Dokument: Analyse zytotoxischer Lymphozyten im Myelodysplastischen Syndrom (MDS) und der Akuten Myeloischen Leukämie (AML) unter Berücksichtigung des Zytomegalievirus-Status

Titel:	Analyse zytotoxischer Lymphozyten im Myelodysplastischen Syndrom (MDS) und der Akuten Myeloischen Leukämie (AML) unter Berücksichtigung des Zytomegalievirus-Status
Weiterer Titel:	Analysis of cytotoxic lymphocytes within Myelodysplastic Syndromes (MDS) and Acute Myeloid Leukemia (AML) in context of Cytomegalovirus serostatus
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62100
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230302-131801-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Moskorz, Wiebke [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,54 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 27.02.2023 / geändert 27.02.2023
Beitragende:	Prof. Dr. med. Timm, Jörg [Gutachter] Prof. Dr. med. Lang, Philipp [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Das Myelodysplastische Syndrom (MDS) und die Akute Myeloische Leukämie (AML) sind maligne Erkrankungen des blutbildenden Systems, die gehäuft in der älteren Bevölkerung auftreten und oft mit einer schlechten Prognose einhergehen. Obgleich eine hämatopoetische Stammzelltransplantation (hSCT) sowohl für MDS als auch AML letztlich die einzig potentiell kurative Therapieoption darstellt, ist diese aufgrund des zumeist fortgeschrittenen Alters der MDS- und teilweise auch AML-Patienten nicht immer möglich. Zudem kommt es auch nach einer hSCT immer wieder zu Rezidi-ven, was die Dringlichkeit für neue alternative Therapieoptionen deutlich macht. Infektionen mit dem in hämatopoetischen Stammzellen persistierenden Zytomegalievirus (CMV) sind in der besonders von MDS und AML betroffenen älteren Bevölkerung weit verbreitet und gehen mit anhaltenden Veränderungen der Immunzellpopulationen einher. Zudem können wiederkehrende Reaktivierungsereignisse, wie sie bei CMV vorkommen, dazu beitragen, dass zytotoxische Immunreaktionen unterdrückt werden. Daher ist ein möglicher Behandlungsansatz die individualisierte Therapie mit Immuncheckpointinhibitoren (ICIs), die die Wiederherstellung eines funktionierenden Immunsystems zum Ziel hat. Um zu evaluieren, ob eine Immuntherapie nicht nur in der AML, sondern auch im MDS eine geeignete Therapieoption darstellt, wurde das Knochenmark und Blut von MDS-Patienten hinsichtlich der Expression von Immuncheckpointmolekülen (ICM), wie PD1, PD-L1 und Tim-3, durchflusszytometrisch untersucht. Als Vergleich diente Material von AML-Patienten und Patienten mit hämatologischen Grunderkrankungen, die dauerhaft in Remission waren. Es konnte gezeigt werden, dass hämatopoetische Stammzellen vermehrt PD-L1 exprimierten und dass die PD-L1-Expression auf hämatopoetischen Stammzellen mit der Expression von PD1pos T-Zellen korreliert. Des Weiteren zeigte die serielle Analyse dreier MDS-Patienten einen engen Zusammenhang zwischen Krankheitsparametern und der Expression von ICMs auf T- und Stammzellen. Bei der vergleichenden Analyse von gepaarten Knochenmarks- und peripheren Blutproben ergaben sich keine signifikanten Unterschiede in den Anteilen von PD1-exprimierenden T-Zellen, sodass die vergleichsweise wenig invasive Analyse von peripherem Blut ein probates Mittel für ein T-Zellmonitoring darstellen könnte. Daneben beschreibt die Literatur interessanterweise ein verringertes Rezidiv-Risiko für AML hSCT-Empfänger, die in frühen Phasen nach hSCT eine CMV-Reaktivierung zeigten. Da in dieser Phase nach hSCT vor allem NK-Zellen vollständig rekonstituiert sind, wurde des Weiteren diese Immunzellpopulation im Kontext von CMV näher untersucht, um auch hier mögliche Immunzelltherapieansätze formulieren zu können. Hier konnte zunächst in rein phänotypischen Untersuchungen ein Zusammenhang zwischen dem CMV-Serostatus und dem Anteil von CD8pos NK-Zellen in der AML als auch in gesunden Probanden mittels Durchflusszytometrie hergestellt werden. Diese zuvor auch in der AML als besonders zytotoxisch beschriebenen NK-Zellen wurden hier anhand gesunder Probanden mittels RNA-Sequenzierung und einem durchflusszytometrischen Screening von Oberflächenmolekülen näher charakterisiert. Hierbei zeichneten sich CD8pos NK-Zellen im Vergleich zu ihrem CD8neg Pendant vor allem durch die vermehrte Expression von Zelladhäsionsmolekülen sowie aktivierender Rezeptoren aus. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass NKG2Cpos NK-Zellen, deren Expansion mit einer CMV-Infektion assoziiert ist, möglicherweise zu dem in der Literatur beschriebenen reduzierten Rezidiv-Risiko in AML hSCT-Empfängern beitragen. NKG2Cpos NK-Zellen wurden im Knochenmark von CMV-seropositiven Patienten in erhöhter Anzahl nachgewiesen und zeigten sich in funktionalen in vitro Untersuchungen gegenüber AML-Zellen zytotoxischer als ihre NKG2Apos Pendants. Dieser Effekt konnte durch IFNγ, welches im Zuge einer CMV-Replikation transient vermehrt im Plasma nachweisbar war, insofern verstärkt werden, als hier eine verstärkte Expression des NKG2C-Liganden HLA-E durch IFNγ und durch eine CMV-Infektion in AML-Zellen und primären Blasten beobachtet werden konnte. Des Weiteren wurden Zytokine identifiziert, die durch eine CMV-Infektion von AML-Zellen im Zellkulturüberstand verändert vorlagen. Diese könnten ebenfalls durch direkte Effekte auf leukämische Stammzellen bzw. indirekt über die Modulation der Immunantwort von zytotoxischen Zellen die Eradikation verbliebener Stammzellen unterstützen. Ferner konnte hier anhand