Infecção viral respiratória comunitária e hospitalar em pacientes submetidos a transplante de células tronco hematopoiéticas

Pós-graduação em Pesquisa e Desenvolvimento (Biotecnologia Médica) - FMB

Oral chronic graft-versus-host disease: analysis of dendritic cells subpopulations

The graft-versus-host disease is the major cause of morbidity and mortality in patients who have undergone hematopoietic stem cell transplantation. Aiming at contributing to the understanding of the role of myeloid and plasmacytoid dendritic cells, and natural killer cells in chronic graft-versus-host disease, we examined biopsies of jugal mucosa of 26 patients with acute myeloid leukemia who had undergone allogenic hematopoietic stem cell transplantation. Half of these patients developed oral chronic graft-versus-host disease. Microscopic sections were immunohistochemically stained for anti-CD1a, anti-CD123 and anti-CD56. We calculated the number of immunostained cells in the corium per square millimeter and applied the Mann-Whitney test. Results showed a statistically significant increase of myeloid dendritic cells (CD1a+; p=0,02) and natural killer cells (CD56; p=0,04) in patients with oral chronic graft-versus-host disease. CD123 immunostaining showed no statistical difference between groups. It was concluded that myeloid dendritic cells and natural killer cells participate in the development of oral chronic graft-versus-host disease.

Evaluation von Nukleotidpolymorphismen für die Analyse des hämatopoetischen Spenderchimärismus auf Ebene der cDNA

Nach einer hämatopoetischen Stammzelltransplantation spielt die Zuordnung hämatopoetischer Zellen zum Spender oder Empfänger für viele transplantationsbezogene Fragestellungen eine wichtige Rolle. Unter anderem ist das Persistieren von dendritischen Zellen des Empfängers, welche allogene T-Zellen des Spenders stimulieren, ein wichtiger Schritt bei der Entstehung der akuten GVHD. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die Weiterentwicklung einer Methode angestrebt, die es uns erlaubt, die Zugehörigkeit isolierter hämatopoetischer Zellen dem Spender oder dem Empfänger zuzuordnen (Chimärismusbestimmung) und gleichzeitig Aussagen über das Ursprungsgewebe und den Aktivierungszustand der Zellen machen zu können. Hierfür nutzten wir Einzelbasenpolymorphismen (SNPs). Ziel dieser Arbeit war es, einen Pool von cDNA-kodierten SNPs zu definieren, mit dem auch HLA-identische Geschwister eindeutig unteschieden werden können. rnHierfür wurden zunächst aus publizierten Datenbanken solche SNPs ausgewählt, die in kodierenden Genabschnitten konstitutiv und gewebeunabhängig auf expremierten Genen lagen und zugleich eine hohe Heterozygotenfrequenz in der europäischen Population aufwiesen. Anhand dieser Kriterien wurden mittels der NCBI-Datenbank insgesamt eine Anzahl von 208 Polymorphismen auf 150 Genen identifiziert. Anschließend erfolgte die Gestaltung von Primerpaaren zur Amplifikation der SNP-kodierenden cDNA-Abschnitte. Diese mussten mindestens eine Intron/Exon-Grenze überspannen, um genomische DNA in der PCR ausschließen zu können. Mit Hilfe der etablierten PCR-Reaktion wurden die Gene in unterschiedlichen Geweben auf ihre Expression hin überprüft. Für 45 Gene ließ sich sowohl eine entsprechende PCR etablieren als auch deren konstitutive Expression in verschiedenen hämatopoetischen Zellen nachweisen. Zur Detektion der einzelnen SNPs in der Minisequenzierung wurden Minisequenzierungs-Sonden generiert und geprüft. Im Folgenden wurden für PCR und Minisequezierung Multiplex-Reaktionen aus vier bis sechs Reaktionen zusammengestellt. Zu diesem Zweck wurden die jeweiligen Primerinteraktionen und die unterschiedlichen Basenlängen des PCR-Produktes berücksichtigt.rnVon den 45 etablierten Einzelreaktionen waren 30 für den Multiplexansatz geeignet. Unter Anwendung dieser Multiplex-Reaktionen wurden 24 HLA-identische Geschwisterpaare (Spender und Empfänger) getestet. Zur Kontrolle erfolgte zusätzlich eine konventionelle Sequenzierung der SNP-kodierenden Bereiche auf der cDNA der jeweiligen Proben. Mit Hilfe der SNP-Kombinationen und der etablierten Methodik waren wir in der Lage alle 24 untersuchten Geschwisterpaare in zwischen sechs und 18 SNP-Systemen zu unterscheiden. rnDie Möglichkeiten, die die Analysen des Chimärismus mittels SNPs auf kodierenden Bereichen der DNA mit sich bringen, liegen nicht nur in der gleichzeitigen Bestimmung der Gewebszugehörigkeit und der Detektion des bestehenden Chimärismus sowie dessen Quantifizierung unter Anwendung einer Real-time-PCR. Vielmehr ermöglicht sie auch eine Aussage über die Genexpression der untersuchten Zelle zu machen. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn geringe Zellzahlen von aus Gewebe isolierten Zellen zur Verfügung stehen. Die in dieser Arbeit etablierten Ansätze werden derzeit für eine Quantifizierung mittels real-time RCR weiterentwickelt und sollen mittelfristig insbesondere für Untersuchungen des Chimärismus von dermalen und epidermalen dendritischen Zellen der Haut und anderer Zielgewebe der GvHD verwendet werden.rn

