzellquelle
Die beiden benutzten Stammzellquellen Knochenmark und
periphere Blutstammzellen wurden miteinander verglichen. Die
Stammzellquelle hatte keinen signifikanten Einfluss auf das
klinische Ergebnis (s.Abb.26,27,28 im Anhang, S.60,61).
2.3.7. CD34-Selektion Hier war das Unterscheidungskriterium der Gruppen, ob das
Transplantat nach Stammzellen selektioniert wurde (CD34-
Selektion). Die geringen Unterschiede waren nicht signifikant
(s.Abb.29,30,31 im Anhang, S.62,63).
2.3.8. HLA-C-Gruppe-1-Moleküle Ob sich die KIR2DL2/3 – HLA-C-Gruppe-1-Molekül Interaktion beim
Ausbilden von CD8+-Gedächtnis-T-Zellen [37] im klinischen
Ergebnis widerspiegelt, wurde durch Vergleich aller Empfänger mit
HLA-C-Gruppe-1-Molekülen mit allen Patienten ohne HLA-C-
Gruppe-1-Molekülen untersucht. Diese Unterscheidung hatte keinen
signifikanten Einfluss (s.Abb.32,33,34 im Anhang, S.64,65).
- 36 -
2.3.9. KIR-Genotypen Die Gene für die KIR-Rezeptoren liegen auf Chromosom 19
(19q13.4) innerhalb des LRC (=leukocyte receptor complex) [38].
Mit Hilfe KIR-Gen-spezifischer Primerpaare wurde im Rahmen des
unter 2.2.2. beschriebenen IHWG-Projekts für 118 der Dresdner
Spender das Vorhandensein der Gene für KIR2DL1, KIR2DL2,
KIR2DL3 und KIR3DL1 ermittelt (s.Tab.3 unten, Tab.4 im Anhang,
S.66,67 und Tab.5 im Anhang, S.68). Durch Kenntnis des KIR-
Genotyps des Spenders und des HLA-Typus des Empfängers kann
der KIR-Liganden-Status neu bestimmt werden. Von den 118
Spender-Empfänger-Paaren zeigen demnach 40 KIR-Liganden-
Kompatibilität und 78 KIR-Liganden-Inkompatibilität. Die
Überlebenswahrscheinlichkeit ist in der KIR-Liganden-
Inkompatibilitäts-Gruppe niedriger als in der Kompatibilitätsgruppe
(s.Abb.35,36). Die therapiebezogene Sterblichkeit (s.Abb.37) und
die Rezidiv-Wahrscheinlichkeit (s.Abb.38) sind in der
Inkompatibilitätsgruppe höher als in der Kompatibilitätsgruppe. Die
Unterschiede waren jedoch in keinem Fall signifikant.
2DL1 2DL2 2DL3 3DL1 n Anteil
64 54,24%
28 23,73%
11 9,32%
10 8,47%
2 1,69%
2 1,69%
1 0,86%
Tab.3: Verteilung der inhibitorischen KIR-Genotypen 2DL1, 2DL2, 2DL3 und 3DL1 der 118 am IHWG HCT-KIR Project teilnehmenden Spender; grau = Gen vorhanden, weiß = Gen nicht vorhanden
- 37 -
80 60 40 200
1,0 ,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
KIR-Match n=40 KIR-Mismatch (GvH) n=78
p=0,0501
KIR-Genotypen und erkrankungsfreies Überleben
Monate
KIR-Match n=40 KIR-Mismatch (GvH) n=78
p=0,0720
KIR-Genotypen und Gesamtüberleben
80 60 40 200
1,0
,9 ,8 ,7 ,6 ,5 ,4 ,3 ,2 ,1
0,0
Monate
Abb.35: Kaplan-Meier-Diagramm Gesamtüberleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = KIR-Liganden-Kompatibilität, rot = KIR-Liganden-Inkompatibilität
Abb.36: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = KIR-Liganden-Kompatibilität, rot = KIR-Liganden-Inkompatibilität
- 38 -
80 6040 20 0
1,0 ,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
KIR-Match n=40 KIR-Mismatch (GvH) n=78
p=0,3415
KIR-Genotypen und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
Monate
80 60 40 20 0
1,0 ,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
KIR-Match n=40 KIR-Mismatch (GvH) n=78
p=0,1104
KIR-Genotypen und therapiebezogene Sterblichkeit
Monate
Abb.37: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = KIR-Liganden-Kompatibilität, rot = KIR-Liganden-Inkompatibilität
Abb.38: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = KIR-Liganden-Kompatibilität, rot = KIR-Liganden-Inkompatibilität
- 39 -
2.3.10. Cox-Regression Hinsichtlich des erkrankungsfreien Überlebens zeigte die Cox-
Regression (Einschluss- und vorwärts schrittweise Methode) einen
signifikanten Einfluss der Variablen Alter und HLA-Kompatibilität.
