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

Etablierung eines humanisierten Mausmodells zur In-vivo-Analyse von DC-adressierenden Nanopartikeln

In dieser Arbeit wurde zunächst ein humanisiertes Mausmodell entwickelt für die Analyse von humanen DCs in vivo. Darüber hinaus wurden erste Versuche mit Nanopartikelbeladenen DCs durchgeführt, mit der Intention, durch diese Kombination humane DCs zu untersuchen. Es wurden immunsupprimierte NOD/LtSz-scid IL2R (NSG) Mäuse verwendet und mit humanen CD34+ PBSCs transplantiert. Es wurden insgesamt 14 Modelle getestet, mit einer durchschnittlichen Humanisierungsrate von 76 %. In allen Modellen konnten ab Woche sechs nach Transplantation humane CD45+ Zellen sowie humane Bund NK-Zellen und CD14+ Monozyten gefunden werden. Darüber hinaus waren myeloide DC-Vorläuferzellen, konventionelle HLA DR CD11c DCs (cDCs) und plasmazytoide DCs (pDCs) vorhanden. Humane T-Zellen konnten nicht vor Woche 18 nach Transplantation beobachtet werden. Neben der Rekonstitution humaner DCs in peripheren Organen, wurde ebenfalls nach gewebsständigen DCs, insbesondere den Langerhans Zellen (LCs) der Epidermis geschaut. Waren humane LC vorhanden, konnten diese ab Woche zwölf nach Transplantation in der murinen Epidermis detektiert werden. Diese waren konstant bis in Woche 30 nach Transplantation nachweisbar. In Hinblick auf die Etablierung der DCs in diesem humanisierten Mausmodells wurden verschiedene Einflussgrößen getestet. IL-7 führte zu keiner veränderten Hämatopoese, wohingegen Flt3L zu einer Zunahme von CD14+ Monozyten und cDCs führte. Darüber hinaus konnte eine drastische Abnahmernhumaner B-Zellen beobachtet werden. Es zeigte sich, dass der Zeitpunkt der Flt3LrnApplikation einen entscheidenen Faktor für den Effekt von Flt3L auf die Rekonstitution humaner Zellen darstellt. Für die in dieser Arbeit durchgeführten funktionellen in vivo Studien, wurden humanisierten Mäusen alloreaktive CD8+ T-Zellen appliziert. Somit sollte die Funktionalität der rekonstituierten humanen APCs getestet werden. Es wurde deutlich, dass Monozyten und DCs ihre Funktionalität erst ab Woche 14 nach Transplantation zu entwickeln schienen,rnwohingegen B-Zellen bereits zu früheren Zeitpunkten als Zielzellen für die alloreaktiven T-Zellen dienten. Dies wurde durch den Rückgang der jeweiligen Zellen nach Applikation der T-Zellen sichtbar. Zu erwähnen ist, dass das Anwachsen einer humanen Hämatopoese stark spenderabhängig ist und somit keine allgemeingültigen Aussagen hinsichtlich der in vivo Funktion getroffen werden können. Um im Gewebe verbliebende APCs zu manipulieren gibt es verschiedene Möglichkeiten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden auf Polystyren-basierende Nanopartikel getestet. Die verwendeten Partikel hatten eine Größe von 80 bis 160 nm und waren unfunktionalisiert oder mit Amino- bzw. Carboxy-Gruppen versehen. Zusätzlich wurden die Partikel mit BODIPY (Durchflusszytometrie und kLSM-Messungen), einem Infrarotnahem Farbstoff IR 780 (BFI-Messungen) und Platin (in vivo Messungen) beladen. Der Carboxy-funktionalisierte Partikel zeigte den geringsten Einfluss auf die Vitalität von humanen DCs, wohingegen der Amino-funktionalisierte Partikel bei steigender Konzentration toxisch wirkte. Bei unfunktionalisierten Partikeln stieg die Toxizität bei zunehmender Konzentration. Hinsichtlich der Expression diverser DC spezifischer Oberflächenmoleküle nach Beladung mit Nanopartikeln zeigte sich, dass allein der unfunktionalisierte, mit Lutensol AT50 hergestellte Partikel zu einer leichten Hochregulation von MHC-Klasse-II Molekülen führte. Die Expression von CD86 wurde im Gegenzug nur durch die Beladung mit den Amino-, bzw. Carboxy funktionalisierten Partikeln und dem unfunktionalisierten, mit SDS hergestellten Partikel leicht gesteigert. Trotz der teilweise leicht veränderten Expression von Oberflächenmarkern, konnte mit Hilfe von IFN-g ELISpots keine Beeinflussungrnder Funktion als APCs von Nanopartikel-beladenen DCs beobachtet werden. In den in vivo Untersuchungen zeigten alle vier Partikel eine konstante Zirkulation imrnOrganismus und konnten bis 96 h nach Applikation nachgewiesen werden. Alle Partikel konnten primär in der Leber detektiert werden, wobei der unfunktionalisierte, mit Lutensol AT50 hergestelle Partikel das weiteste Verbreitungsmuster zeigte. Erste Versuche im humanisierten Mausmodell zeigten keine Beeinflussung der Verteilung und Kinetik von Nanopartikeln durch die humane Hämatopoese. Mit dem in dieser Arbeit etablierten humanisierten Mausmodell ist es möglich, die Entwicklung, Differenzierung, Aktivierung und Funktionalität humaner DCs in vivo zu untersuchen. Darüber hinaus kann das gezielte Adressieren von DCs in vivo analysiert werden, was sowohl die Möglichkeit der Manipulation von DCs zur Vermeidung einer akuten GvHD bietet als auch Verwendung in anderen DC-vermittelten Therapien (z.B.Vakzinationsstudien) findet.