Präklinische Evaluierung von therapeutischer Vakzinierung zur Effizienzsteigerung der adoptiven Immuntherapie von Cytomegalovirus-Erkrankungen

Klinische Manifestationen einer Cytomegalovirus (CMV)-Infektion gefährden den therapeutischen Erfolg der hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSCT). Dabei stellt insbesondere die Reaktivierung von latentem CMV im HSCT-Rezipienten das häufigste Infektionsrisiko dar. Die Inzidenz der CMV-Erkrankung kann durch Rekonstitution adoptiv transferierter CMV-spezifischer CD8 T-Zellen im HSCT-Rezipienten reduziert werden. Das Modell der sogenannten adoptiven Immuntherapie wurde zunächst im murinen Modell entwickelt und bereits in klinischen Studien bestätigt. Jedoch ist der adoptive Transfer (AT) aufgrund der nur limitiert zur Verfügung stehenden therapeutisch effektiven Zellzahlen zurzeit in der klinischen Routine nicht einsetzbar.rnZiel dieser Arbeit war daher die präklinische Evaluierung einer Kombinationstherapie aus AT einer limitierten Anzahl CMV-spezifischer T-Zellen und deren in vivo Expansion durch therapeutische Vakzinierung nach HSCT. Zur Testung dieser Therapie wurde ein murines Modell auf der Grundlage von rekombinanten murinen CMV (mCMV) und rekombinanten HCMV Dense Bodies (DB) etabliert. Beide exprimieren das gut charakterisierte MHC-Klasse-I Kb-restringierte SIINFEKL-Peptid (OVA257-264) des Ovalbumins (OVA) bzw. die Funktions-verlustmutante SIINFEKA als Modellantigen. In den rekombinanten mCMV, mCMV-Δm157Luc/m164-SIINFEKL/-A (mCMV-SIINFEKL/-A), wurde mittels orthotopen Peptid-austauschs das m164257-265 Peptid des gp36,5/m164 Proteins deletiert und durch das SIINFEKL- bzw. SIINFEKA-Peptid ersetzt. Anhand von Priming-Analysen konnte gezeigt werden, dass nach Infektion von C57BL/6 Mäusen mit mCMV-SIINFEKL SIINFEKL-spezifische T-Zellen nachweisbar sind und das im CMV-Genom integrierte SIINFEKL funktional prozessiert und präsentiert wird. Parallel hierzu konnte nach Immunisierung mit DB-SIINFEKL in vivo ein SIINFEKL-spezifisches CD8 T-Zell-Priming induziert werden. In weiteren Experimenten konnte nach DB-SIINFEKL-Immunisierung im poplitealen Lymphknoten sowie in der Milz eine Proliferation von adoptiv transferierten CD8 T-Zellen beobachtet werden. Die anschließenden Challenge-Versuche zeigten, dass eine DB-SIINFEKL-Immunisierung epitopspezifisch vor einer hoch dosierten Challenge-Infektion mit mCMV-SIINFEKL schützt. Im AT-Modell konnte gezeigt werden, dass adoptiv transferierte OT-I Zellen hämatoablativ behandelte Rezipienten epitopspezifisch vor einer mCMV-SIINFEKL-Infektion schützen können, wobei der erzielte Schutz durch zusätzliche Vakzinierung mit DB-SIINFEKL deutlich verbessert werden konnte. Im Anschluss konnte im HSCT-Rezipienten erstmals eine durch zusätzliche Vakzinierung signifikante Verbesserung des protektiven Potenzials adoptiv transferierter OT-I Zellen bestätigt werden. Diese Verstärkung der Protektion ermöglicht die Reduktion der Anzahl der für den Schutz benötigten Zellzahl und erhöht damit die Effizienz der adoptiven Immuntherapie.