Bei der therapiebezogenen Sterblichkeit war bei beiden Methoden
die Variable HLA-Kompatibilität signifikant. Für die Rezidiv-
Wahrscheinlichkeit konnte keine signifikante Einflussvariable
gezeigt werden. Die multivariate Analyse stützt damit die
Ergebnisse der univariaten Analysen.
2.3.11. Zusammenfassung
Die Wahrscheinlichkeit für erkrankungsfreies Überleben wurde
signifikant durch das Alter der Patienten und die HLA-Kompatibilität
zwischen Spender und Empfänger beeinflusst. Bezüglich der
Wahrscheinlichkeit für therapiebezogene Sterblichkeit hatte nur die
HLA-Kompatibilität einen signifikanten Einfluss. Die Rezidiv-
Wahrscheinlichkeit wurde durch keine der untersuchten Variablen
signifikant beeinflusst. Auf keine der untersuchten
Standardparameter hatte der KIR-Liganden-Kompatibilitäts-Status
einen signifikanten Einfluß.
- 40 -
3. Diskussion Entsprechend der dargelegten Ergebnisse können die von Velardi et al. [5]
gezeigten vorteilhaften klinischen Effekte von KIR-Liganden-Inkompatibilität im
haploidenten Transplantationssetting nicht bei regulären allogenen
Transplantationen gesehen werden. Die KIR-Liganden-Inkompatibilitäts-Gruppe
zeigte im Vergleich zur Kompatibilitätsgruppe sogar eine verminderte
Überlebensrate, auch wenn sich in diesem Ergebnis keine Signifikanz
widerspiegelt. Da entsprechend des Algorithmus, mit dem der KIR-Liganden-
Status festgestellt wird, jeder KIR-Mismatch mit einem HLA-Mismatch korreliert
ist, könnte jener die vorteilhaften Effekte des KIR-Mismatchs überdeckt haben.
Dass Patienten, die unter Einschluss von HLA-Inkompatibilität transplantiert
wurden, eine geringere Überlebenswahrscheinlichkeit haben als Patienten, die
HLA-C-kompatibel transplantiert wurden, ist bekannt [39,12]. Wie unter 2.3.2. und
2.3.10. dargelegt, zeigte die HLA-Kompatibilität auch bei unseren Patienten einen
signifikanten Einfluss auf Überleben und therapiebezogene Sterblichkeit. HLA-
Inkompatibilität resultiert in T-Zell-Alloreaktivität [40]. Dies wiederum führt zur
GvHD, der therapeutisch immunsupprimierend begegnet werden muss, wodurch
die erhöhte therapiebezogene Sterblichkeit bei HLA-Inkompatibilität erklärlich
wird. Des Weiteren ist wie unter 2.3.5. und 2.3.10. gezeigt ein höheres
Patientenalter mit einer verminderten Überlebenswahrscheinlichkeit korreliert.