Generation and characterisation of acute myeloid leukaemia-reactive CD4 + T cells and their potential to eliminate human leukaemia blasts in NSG mice

Acute myeloid leukaemia (AML) is a cancer of the haematopoietic system, which can in many cases only be cured by haematopoietic stem cell transplantation (HSCT) and donor lymphocyte infusion (DLI) (Burnett et al., 2011). This therapy is associated with the beneficial graft-versus-leukaemia (GvL) effect mediated by transplanted donor T and NK cells that either recognise mismatch HLA molecules or polymorphic peptides, so-called minor histocompatibility antigens, leukaemia-associated or leukaemia-specific antigens in the patient and thus eliminate remaining leukaemic blasts. Nevertheless, the mature donor-derived cells often trigger graft-versus-host disease (GvHD), leading to severe damages in patients’ epithelial tissue, mainly skin, liver and intestine (Bleakley & Riddell, 2004). Therefore, approaches for the selective mediation of strong GvL effects are needed, also in order to prevent relapse after transplantation. One promising opportunity is the in vitro generation of AML-reactive CD4+ T cells for adoptive transfer. CD4+ T cells are advantageous compared to CD8+ T cells, as HLA class II molecules are under non-inflammatory conditions only expressed on haematopoietic cells; a fact that would minimise GvHD (Klein & Sato, 2000). In this study, naive CD4+ T cells were isolated from healthy donors and were successfully stimulated against primary AML blasts in mini-mixed lymphocyte/leukaemia cell cultures (mini-MLLC) in eight patient/donor pairs. After three to seven weekly restimulations, T cells were shown to produce TH1 type cytokines and to be partially of monoclonal origin according to their TCR Vβ chain usage. Furthermore, they exhibited lytic activity towards AML blasts, which was mediated by the release of granzymes A and B and perforin. The patient/donor pairs used in this study were fully HLA-class I matched, except for one pair, and also matched for HLA-DR and -DQ, whereas -DP was mismatched in one or both alleles, reflecting the actual donor selection procedure in the clinic (Begovich et al., 1992). Antibody blocking experiments suggested that the generated CD4+ T cells were directed against the HLA-DP mismatches, which could be confirmed by the recognition of donor-derived lymphoblastoid cell lines (LCLs) electroporated with the mismatched DP alleles. Under non-inflammatory conditions primary fibroblasts did not express HLA-DP and were thus not recognised, supporting the idea of a safer application of CD4+ T cells regarding induction of GvHD. For the assessment of the biological significance of these T cells, they were adoptively transferred into NSG mice engrafted with human AML blasts, where they migrated to the bone marrow and lymphoid tissue and succeeded in eliminating the leukaemic burden after only one week. Therefore, AML-reactive CD4+ T cells expanded from the naive compartment by in vitro stimulation with primary leukaemia blasts appear to be a potent tool for DLI in HSCT patients and promise to mediate specific GvL effects without causing GvHD.