Different disparities of gender and race among the thrombotic thrombocytopenic purpura and hemolytic-uremic syndromes

Thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP) and hemolytic-uremic syndrome (HUS) represent multiple disorders with diverse etiologies. We compared the gender and race of 335 patients enrolled in the Oklahoma TTP-HUS Registry across 21 years for their first episode of TTP or HUS to appropriate control groups. The relative frequency of women and white race among patients with TTP-HUS-associated with a bloody diarrhea prodrome and the relative frequency of women with quinine-associated TTP-HUS were significantly greater than their control populations. The relative frequency of women and black race among patients with idiopathic TTP and TTP-associated with severe ADAMTS13 deficiency was significantly greater than their control populations. The relative frequency of black race among patients who had systemic lupus erythematosus (SLE) preceding TTP was significantly greater than among a population of patients with SLE, and the relative frequency of black race among patients with other autoimmune disorders preceding TTP was significantly greater than their control population. No significant gender or race disparities were present among patients with hematopoietic stem cell transplantation-associated thrombotic microangiopathy, TTP associated with pregnancy, or TTP associated with drugs other than quinine. The validity of these observations is supported by the enrollment of all consecutive patients across 21 years from a defined geographic region, without selection or referral bias. These observations of different gender and race disparities among the TTP-HUS syndromes suggest the presence of different risk factors and may serve as starting points for novel investigations of pathogenesis.

A mouse model of HIES reveals pro- and anti-inflammatory functions of STAT3.

Mutations of STAT3 underlie the autosomal dominant form of hyperimmunoglobulin E syndrome (HIES). STAT3 has critical roles in immune cells and thus, hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), might be a reasonable therapeutic strategy in this disease. However, STAT3 also has critical functions in nonhematopoietic cells and dissecting the protean roles of STAT3 is limited by the lethality associated with germline deletion of Stat3. Thus, predicting the efficacy of HSCT for HIES is difficult. To begin to dissect the importance of STAT3 in hematopoietic and nonhematopoietic cells as it relates to HIES, we generated a mouse model of this disease. We found that these transgenic mice recapitulate multiple aspects of HIES, including elevated serum IgE and failure to generate Th17 cells. We found that these mice were susceptible to bacterial infection that was partially corrected by HSCT using wild-type bone marrow, emphasizing the role played by the epithelium in the pathophysiology of HIES.

The European Hematology Association Roadmap for European Hematology Research: a consensus document

Abstract The European Hematology Association (EHA) Roadmap for European Hematology Research highlights major achievements in diagnosis and treatment of blood disorders and identifies the greatest unmet clinical and scientific needs in those areas to enable better funded, more focused European hematology research. Initiated by the EHA, around 300 experts contributed to the consensus document, which will help European policy makers, research funders, research organizations, researchers, and patient groups make better informed decisions on hematology research. It also aims to raise public awareness of the burden of blood disorders on European society, which purely in economic terms is estimated at Euro 23 billion per year, a level of cost that is not matched in current European hematology research funding. In recent decades, hematology research has improved our fundamental understanding of the biology of blood disorders, and has improved diagnostics and treatments, sometimes in revolutionary ways. This progress highlights the potential of focused basic research programs such as this EHA Roadmap. The EHA Roadmap identifies nine sections in hematology: normal hematopoiesis, malignant lymphoid and myeloid diseases, anemias and related diseases, platelet disorders, blood coagulation and hemostatic disorders, transfusion medicine, infections in hematology, and hematopoietic stem cell transplantation. These sections span 60 smaller groups of diseases or disorders. The EHA Roadmap identifies priorities and needs across the field of hematology, including those to develop targeted therapies based on genomic profiling and chemical biology, to eradicate minimal residual malignant disease, and to develop cellular immunotherapies, combination treatments, gene therapies, hematopoietic stem cell treatments, and treatments that are better tolerated by elderly patients. Received December 15, 2015. Accepted January 27, 2016. Copyright © 2016, Ferrata Storti Foundation