Auch dieser Einfluss ist bekannt [39]. Da seit kurzem die KIR-Genotyp-
Bestimmung mit Hilfe der PCR möglich ist, kann eine exaktere Bestimmung des
KIR-Liganden-Kompatibilitäts-Status erfolgen als mit der Rückschlußmethode aus
dem Spender-HLA-Typus. Es ergaben sich unter Berücksichtigung der KIR-
Genotypen wie unter 2.3.9. dargestellt völlig neue Gruppenkonstellationen. Ein
Großteil der Spender, deren Genotyp bekannt ist, besitzt Gene für KIR-
Rezeptoren, deren HLA-Liganden nicht exprimiert werden. Damit scheint fraglich,
inwieweit der von Velardi et al. [5] benutzte Algorithmus zur Bestimmung von KIR-
Liganden-Inkompatibilität eine exakte Vorhersage liefern kann. Eine neue Studie
von Leung et al. [41] stützt diese Ergebnisse. Jedoch war auch unter
Berücksichtigung der KIR-Genotypen KIR-Liganden-Inkompatibilität hinsichtlich
der Gesamtüberlebensrate nicht von Vorteil. Eine zwischenzeitlich von Davies et
al. [42] durchgeführte Studie zur KIR-Liganden-Inkompatibilität bei unverwandten
Knochenmarktransplantationen kommt zu ähnlichen Ergebnissen. Eine weitere
- 41 -
Abb.39: Kaplan-Meier-Diagramm Gesamtüberleben unter Ausschluss aller Patienten, die kein ATG erhalten haben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = KIR-Liganden-Kompatibilität, rot = KIR-Liganden-Inkompatibilität
von Giebel et al. [43] zeigt eine signifikant erhöhte Überlebenswahrscheinlichkeit
bei KIR-Liganden-Inkompatibilität im allogenen Transplantationssetting und führte
dies auf die Verwendung von ATG als Bestandteil der GvHD-Prophylaxe zurück.
Wir konnten einen konkordanten Effekt von ATG für diese diskrepanten Befunde
hinsichtlich des KIR-Mismatchs bei unseren Patienten nicht sehen (s.Abb.39)
[44].
80 60 4020 0
1,0 ,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
KIR-Match n=103 KIR-Mismatch n=15
p=0,6213
KIR-Liganden-Status bei Verwendung von ATG und Gesamtüberleben
- 42 -
Der positive Effekt von KIR-Liganden-Inkompatibilität konnte bei haploidenten
Transplantationen gezeigt werden, die ein striktes Therapieregime erfordern. So
waren bei Velardi et al. [5] alle Transplantate T-Zell-depletiert. T-Zell-Depletion
wurde bei unseren Patienten nur durchgeführt, wenn eine CD34-Selektion
stattfand (bei 25 Transplantationen). Die alloreaktiven T-Zellen könnten bei den
nicht T-Zell-depletierten Patienten den positiven Einfluss alloreaktiver NK-Zellen
überdeckt haben, wie oben beschrieben [40]. Zudem wurde bei Velardi et al. [5]
im Gegensatz zu unseren Patienten keine immunsupprimierende Therapie
durchgeführt, die die alloreaktiven NK-Zellen hätte beeinflussen können. Im
Rahmen unserer Studie wurden nur inhibierende KIR-Rezeptoren berücksichtigt.
Die Rolle der aktivierenden KIR-Rezeptoren ist noch unklar, zumal die Liganden
nicht bekannt sind [3]. NK-Zellen exprimieren weitere Rezeptoren, die nicht zur
KIR-Familie gehören, zum Beispiel stress-sensitive NKG2-Rezeptoren [45,46,47]
und NCR-Rezeptoren [48]. Deren Rolle bei der Knochenmarktransplantation ist
unklar.
Cook et al. [49] haben gezeigt, dass die Anwesenheit bestimmter aktivierender
KIR-Gene im Spender in Verbindung bestimmter HLA-C-Allelgruppen des
Empfängers einen signifikanten Einfluss auf das Überleben der Patienten hat.
Einen Ausblick bietet das IHWG HCT-KIR Projekt, das die klinische Signifikanz
der verschiedenen KIR-Genotypen untersucht. Zum derzeitigen Zeitpunkt kann
ein gezieltes Aussuchen HLA-I-inkompatibler unverwandter Spender unter dem
Aspekt der KIR-Liganden-Inkompatibilität nicht empfohlen werden und ist auch
nicht Bestandteil der Transplantationsrichtlinien geworden [39]. Diese Aussage
wurde durch eine kürzlich veröffentlichte Studie des National Marrow Donor
Programs belegt [12]. In einer retrospektiven Analyse konnte gezeigt werden,
dass der HLA-C-Mismatch im unverwandten Setting mit einer erhöhten Rate von
GvHD und Sterblichkeit einhergeht. Dies deutet daraufhin, dass der Algorithmus
von Velardi et al. nur mit in-vitro T-Zell-depletierten Transplantaten zu greifen
scheint. Eventuell spielt auch die Transplantatquelle (PBSC vs. KM) eine bisher
nicht klar gezeigte Rolle.