retrospektiver Ereigniszeitanalysen gezeigt werden, dass auch AML-Patienten mit einer ungünstigen FLT3-ITDhigh-Mutation von einem CMV-Replikationsereignis hinsichtlich eines frühen Rezidivs profitierten. Zusammenfassend konnte mit dieser Arbeit eine Rationale für den individualisierten Einsatz von ICIs auch im MDS geschaffen werden. Des Weiteren wurden mit CD8pos NK-Zellen und NKG2Cpos NK-Zellen zwei NK-Zellpopulationen im Kontext von CMV identifiziert, die sich möglicherweise in der Immunzelltherapie von AML- und MDS-Patienten, gegebenenfalls unterstützt durch hier identifizierte CMV-assoziierte Zytokine, erfolgreich einsetzen ließen, was zukünftig insbesondere durch funktionelle und in vivo Untersuchungen verifiziert werden muss. Myelodysplastic Syndromes (MDS) and Acute Myeloid Leukemia (AML) are malignant diseases of the hematopoietic system that occur more frequently in the elderly population and are often associated with a poor prognosis. Although a hematopoietic stem cell transplantation (hSCT) is ultimately the only potentially curative treatment option for both MDS and AML, it is not always possible due to the mostly advanced age of MDS and some AML patients. In addition, relapses continue to occur even after hSCT, highlighting the urgency for new alternative therapeutic options. Infections with the cytomegalovirus (CMV) are common within the elderly population that is particularly affected by MDS and AML and are, furthermore, associated with lasting alterations in immune cell populations. In addition, recurrent reactivation events, such as those associated with CMV, may contribute to suppression of cytotoxic immune responses. Therefore, one possible treatment approach could be an individualized treatment with Immune Checkpoint Inhibitors (ICIs), which aims to restore a properly functioning immune system. To evaluate whether immunotherapy is a suitable therapeutic option not only in AML but also in MDS, the expression of immune checkpoint molecules (ICM), such as PD1, PD-L1 and Tim-3 were analyzed within the bone marrow and peripheral blood of MDS patients by flow cytometry. Material from AML patients and patients with an underlying hematological disease who were permanently in remission were used for comparison. It was shown that hematopoietic stem cells expressed more PD-L1 and that PD-L1 expression on hematopoietic stem cells correlated with the expression of PD1pos T cells. Furthermore, serial analysis of three MDS patients showed a close correlation between disease parameters and the expression of ICMs on T and stem cells. Encouragingly, there were no significant differences in the proportions of PD1 expressing T cells between paired bone marrow and blood samples of AML patients, so that the less invasive analysis of peripheral blood could be an appropriate method for T cell monitoring. Additionally, the literature interestingly describes a reduced risk of relapse for AML hSCT recipients who experienced CMV reactivation in early phases after hSCT. Since in this phase after hSCT main-ly NK cells are completely reconstituted, this immune cell population was further investigated in the context of CMV in order to formulate possible immune cell therapy approaches. Here, in simple flow cytometry based phenotypic studies, a correlation between CMV serostatus and the proportion of CD8pos NK cells in AML, as well as in healthy subjects could be observed. These NK cells, which were previously described as particularly cytotoxic in AML, were characterized in more de-tail on the basis of healthy subjects by means of RNA sequencing and a flow cytometric screening of cell surface molecules. CD8pos NK cells, in comparison to their CD8neg counterparts, differed most prominently by an increased expression of cell adhesion molecules, as well as activating re-ceptors. Furthermore, it was shown that NKG2Cpos NK cells may contribute to the reduced relapse risk with-in AML hSCT recipients. Here, NKG2Cpos NK cells were detected in increased numbers in the bone marrow of CMV seropositive patients and were shown to be more cytotoxic to AML cells than their NKG2Apos counterparts in functional in vitro assays. This effect could be enhanced by IFNγ, which was transiently increased in the plasma during CMV replication, as increased expression of the NKG2C ligand HLA-E through IFNγ and a CMV infection per se was observed in AML cells and primary blasts. Furthermore, an altered cytokine profile was detected in the supernatant of CMV infected AML cells. These cytokines could support the eradication of remaining stem cells by direct effects on leukemic stem cells or indirectly by modulating the immune response of cytotoxic cells. Furthermore, it was shown here that AML patients with the unfavorable FLT3-ITDhigh mutation also benefited from a CMV replication event with respect to early relapse. In summary, this work provided a rationale for the individualized use of ICIs also within MDS. Fur-thermore, with CD8pos NK cells and NKG2Cpos NK cells, two NK cell populations were identified in the context of CMV that could potentially be successfully used in immune cell therapy of AML and MDS patients, possibly supported by the CMV-associated cytokines identified here, which needs to be further investigated in the future by functional and in vivo studies.
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Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	02.03.2023
Dateien geändert am:	02.03.2023
Promotionsantrag am:	25.08.2022
Datum der Promotion:	30.01.2023