Estudo de caso : Um quadro típico de FHL numa doente atípica

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Mécanismes d'action des cellules stromales mésenchymateuses dans le traitement de la réaction du greffon contre l'hôte

La maladie du greffon contre l’hôte (GvHD) est un effet secondaire sérieux de la transplantation de cellules souches hématopoïétiques (HSCT). Cette maladie entraine une haute mortalité et ses symptômes sont dévastateurs. Les traitements actuels de la GvHD comportent plusieurs produits, tels les corticostéroïdes, mais ces derniers sont immunosuppresseurs et leurs effets secondaires sont aussi très dommageables pour les patients et leur guérison. Les cellules stromales mésenchymateuses (MSC) représentent une alternative ou une addition potentielle de traitement pour la GvHD et ces cellules ne semblent pas posséder les effets secondaires des traitements classiques. Un nombre important d’études cliniques faisant l’objet des MSC ont été enregistrées. Malgré cet engouement, le mécanisme de leur immunomodulation reste encore à élucider. Notre objectif est donc de mieux définir ce mécanisme. Nous avons utilisé un modèle simplifié pour simuler la GvHD in vitro. Ce modèle se base sur la stimulation de lymphocytes CD4+ par des cellules dendritiques allogéniques. La mesure de la prolifération de ces cellules stimulées sert d’indicateur de leur réactivité. Selon les résultats obtenus par la technologie CRISPR de génie génétique, les MSC exerceraient leur immunosuppression sur les cellules T CD4+ principalement par la sécrétion de l’enzyme IDO1. Les MSC seraient également capables d’induire certaines cellules CD4+ en cellules régulatrices, un processus indépendant de la sécrétion d’IDO1. Toutefois, ces cellules ne semblent pas correspondre aux cellules Treg conventionnelles.

Development and validation of a rapid, aldehyde dehydrogenase bright-based cord blood potency assay.

Banked, unrelated umbilical cord blood provides access to hematopoietic stem cell transplantation for patients lacking matched bone marrow donors, yet 10% to 15% of patients experience graft failure or delayed engraftment. This may be due, at least in part, to inadequate potency of the selected cord blood unit (CBU). CBU potency is typically assessed before cryopreservation, neglecting changes in potency occurring during freezing and thawing. Colony-forming units (CFUs) have been previously shown to predict CBU potency, defined as the ability to engraft in patients by day 42 posttransplant. However, the CFU assay is difficult to standardize and requires 2 weeks to perform. Consequently, we developed a rapid multiparameter flow cytometric CBU potency assay that enumerates cells expressing high levels of the enzyme aldehyde dehydrogenase (ALDH bright [ALDH(br)]), along with viable CD45(+) or CD34(+) cell content. These measurements are made on a segment that was attached to a cryopreserved CBU. We validated the assay with prespecified criteria testing accuracy, specificity, repeatability, intermediate precision, and linearity. We then prospectively examined the correlations among ALDH(br), CD34(+), and CFU content of 3908 segments over a 5-year period. ALDH(br) (r = 0.78; 95% confidence interval [CI], 0.76-0.79), but not CD34(+) (r = 0.25; 95% CI, 0.22-0.28), was strongly correlated with CFU content as well as ALDH(br) content of the CBU. These results suggest that the ALDH(br) segment assay (based on unit characteristics measured before release) is a reliable assessment of potency that allows rapid selection and release of CBUs from the cord blood bank to the transplant center for transplantation.