- 43 -
4. Thesen In der Therapie von Leukämien ist die Knochenmark- bzw.
Stammzelltransplantation eine tragende Säule.
Für den Transplantationserfolg ist eine Übereinstimmung der
Haupthistokompatibilitätsantige (HLA-Antigene der Klassen I und II) zwischen
Spender und Empfänger von zentraler Bedeutung. Diese Notwendigkeit ergibt
sich aus der sogenannten MHC-Restriktion in der T-Zellrezeptorerkennung.
Ob auch NK-Zellrezeptoren und deren Liganden in der Spenderauswahl
berücksichtigt werden sollten, ist bisher unzureichend untersucht. Insbesondere
trifft das für die KIR-Rezeptoren zu, die wie die T-Zellrezeptoren ebenfalls HLA-
Antigene als Liganden besitzen.
Velardi et al. haben 2002 erstmalig gezeigt, daß in der Therapie myeloischer
Leukämien die Transplantation von Blutstammzellen verwandter Spender mit
KIR-Liganden-Inkompatibilität von klinischem Vorteil ist.
Ob KIR-Liganden-Inkompatibilität auch bei Knochenmark-/
Stammzelltransplantationen Unverwandter Bedeutung erlangen könnte, war zu
Studienbeginn offen und blieb auch infolge diskrepanter
Untersuchungsergebnisse von verschiedenen Arbeitsgruppen im Verlauf der
Studie widersprüchlich.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Fragestellung, die auch Teil einer
internationalen Studie war, an 185 Spender-Empfänger-Paaren retrospektiv
untersucht. Dabei wurde bei den Paaren einerseits die KIR-Liganden-
Kompatibilität auf der Grundlage der HLA-C-Supertypen erschlossen (nach
Velardi et al.). Andererseits konnte sie im internationalen Studienprogramm direkt
aus dem KIR-Genotyp des Spenders und dem HLA-C-Supertyp des Empfängers
ermittelt werden.
Die Untersuchungen ergaben folgende Resultate.
- 44 -
Bei Vorliegen von KIR-Liganden-Inkompatibilität hat die Verwendung von ATG als
Bestandteil der GvHD-Prophylaxe keinen Einfluß auf das klinische Ergebnis. Die
Vermutungen von Giebel et al. wurden damit nicht gestützt.
Die Bestimmung des KIR-Liganden-Status mit Hilfe der Rückschlußmethode
allein aus dem HLA-Typ ist unzuverlässig. Für eine exakte Differenzierung ist die
gleichzeitige KIR-Genotypisierung erforderlich.
KIR-Liganden-Inkompatibilität ist bei unverwandten Knochenmark-/
Stammzelltransplantationen nicht von klinischem Vorteil. Auch ein gezieltes
Aussuchen HLA-C-inkompatibler Spender auf der Grundlage einer KIR-
Genotypisierung stellt derzeit keine therapeutische Option dar.
- 45 -
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6. Anhang
Abb.3: Bindung eines inhibitorischen KIR-Moleküls an ein HLA-I-Molekül, grün = Abschnitt von extrazellulären KIR-Domänen, braun = Abschnitt von extrazellulären Domänen eines HLA-I-Moleküls, lila = HLA-Bindungspeptid, rot = KIR-Salzreste, blau = HLA-Basenreste Quelle: [1]
- 53 -
Tab.2: Details der Transplantationen; M=männlich, F=weiblich, CR=komplette Remission; BM=Knochenmark, PB=periphere Blutstammzellen, TBI=Ganzkörperbestrahlung, ATG=Anti-Thymozyten-Globulin, Flu=Fludarabin, Melph=Melphalan, Cy=Cyclophosphamid, Eto=Etoposid
Spender ohne KIR- Liganden-
Inkompatibilität
Spender mit KIR- Liganden-
Inkompatibilität
voller HLA-Match
HLA-Mismatch, ohne KIR-Liganden-
Mismatch
HLA-Mismatch, mit KIR-Liganden-
Mismatch N 92 73 20 Patientenalter 44 (3-66) 42 (7-66) 44,5 (17-60) Spenderalter 33 (23-48) n=15 36 (24-47) n=11 34 (33-49) n=3 Patienten-/Spender-Geschlecht M/M 44 (48%) 38 (52%) 6 (30%) M/F 8 (9%) 7 (10%) 6 (30%) F/M 21 (23%) 19 (26%) 3 (15%) F/F 19 (20%) 9 (12%) 5 (25%) Patienten-/Spender-Cytomegalievirus-Status positiv/positiv 20 (22%) 22 (30%) 3 (15%) positiv/negativ 26 (28%) 22 (30%) 6 (30%) negativ/positiv 9 (10%) 8 (11%) 3 (15%) negativ/negativ 35 (38%) 19 (26%) 7 (35%) Diagnose AML 49 (53%) 43 (58%) 10 (50%) CR1 14 14 2 CR2 7 10 1 Primäre Resistenz 10 9 1 Rezidiv 18 10 6 MDS 16 (17%) 5 (7%) 4 (20%) CML 27 (29%) 25 (34%) 6 (30%) Chronische Phase 1 15 18 5 Chronische Phase 2 1 2 Blastenkrise 5 3 1 Akzelerierte Phase 6 2 Patienten-/Spender- HLA Kompatibilität ein Mismatch 47 (64%) 13 (65%) mehrere Mismatchs 26 (36%) 7 (35%) Stammzellquelle BM 32 (35%) 31 (42%) 8 (40%) PB 60 (65%) 42 (58%) 12 (60%) Konditionierung TBI-basiert 24 (26%) 10 (14%) 3 (15%) Busulfan-basiert 66 (72%) 61 (84%) 17 (85%) ATG/Flu/Melph 2 (2%) 1 (1%) Cy/Eto 1 (1%) CD34+-Selektion 11 (12%) 12 (16%) 2 (10%) Median CD34+ x106/kg 5,24 (0,18-21,30) 5,9 (0,33-26,00) 4,1 (0,9-10,18) n=79 n=65 n=16 Transplantatversagen 2 (2%) 9 (12%) 2 (10%)