Refractory Hematuria in an Oliguric Patient After Pancreas Transplantation with Exocrine Pancreas Bladder Drainage

A 52-yr-old man presented with hematuria and clot retention. He had undergone simultaneous pancreas-kidney transplantation with exocrine pancreas bladder drainage 16 yr ago. The patient suffered from progressive transplant kidney failure with gradually decreasing urine output and needed hemodialysis every other day. Gross hematuria persisted after removal of all blood clots. Cystoscopy showed multiple small, flat ulcers of the bladder mucosa. Some bled discretely and were coagulated cautiously. However, hematuria was refractory to multiple urological interventions, which eventually necessitated an enteric diversion of the exocrine pancreas. Hematuria ceased following an uneventful postoperative course.

Three-dimensional electroanatomic entrainment map in atypical atrial flutter late after heart transplantation

Atrial flutter in the donor part of orthotopic heart transplants has been reported and successfully treated by radiofrequency ablation of the cavotricuspid isthmus, but mapping and ablation of atypical flutter circuits may be challenging.(1) Entrainment mapping has been used in combination with activation mapping to define the mechanism of atypical atrial flutter. Here, we report a case where colour-coded three-dimensional (3D) entrainment mapping allowed us to accurately determine and visualize the 3D location of the reentrant circuit and to plan the ablation of a left atrial flutter without the need for activation mapping.

Laparoscopic incisional hernia repair is feasible and safe after liver transplantation

Incisional hernia is a common complication after liver transplantation. The current study evaluated incidence and risk factors for incisional hernia and compared laparoscopic and open hernia repair in terms of feasibility and outcome.

Injection drug use before and after liver transplantation: a retrospective multicenter analysis on incidence and outcome

Injecting drug use (IDU) before and after liver transplantation (LT) is poorly described. The aim of this study was to quantify relapse and survival in this population and to describe the causes of mortality after LT.

Hematopoietic stem cell transplantation in Switzerland: a comprehensive quality control report on centre effect

QUESTIONS UNDER STUDY / PRINCIPLES: Interest groups advocate centre-specific outcome data as a useful tool for patients in choosing a hospital for their treatment and for decision-making by politicians and the insurance industry. Haematopoietic stem cell transplantation (HSCT) requires significant infrastructure and represents a cost-intensive procedure. It therefore qualifies as a prime target for such a policy. METHODS: We made use of the comprehensive database of the Swiss Blood Stem Cells Transplant Group (SBST) to evaluate potential use of mortality rates. Nine institutions reported a total of 4717 HSCT - 1427 allogeneic (30.3%), 3290 autologous (69.7%) - in 3808 patients between the years 1997 and 2008. Data were analysed for survival- and transplantation-related mortality (TRM) at day 100 and at 5 years. RESULTS: The data showed marked and significant differences between centres in unadjusted analyses. These differences were absent or marginal when the results were adjusted for disease, year of transplant and the EBMT risk score (a score incorporating patient age, disease stage, time interval between diagnosis and transplantation, and, for allogeneic transplants, donor type and donor-recipient gender combination) in a multivariable analysis. CONCLUSIONS: These data indicate comparable quality among centres in Switzerland. They show that comparison of crude centre-specific outcome data without adjustment for the patient mix may be misleading. Mandatory data collection and systematic review of all cases within a comprehensive quality management system might, in contrast, serve as a model to ascertain the quality of other cost-intensive therapies in Switzerland.

Optimizing the success of cell transplantation therapy for stroke

Stem cell transplantation has evolved as a promising experimental treatment approach for stroke. In this review, we address the major hurdles for successful translation from basic research into clinical applications and discuss possible strategies to overcome these issues. We summarize the results from present pre-clinical and clinical studies and focus on specific areas of current controversy and research: (i) the therapeutic time window for cell transplantation; (ii) the selection of patients likely to benefit from such a therapy; (iii) the optimal route of cell delivery to the ischemic brain; (iv) the most suitable cell types and sources; (v) the potential mechanisms of functional recovery after cell transplantation; and (vi) the development of imaging techniques to monitor cell therapy.

Evaluation of renal allograft function early after transplantation with diffusion-weighted MR imaging

To determine the inter-patient variability of apparent diffusion coefficients (ADC) and concurrent micro-circulation contributions from diffusion-weighted MR imaging (DW-MRI) in renal allografts early after transplantation, and to obtain initial information on whether these measures are altered in histologically proven acute allograft rejection (AR).