Traitement de la maladie du greffon contre l’hôte chronique par la photophérèse extra corporelle au TH9402 : m écanisme de régulation de la maladie du greffon contre l’hôte chronique par les cellules T régulatrices

La maladie du greffon contre l’hôte (GVHD) est la principale cause de mortalité et de morbidité suite aux greffes de cellules souches hématopoïétiques. Plusieurs patients demeurent réfractaires aux traitements actuels ce qui rend nécessaire le développement de nouvelles stratégies afin de combattre cette maladie. Dans l’étude qui suit, nous avons utilisé un nouvel agent thérapeutique, le TH9402, une molécule photosensible et démontré qu’elle permet, lorsqu’exposée à la lumière visible (514 nm), d’éliminer sélectivement les cellules T activées in vivo tout en préservant les cellules T au repos et les cellules T régulatrices (Tregs). Les Tregs ainsi préservés peuvent abroger la réponse alloréactive par la sécrétion d’IL-10 ou par contact cellule-cellule via un mécanisme impliquant le CTLA-4. Nous avons découvert que la signalisation du CTLA-4 était associée à une hausse de la population Treg in vitro. Cette hausse est due à la conversion de cellules T CD4+CD25- en Tregs et non à une prolifération sélective des Tregs. Dans la deuxième partie de cette étude, nous avons démontré que la signalisation de CTLA-4 était associée à une augmentation de l’expression de la protéine Indoleamine 2,3 dioxygenase (IDO). Ces effets nécessitent la déplétion du tryptophane ainsi que de la protéine de phase aigue GCN2. Finalement, nous avons observé que l’infusion de cellules traitées au TH9402 chez des patients souffrant de GVHD chronique est associée à une augmentation de la population Treg chez ces patients sans causer de lymphopénie ni de diminution de la réponse immunitaire dirigée contre les antigènes viraux. Ces résultats suggèrent que le traitement au TH9402 pourrait représenter une approche particulièrement intéressante pour le traitement de la GVHD chronique réfractaire aux traitements actuels. De plus, l’augmentation de l’expression d’IDO pourrait être utilisée comme valeur prédictive de la réponse du patient au traitement. Ceci pourrait permettre d’améliorer la qualité de soins ainsi que de la qualité de vie des patients souffrant de GVHD chronique.

Traitement de la maladie du greffon contre l’hôte chronique par la photophérèse extra corporelle au TH9402 : m écanisme de régulation de la maladie du greffon contre l’hôte chronique par les cellules T régulatrices

La maladie du greffon contre l’hôte (GVHD) est la principale cause de mortalité et de morbidité suite aux greffes de cellules souches hématopoïétiques. Plusieurs patients demeurent réfractaires aux traitements actuels ce qui rend nécessaire le développement de nouvelles stratégies afin de combattre cette maladie. Dans l’étude qui suit, nous avons utilisé un nouvel agent thérapeutique, le TH9402, une molécule photosensible et démontré qu’elle permet, lorsqu’exposée à la lumière visible (514 nm), d’éliminer sélectivement les cellules T activées in vivo tout en préservant les cellules T au repos et les cellules T régulatrices (Tregs). Les Tregs ainsi préservés peuvent abroger la réponse alloréactive par la sécrétion d’IL-10 ou par contact cellule-cellule via un mécanisme impliquant le CTLA-4. Nous avons découvert que la signalisation du CTLA-4 était associée à une hausse de la population Treg in vitro. Cette hausse est due à la conversion de cellules T CD4+CD25- en Tregs et non à une prolifération sélective des Tregs. Dans la deuxième partie de cette étude, nous avons démontré que la signalisation de CTLA-4 était associée à une augmentation de l’expression de la protéine Indoleamine 2,3 dioxygenase (IDO). Ces effets nécessitent la déplétion du tryptophane ainsi que de la protéine de phase aigue GCN2. Finalement, nous avons observé que l’infusion de cellules traitées au TH9402 chez des patients souffrant de GVHD chronique est associée à une augmentation de la population Treg chez ces patients sans causer de lymphopénie ni de diminution de la réponse immunitaire dirigée contre les antigènes viraux. Ces résultats suggèrent que le traitement au TH9402 pourrait représenter une approche particulièrement intéressante pour le traitement de la GVHD chronique réfractaire aux traitements actuels. De plus, l’augmentation de l’expression d’IDO pourrait être utilisée comme valeur prédictive de la réponse du patient au traitement. Ceci pourrait permettre d’améliorer la qualité de soins ainsi que de la qualité de vie des patients souffrant de GVHD chronique.