- 54 -
80 60 40 20 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
(1) HLA-Match n=86
(2) HLA-Mismatch Klasse I n=50
1-2 p=0,2503 1-3 p=0,5739 1-4 p=0,5469 2-3 p=0,1773 2-4 p=0,1702 3-4 p=0,9884
(4) HLA-Mismatch Klasse I+II n=18
(3) HLA-Mismatch Klasse II n=23
HLA-Kompatibilitäts-Status und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
Abb.16: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = volle HLA-Kompatibilität, grün = mindestens ein HLA-Klasse-I-Mismatch, gelb = mindestens ein HLA-Klasse-II-Mismatch, rot = mindestens ein HLA-Klasse-I- und mindestens ein HLA-Klasse-II-Mismatch
- 55 -
8060 40 20 0
1,0 ,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
< 44 Jahre n=87
p=0,0563
> 44 Jahre n=90
Alter und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
80 60 40 20 0
1,0 ,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
< 44 Jahre n=92
p=0,2507
> 44 Jahre n=93
Alter und therapiebezogene Sterblichkeit
Abb.18: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = Patienten jünger als 44 Jahre, rot = Patienten älter als 44 Jahre
Abb.19: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = Patienten jünger als 44 Jahre, rot = Patienten älter als 44 Jahre
- 56 -
80 60 4020 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
andere n=164
p=0,6850
Geschlecht und erkrankungsfreies Überleben
Spender weibl.+ Patient männl. n=21
Abb.20: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, rot = Spender weiblich/Patient männlich, blau = alle anderen
80 60 40 200
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
andere n=164
p=0,5120
Geschlecht und therapiebezogene Sterblichkeit
Spender weibl.+ Patient männl. n=21
Abb.21: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, rot = Spender weiblich/Patient männlich, blau = alle anderen
- 57 -
80 6040 20 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
andere n=159
p=0,6035
Geschlecht und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
Spender weibl.+ Patient männl. n=18
Abb.22: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, rot = Spender weiblich/Patient männlich, blau = alle anderen
- 58 -
8060 40 20 0
1,0 ,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
mit TBI n=37
p=0,7598
Myeloablative Therapie und erkrankungsfreies Überleben
mit Bu n=148
Abb.23: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = Ganzkörperbestrahlung, rot = Busulfan
Abb.24: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = Ganzkörperbestrahlung, rot = Busulfan
8060 40 20 0
1,0 ,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
mit TBI n=37
p=0,9577
mit Bu n=148
Myeloablative Therapie und therapiebezogene Sterblichkeit
- 59 -
80 60 40 20 0
1,0 ,9 ,8 ,7 ,6 ,5 ,4 ,3 ,2 ,1
0,0
Monate
mit TBI n=35
p=0,1512
Myeloablative Therapie und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
mit Bu n=142
Abb.25: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = Ganzkörperbestrahlung, rot = Busulfan
- 60 -
Abb.26: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = periphere Blutstammzellen, rot = Knochenmark
Abb.27: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = periphere Blutstammzellen, rot = Knochenmark
8060 4020 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
PB n=114
p=0,6752
Stammzellquelle und erkrankungsfreies Überleben
KM n=71
80 60 402
0 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
PB n=114
