Untersuchungen zum Engraftment primärer humaner akuter myeloischer Leukämieblasten in einem immundefizienten Mausmodel

Die akute myeloische Leukämie (AML) stellt ein äußerst heterogenes hämatologisches Krankheitsbild dar, welches durch die unkontrollierte Proliferation unausdifferenzierter und gleichzeitig nicht-funktioneller hämatopoetischer Zellen gekennzeichnet ist. Sowohl die unterschiedliche Zellherkunft, als auch zytogenetische Aberrationen und molekulargenetische Mutationen sorgen für eine große Diversität der Erkrankung. In der Therapie kommen Chemotherapeutika zum Einsatz, welche die Leukämie in eine komplette Remission bringen sollen. Der einzige kurative Ansatz besteht aus der allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation. Abgesehen von den gewünschten kurativen Effekten, induzieren die im Transplantat befindlichen Spender-T-Lymphozyten ebenfalls die Transplantat-gegen-Wirt Erkrankung – eine Hauptursache von Mortalität und Morbidität nach erfolgter allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation. Da bei vielen Patienten aufgrund ihres Alters und ihrer Begleiterkrankungen eine Transplantation nicht tolerieren und da viele akuten myeloischen Leukämien trotz Chemotherapie progredient sind, schlägt die Therapie fehl und es gibt keine Chance auf Heilung. rnZur Erforschung der pathologischen Prozesse der akuten myeloischen Leukämie sowie für die Entwicklung neuer Therapiekonzepte bedarf es stabiler Tiermodelle, die die maligne Erkrankung des Menschen darstellen können. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des Engraftments humaner primärer akuter myeloischer Leukämien in immuninkompetenten NSG-Mäusen. Die Untersuchungen zeigten, dass lediglich 61,5% der getesteten Leukämien in den Versuchstieren nach der Xenotransplantation nachgewiesen werden konnten. Die Gründe hierfür sind noch nicht ausreichend geklärt, beinhalten jedoch vermutlich Elemente des Homings, des Überlebens der Zelle in der fremden murinen Knochenmarknische, der Abwesenheit spezifischer humaner Wachstumsfaktoren, sowie intrinsische Unterschiede unter den verschiedenen Leukämieproben. Leukämien, die mit einer schlechten Prognose beim Patienten verbunden sind, wachsen in den Tieren stärker an. In den Versuchen konnte gezeigt werden, dass Leukämien mit einer Längenmutation des FLT3-Rezeptors eher häufiger in den NSG-Mäusen anwachsen, als wenn diese Mutation fehlt. Die Analyse der erstellten Wachstumskinetiken zweier Leukämien ergab, dass die Höhe des Engraftments in den einzelnen Organen sowohl von der transplantierten Zellmenge, als auch von der Höhe der angesetzten Versuchszeit abhängt. Zudem wurde ein Wachstum humaner T-Lymphozyten in den xenotransplantierten Mäusen beobachtet, welches sowohl mit einem höheren Engraftment der Leukämie in der Maus verbunden war, als auch mit einer höheren Tiersterblichkeit vergesellschaftet war.rnZum Verhindern dieses Wachstums wurden zwei unterschiedliche Methoden angewendet und miteinander verglichen. Dabei erzielten sowohl die medikamentöse Behandlung der Tiere mit dem Calcineurininhibitor Cyclosporin A, als auch die CD3-Depletion der Leukämie vor der Transplantation ein T-Zell-freies Wachstum in den Mäusen, letzteres erwies sich jedoch als das schonendere Verfahren. In den T-Zell-freien Tieren konnte bei dem Großteil der Tiere kein Engraftment im Knochenmark festgestellt werden, was auf einen positiven Einfluss der humanen T-Lymphozyten beim Vorgang des Engraftments schließen lässt.rn

Acute myeloid leukemia (AML) is a heterogenous hematologic cancer, which is characterized by uncontrolled proliferation of non-differentiated and non-functional hematopoietic cells. Different origins of the cells, cytogenetic aberrations and genetic mutations lead to a vast variety of the disease. First line therapy contains of chemotherapy, which aim is to induce a complete remission. The only curative approach is obtained via allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). Despite the beneficial effects, donor T lymphocytes induce a graft-versus-host disease, a main reason for morbidity and mortality after transplantation. As many patients do not tolerate an allogeneic HSCT due to their age and comorbidities, therapy fails and no healing is achieved. rnIn order to study the pathological processes of the illness and develop new therapeutic concepts, a robust animal model is necessary to represent the disease in man. This thesis dealt with the analysis of the engraftment of primary AML blasts in immunodeficient NSG mice. Results showed that only 61,5 % of the investigated AML probes where detected after xenotransplantation. Reasons for non-engrafting are not finally understood but contain elements of homing, survival of the AML blasts in the foreign bone marrow niche, lack of specific human growth factors and intrinsic differences among the leukemic probes. AMLs with a bad prognosis were observed to engraft stronger in mice. Results show that AML with an internal tandem duplication of the FLT3-receptor engraft more often than AMLs lacking this mutation. The percentage of the engraftment in the different organ systems was dependent on the amount of the transplanted cells as well as on the observation time. Furthermore an engraftment of T cells was detected, which was associated with higher AML engraftment as well as higher mouse mortality.rnTo prevent T cell engraftment two different methods were analysed and compared: the therapy of the xenotransplanted mice with ciclosporine A as well as the CD3-depletion of the graft with magnetic beads. The latter turned out to be the less aggressive method. T cell free animals showed a lack of engraftment in the bone marrow in many cases, which implies the positive effect of human T cells during engraftment of AML blasts.rn