NK-and T-cell function in chronic myeloid leukemia patients treated with interferon-? monotherapy

Chronic myeloid leukemia (CML) is one of the most studied human malignancies. It is caused by an autonomously active tyrosine kinase BCR-ABL, which is a result from a translocation between chromosomes 9 and 22 in the hematopoietic stem cell. As an outcome, a Philadelphia (Ph) chromosome is formed. BCR-ABL causes disturbed cell proliferation among other things. Although targeted tyrosine kinase inhibitor therapy has been developed in the beginning of the millenium and the survival rate has increased significantly, it is still not known why some patients benefit more from the treatment than others. Furthermore, the therapy is not considered to be curative. Before the era of tyrosine kinase inhibitors, the first-line treatment for CML was interferon-? (IFN-?). However, only a small proportion of patients benefitted from the treatment. Of these patients, a few were able to discontinue the treatment without renewal of the disease. The mechanism of IFN-? is not completely understood, but it is believed that differences in the immune system can be one of the reasons why some patients have better therapy response. Kreutzman, Rohon et al. have recently discovered that patients who have been able to stop IFN-? treatment have an increased number of NK- and T-cells. They also have a unique clonal T-cell population and more cytotoxic CD8+ T-cells and less CD4+ T-cells. The aim of this master’s thesis was to study the function of T- and NK-cells in IFN-? treated patients. Although it was shown earlier that IFN-? treated patients have increased NK-cell count, the function of these cells was unknown. Therefore, we have now investigated the killing potential of patients’ NK-cells, their activation status and cell surface antigen expression. In addition, we have also studied the activation status of patients’ T-cells and their cytotoxic properties. We observed that NK-cells from patients treated with IFN-? are unable to kill leukemic cells (K562) than NK-cells from healthy controls. In addition, patients on IFN-? treatment have more active T-cells and their NK-cells have an undifferentiated immunoregulatory phenotype. Patients that have been able to stop the treatment have anergic T-and NK-cells. As a conclusion our results suggest that IFN-? therapy induces increased NK-cell count, NK-cell immunoregulatory functions and more active T-cells. After stopping IFN-? therapy, NK- and T-cells from CML patients restore anergy typical for CML.

Krooninen myeloinen leukemia (KML) aiheutuu hematopoieettisessa kantasolussa tapahtuvasta kromosomien 9 ja 22 välisestä translokaatiosta. Siinä syntyy Philadelphia kromosomi (Ph) ja itsenäisesti toimiva tyrosiinikinaasi BCR-ABL. BCR-ABL häiriinnyttää muun muassa solun lisääntymisen. Tyrosiinikinaasi entsyymien toimintaa estävä hoito kehitettiin 2000-luvun alussa ja se on lisännyt huomattavasti potilaiden elossa pysymistä. Hoitoa ei kuitenkaan pidetä parantavana. Ennen tyrosiinikinaasiestäjien (TKE) aikakautta ensilinjan hoitona käytettiin interferoni-? (IFN-?) hoitoa. Kuitenkin vain pieni osa potilaista hyötyi hoidosta. Osa näistä potilaista pystyi lopettamaan hoidon ilman taudin uusimista. IFN-? hoidon vaikutus ei ole täysin tunnettu, mutta uskotaan, että erot potilaiden immuunipuolustuksissa ovat syynä erilaisille hoitovasteille. Kreutzman, Rohon ym. havaitsivat, että potilailla, jotka ovat kyenneet lopettamaan IFN-? hoidon, on enemmän NK- ja T-soluja verenkierrossa. Heillä on myös ainutlaatuinen klonaalinen T-solu populaatio ja enemmän sytotoksisia CD8+ T-soluja ja vähemmän CD4+ T-soluja. Näiden solujen toiminnallinen merkitys on kuitenkin epäselvä. Tämän maisterintutkielman tavoite oli tutkia T- ja NK-solujen toimintaa IFN-?:lla hoidetuilla KMLpotilailla ja tutkia, ovatko hoidon lopettamaan kyenneiden potilaiden lymfosyytit toiminnallisesti aktiivisempia kuin potilaiden, joita vielä hoidetaan IFN-?:lla. Tutkimme, miten hyvin potilaiden NKsolut tappavat leukeemisia soluja, kuinka aktiivisia solut ovat ja millaisia pintamolekyylejä ne ilmentävät. Lisäksi tutkimme myös miten aktiivisia potilaiden T-solut ovat ja onko niiden sytotoksisuuksissa eroja. Vastoin odotuksia havaitsimme, että IFN-? hoidettujen potilaiden NK-solut eivät tapa leukeemisen solulinjan (K562) soluja terveiden NK-soluja paremmin. Potilailla, joita yhä hoidetaan IFN-?:lla on aktiivisempia T-soluja ja heidän NK-soluillaan on erilaistumaton immuunipuolustusta säätelevä ilmiasu. Sitä vastoin potilaiden, jotka ovat kyenneet lopettamaan IFN-? hoidon, NK-solut ilmentävät kypsän solun pintaproteiineja ja heidän sekä T- että NK-solujen toiminta on uupunutta. Yhteenvetona voidaan todeta, että IFN-? hoito lisää T-solujen aktiivisuutta ja NK-solut saavat immuunipuolustusta säätelevän tehtävän ja niiden määrä lisääntyy. Hoidon loputtua T-solut menettävät aktiivisuutensa sekä NK-solut kypsyvät, menettävät hoidon aiheuttaman ilmiasun ja palaavat KML:lle tyypilliseen anergiaan.