p=0,8699
Stammzellquelle und therapiebezogene Sterblichkeit
KM n=71
- 61 -
8060 4020 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
PB n=108
p=0,8268
Stammzellquelle und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
KM n=69
Abb.28: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = periphere Blutstammzellen, rot = Knochenmark
- 62 -
8060 4020 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
keine CD34-Sel. n=160
p=0,8427
CD34-Selektion und therapiebezogene Sterblichkeit
CD34-Selektion n=25
Abb.29: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = keine CD34-Selektion, rot = CD34-Selektion
Abb.30: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = keine CD34-Selektion, rot = CD34-Selektion
8060 4020 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
keine CD34-Sel. n=160
p=0,4507
CD34-Selektion und erkrankungsfreies Überleben
CD34-Selektion n=25
- 63 -
Abb.31: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = keine CD34-Selektion, rot = CD34-Selektion
8060 4020 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
keine CD34-Sel. n=153
p=0,9090
CD34-Selektion und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
CD34-Selektion n=24
- 64 -
80 604020 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
andere n=27
p=0,3135
HLA-C-Gruppe-I-Moleküle und therapiebezogene Sterblichkeit
mit HLA C1 n=158
Abb.33: Kaplan-Meier-Diagramm therapiebezogene Sterblichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die an allen Ursachen außer Rezidiv gestorben sind, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = Patienten, die keine HLA-C-Gruppe-1-Moleküle exprimieren, rot = Patienten, die HLA-C-Gruppe-1-Moleküle exprimieren
806040 20 0
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
andere n=27
p=0,6980
HLA-C-Gruppe-I-Moleküle und erkrankungsfreies Überleben
mit HLA C1 n=158
Abb.32: Kaplan-Meier-Diagramm erkrankungsfreies Überleben; y-Achse = Anteil der Patienten, die überlebt haben, ohne einen Rezidiv zu entwickeln, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = Patienten, die keine HLA-C-Gruppe-1-Moleküle exprimieren, rot = Patienten, die HLA-C-Gruppe-1-Moleküle exprimieren
- 65 -
80 6040200
1,0
,9
,8
,7
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
Monate
andere n=26
p=0,1507
HLA-C-Gruppe-I-Moleküle und Rezidiv-Wahrscheinlichkeit
mit HLA C1 n=151
Abb.34: Kaplan-Meier-Diagramm Rezidiv-Wahrscheinlichkeit; y-Achse = Anteil der Patienten, die einen Rezidiv entwickelt haben, x-Achse = Zeit in Monaten nach Transplantation, blau = Patienten, die keine HLA-C-Gruppe-1-Moleküle exprimieren, rot = Patienten, die HLA-C-Gruppe-1-Moleküle exprimieren
- 66 -
inhibitorische KIR-Genotypen der Dresdner Spender 2DL1 2DL2 2DL3 3DL1 2DL1 2DL2 2DL3 3DL1
1 33
2 34
3 35
4 36
5 37
6 38
7 39
8 40
9 41
10 42
11 43
12 44
13 45
14 46
15 47
16 48
17 49
18 50
19 51
20 52
21 53
22 54
23 55
24 56
25 57
26 58
27 59
28 60
29 61
30 62
31 63
32 64
TRM HLA C1
p=0,3135 andere n=27 months
- 67 -
2DL1 2DL2 2DL3 3DL1 2DL1 2DL2 2DL3 3DL1 65 97 66 98 67 99 68 100 69 101 70 102 71 103 72 104 73 105 74 106 75 107 76 108 77 109 78 110 79 111 80 112 81 113 82 114 83 115 84 116 85 117 86 118 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96
Tab.4: KIR-Genotypen der 118 am IHWG HCT-KIR Project teilnehmenden Spender; grau = Gen vorhanden, weiß = Gen nicht vorhanden
- 68 -
KIR-Genotypen in der kaukasischen Bevölkerung
Tab.5: KIR-Genotypen in der kaukasischen Bevölkerung; grau = Gen vorhanden, weiß = Gen nicht vorhanden; jeder der 36 verschiedenen Genotypen ist mit einem Buchstaben / einer Buchstabenkombination kodiert Quelle: [50]
- 69 -
7. Erklärung Hiermit erkläre ich, dass ich die Dissertation selbständig verfasst und andere als
die angegebenen Hilfsmittel und Quellen nicht benutzt habe. Wissenschaftlich
betreut bei der Anfertigung der Dissertation wurde ich von Herrn Prof. Dr. med.