The lectin-like domain of tumor necrosis factor improves lung function after rat lung transplantation--potential role for a reduction in reactive oxygen species generation

To test the hypothesis that the lectin-like domain of tumor necrosis factor, mimicked by the TIP peptide, can improve lung function after unilateral orthotopic lung isotransplantation. Because of a lack of a specific treatment for ischemia reperfusion-mediated lung injury, accompanied by a disrupted barrier integrity and a dysfunctional alveolar liquid clearance, alternative therapies restoring these parameters after lung transplantation are required.

Dual-energy computed-tomography cholangiography in potential donors for living-related liver transplantation: initial experience

To report our initial experience with dual-energy computed-tomography (CT) cholangiography in potential donors for living-related liver transplantation.

Comparison of calibrated and uncalibrated arterial pressure-based cardiac output monitors during orthotopic liver transplantation

Arterial pressure-based cardiac output monitors (APCOs) are increasingly used as alternatives to thermodilution. Validation of these evolving technologies in high-risk surgery is still ongoing. In liver transplantation, FloTrac-Vigileo (Edwards Lifesciences) has limited correlation with thermodilution, whereas LiDCO Plus (LiDCO Ltd.) has not been tested intraoperatively. Our goal was to directly compare the 2 proprietary APCO algorithms as alternatives to pulmonary artery catheter thermodilution in orthotopic liver transplantation (OLT). The cardiac index (CI) was measured simultaneously in 20 OLT patients at prospectively defined surgical landmarks with the LiDCO Plus monitor (CI(L)) and the FloTrac-Vigileo monitor (CI(V)). LiDCO Plus was calibrated according to the manufacturer's instructions. FloTrac-Vigileo did not require calibration. The reference CI was derived from pulmonary artery catheter intermittent thermodilution (CI(TD)). CI(V)-CI(TD) bias ranged from -1.38 (95% confidence interval = -2.02 to -0.75 L/minute/m(2), P = 0.02) to -2.51 L/minute/m(2) (95% confidence interval = -3.36 to -1.65 L/minute/m(2), P < 0.001), and CI(L)-CI(TD) bias ranged from -0.65 (95% confidence interval = -1.29 to -0.01 L/minute/m(2), P = 0.047) to -1.48 L/minute/m(2) (95% confidence interval = -2.37 to -0.60 L/minute/m(2), P < 0.01). For both APCOs, bias to CI(TD) was correlated with the systemic vascular resistance index, with a stronger dependence for FloTrac-Vigileo. The capability of the APCOs for tracking changes in CI(TD) was assessed with a 4-quadrant plot for directional changes and with receiver operating characteristic curves for specificity and sensitivity. The performance of both APCOs was poor in detecting increases and fair in detecting decreases in CI(TD). In conclusion, the calibrated and uncalibrated APCOs perform differently during OLT. Although the calibrated APCO is less influenced by changes in the systemic vascular resistance, neither device can be used interchangeably with thermodilution to monitor cardiac output during liver transplantation.

Surgical hip dislocation for osteochondral transplantation as a salvage procedure for a femoral head impaction fracture

Obturator anterior hip dislocation is very rare. Poor results are described in patients with additional large transchondral fractures and treatment of these injuries remains challenging. Appropriate treatment recommendations are missing in the literature. This case report introduces surgical hip dislocation for osteochondral autograft transplantation with graft harvest from the nonweightbearing area of the head-neck junction as a salvage procedure in a large femoral head defect. We report the treatment and outcome of a 48-year-old man who sustained an anterior dislocation of the left hip after a motorcycle accident. After initial closed reduction in the emergency room, imaging analysis revealed a large osteochondral defect of the femoral head within the weightbearing area (10 × 20 mm, depth: 5 mm). The hip was exposed with a surgical hip dislocation using a trochanteric osteotomy. An osteochondral autograft was harvested from a nonweightbearing area of the femoral head and transferred into the defect. The patient was prospectively examined clinically and radiologically. Two years postoperatively, the patient was free of pain and complaints. The function of the injured hip was comparable to that of the contralateral, healthy hip and showed satisfying radiologic results. Surgical hip dislocation with a trochanteric flip osteotomy is a simple, one-step technique that allows full inspection of the hip to treat osteochondral femoral defects by osteochondral transplantation. The presented technique, used as a salvage procedure in a large femoral head defect, yielded good clinical and satisfying radiologic outcomes at the midterm.