Pharmacological targeting of P-selectin to halt the progression of myelofibrosis in the Gata1low mouse model

Primary myelofibrosis is a clonal hematopoietic disorder characterized by marked degrees of systemic inflammation. The release of pro-inflammatory factors by clonal hematopoietic cell populations cause the remodeling of a specialized microenvironment, defined niche, in which the hematopoietic stem cells reside. The main source of pro-inflammatory cytokines is represented by malignant megakaryocytes. The bone marrow and spleen from myelofibrosis patients, as well as those from the Gata1low mouse model of the disease, contain increased number of abnormal megakaryocytes. These cells express on their surface high levels of the adhesion receptor P-selectin that, by triggering a pathological megakaryocyte-neutrophil emperipolesis, lead to increased bioavailability of TGF-β1 in the microenvironment and disease progression. Gata1low mice develop with age a phenotype similar to that of patients with myelofibrosis. We previously demonstrated that deletion of the P-selectin gene in Gata1low mice prevented the development of the myelofibrotic phenotype in these mice. In the current study, we tested the hypothesis that pharmacological inhibition of P-selectin may rescue the fibrotic phenotype of Gata1low mice. To test this hypothesis, we have investigated the phenotype expressed by old Gata1low mice treated with the anti-mouse monoclonal antibody against P-selectin RB40.34, alone or in combination with the JAK2 inhibitor Ruxolitinib. The results showed that the combined therapy normalized the phenotype of Gata1low mice with limited toxicity by reducing fibrosis, TGF-β1 and CXCL1 content in the BM and spleen and by restoring hematopoiesis in the bone marrow and the normal architecture of the spleen. In conclusion, pharmacological inhibition of P-selectin was effective in targeting malignant megakaryocytes and the microenvironmental abnormalities that affect the hematopoietic stem cell compartment in this model. These results suggest that P-selectin and JAK1/2 inhibitors in combination may represent a valid therapeutic option for patients with myelofibrosis.

Activité des cellules souches : identification de nouveaux effecteurs dans le système hématopoïétique

Les cellules souches somatiques présentent habituellement un comportement très différent des cellules souches pluripotentes. Les bases moléculaires de l’auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires ont été récemment déchiffrées grâce à la facilité avec laquelle nous pouvons maintenant les purifier et les maintenir en culture durant de longues périodes de temps. Par contre, il en va tout autrement pour les cellules souches hématopoïétiques. Dans le but d’en apprendre davantage sur le fonctionnement moléculaire de l’auto-renouvellement des cellules souches hématopoïétiques, j’ai d’abord conçu une nouvelle méthode de criblage gain-de-fonction qui répond aux caprices particuliers de ces cellules. Partant d’une liste de plus de 700 facteurs nucléaires et facteurs de division asymétrique candidats, j’ai identifié 24 nouveaux facteurs qui augmentent l’activité des cellules souches hématopoïétiques lorsqu’ils sont surexprimés. J’ai par la suite démontré que neuf de ces facteurs agissent de manière extrinsèque aux cellules souches hématopoïétiques, c’est-à-dire que l’effet provient des cellules nourricières modifiées en co-culture. J’ai également mis à jour un nouveau réseau de régulation de transcription qui implique cinq des facteurs identifiés, c’est-à-dire PRDM16, SPI1, KLF10, FOS et TFEC. Ce réseau ressemble étrangement à celui soutenant l’ostéoclastogénèse. Ces résultats soulèvent l’hypothèse selon laquelle les ostéoclastes pourraient aussi faire partie de la niche fonctionnelle des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. De plus, j’ai identifié un second réseau de régulation impliquant SOX4, SMARCC1 et plusieurs facteurs identifiés précédemment dans le laboratoire, c’est-à-dire BMI1, MSI2 et KDM5B. D’autre part, plusieurs indices accumulés tendent à démontrer qu’il existe des différences fondamentales entre le fonctionnement des cellules souches hématopoïétiques murines et humaines.