Karl-Heinz Frank aus dem Institut für Immunologie der Medizinischen Fakultät
Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden. Ich habe die
Dissertation in dieser oder ähnlicher Form an keiner anderen Stelle zum Zwecke
eines Promotions- oder anderen Prüfungsverfahrens eingereicht.
gez.:
Hilmar Martin
- 70 -
8. Danksagung Für die Überlassung des Themas der Doktorarbeit sowie die stete
Diskussionsbereitschaft möchte ich mich ganz herzlich bei meinem Doktorvater
Herrn Prof. Dr. med. Karl-Heinz Frank aus dem Institut für Immunologie
bedanken. Des weiteren gilt mein Dank Herrn Prof. Dr. med. Martin Bornhäuser
aus der Medizinischen Klinik I., der mich sehr engagiert bei der klinischen
Fragestellung unterstützt hat und Frau Catrin Theuser, ebenso aus der
Medizinischen Klinik I, für die geduldige Hilfe bei der statistischen Auswertung.
Außerdem möchte ich Frau Dr. rer. nat. Monika Füssel aus dem Institut für
Immunologie für ihre Unterstützung bei der Erhebung der immunologischen Daten
danken.
- 71 -
9. Lebenslauf Persönliche Daten Vorname Hilmar Name Martin Adresse Rudolf-Leonhard-Str. 21 01097 Dresden Telefon 0351 / 5633834 Mobiltelefon 0177 / 8030579 eMail [email protected] Geburtsdatum 03.05.1979 Geburtsort Braunschweig Staatsangehörigkeit deutsch Familienstand ledig Schulische und universitäre Ausbildung 1986 - 1990 Grundschule Isoldeschule Braunschweig 1990 - 1998 Carl-Jacob-Burckhardt-Gymnasium Lübeck Abschluss: Abitur 07/98 - 07/99 Zivildienst an der Medizinischen Universität zu Lübeck 10/99 - 09/01 Medizinische Universität zu Lübeck Vorklinik, Physikum 09/01 Pflegepraktikum Marienkrankenhaus Lübeck 03/00 Pflegepraktikum Städt. Kkhs. Süd Lübeck 08/00 ab 10/01 Medizinische Fakultät Carl-Gustav-Carus der Technischen Universität
Dresden 1. Staatsexamen 09/02 2. Staatsexamen 09/04 Famulatur und Sonstiges ab 08/00 studentische Aushilfstätigkeit in den Semesterferien im Städtischen
Krankenhaus Süd Lübeck 2/01- 04/01 Famulatur im Zentrum für Chirurgie des Städtischen Krankenhauses
Süd Lübeck 02/02 - 03/02 Famulatur in der Praxis für Kinderheilkunde/Kinderkardiologie Bethge
Lübeck 07/03 – 08/03 Famulatur in der Medizinischen Klinik des Städtischen Krankenhauses
Dresden-Neustadt (Kardiologie und Angiologie) 08/03 – 09/03 Famulatur in der Klinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie des
Städtischen Krankenhauses Dresden-Friedrichstadt 10/04 – 02/05 erstes Tertial Praktisches Jahr in der Inneren Klinik der
Elblandkliniken Meißen