Nanoparticles for efficient uptake by human dendritic cells and T lymphocytes to be used in adoptive immunotherapy

Dendritic cells (DCs) are the most potent cell type for capture, processing, and presentation of antigens. They are able to activate naïve T cells as well as to initiate memory T-cell immune responses. T lymphocytes are key elements in eliciting cellular immunity against bacteria and viruses as well as in the generation of anti-tumor and anti-leukemia immune responses. Because of their central position in the immunological network, specific manipulations of these cell types provide promising possibilities for novel immunotherapies. Nanoparticles (NP) that have just recently been investigated for use as carriers of drugs or imaging agents, are well suited for therapeutic applications in vitro and also in vivo since they can be addressed to cells with a high target specificity upon surface functionalization. As a first prerequisite, an efficient in vitro labeling of cells with NP has to be established. In this work we developed protocols allowing an effective loading of human monocyte-derived DCs and primary antigen-specific T cells with newly designed NP without affecting biological cell functions. Polystyrene NP that have been synthesized by the miniemulsion technique contained perylenmonoimide (PMI) as a fluorochrome, allowing the rapid determination of intracellular uptake by flow cytometry. To confirm intracellular localization, NP-loaded cells were analyzed by confocal laser scanning microscopy (cLSM) and transmission electron microscopy (TEM). Functional analyses of NP-loaded cells were performed by IFN-γ ELISPOT, 51Chromium-release, and 3H-thymidine proliferation assays. In the first part of this study, we observed strong labeling of DCs with amino-functionalized NP. Even after 8 days 95% of DCs had retained nanoparticles with a median fluorescence intensity of 67% compared to day 1. NP loading did not influence expression of cell surface molecules that are specific for mature DCs (mDCs) nor did it influence the immunostimulatory capacity of mDCs. This procedure did also not impair the capability of DCs for uptake, processing and presentation of viral antigens that has not been shown before for NP in DCs. In the second part of this work, the protocol was adapted to the very different conditions with T lymphocytes. We used leukemia-, tumor-, and allo-human leukocyte antigen (HLA) reactive CD8+ or CD4+ T cells as model systems. Our data showed that amino-functionalized NP were taken up very efficiently also by T lymphocytes, which usually had a lower capacity for NP incorporation compared to other cell types. In contrast to DCs, T cells released 70-90% of incorporated NP during the first 24 h, which points to the need to escape from intracellular uptake pathways before export to the outside can occur. Preliminary data with biodegradable nanocapsules (NC) revealed that encapsulated cargo molecules could, in principle, escape from the endolysosomal compartment after loading into T lymphocytes. T cell function was not influenced by NP load at low to intermediate concentrations of 25 to 150 μg/mL. Overall, our data suggest that NP and NC are promising tools for the delivery of drugs, antigens, and other molecules into DCs and T lymphocytes.

CD137-selektierte leukämiereaktive T-Zellen gesunder Spender zur adoptiven Immuntherapie stammzelltransplantierter Leukämiepatienten = CD137-selected leukaemia-reactive T Cells from healthy donors for adoptive immunotherapy in stem-cell-transplanted leukaemia-patients

Bei stammzelltransplantierten Patienten, die ein Rezidiv ihrer Leukämie erleiden, kann eine Donor-Lymphozyten-Infusion (DLI) dauerhafte vollständige Leukämieremissionen induzieren. T-Zellen in der DLI vermitteln sowohl den potentiell kurativen Graft-versus-Leukaemia (GVL) Effekt, als auch die potentiell lebensbedrohliche Graft-versus-Host Disease (GVHD). Hingegen könnte die Infusion von leukämiereaktiven T-Zellen einen selektiven GVL Effekt und einen Langzeitschutz vor Rezidiven durch eine spezifisch gegen die Leukämie gerichtete Immunantwort und Immunität vermitteln. Unsere Arbeitsgruppe hat Protokolle zur in vitro Generierung leukämiereaktiver T-Zellen entwickelt, die hohe zytotoxische Aktivität gegen akute myeloische Leukämie-Blasten (AML) bei minimaler Reaktion auf mögliche GVHD Zielstrukturen zeigen. Für die klinische Anwendung sind diese Protokolle jedoch zu aufwändig, wobei vor allem eine erhebliche Verkürzung der Kulturzeit auf wenige Wochen erforderlich ist. Diese Verkürzung der in vitro Kulturzeit könnte das Wachstum von T-Zellen vom central memory oder frühen effector memory Phänotyp fördern, für die eine bessere in vivo Effektorfunktion und längere Persistenz im Rezipienten verglichen mit T-Zellen aus Langzeitkultur gezeigt werden konnte. Der Aktivierungsmarker und Kostimulations-Rezeptor CD137 kann zur Erkennung und Isolation antigenspezifischer T-Zellen genutzt werden, ohne dass dafür das von den T-Zellen erkannte Peptidepitop bekannt sein muss. Eine CD137-vermittelte Anreicherung mit Hilfe von clinical grade Materialien könnte verwendet werden, um DLI-Produkte mit leukämiespezifischen T-Zellen herzustellen, die sich sowohl durch eine effizientere T-Zell Generierung durch in vitro Selektion und Kostimulation, als auch durch eine verbesserte Spezifität des T-Zell-Produkts auszeichnen. Lymphozyten-Leukämie Cokulturen (mixed lymphocyte leukaemia cultures) wurden mit CD8 T-Zellen gesunder Spender und HLA-identischen oder einzel-HLA-mismatch AML-Blasten angesetzt und wöchentlich restimuliert. Nach zwei Wochen wurden die T-Zellen 12 Stunden nach Restimulation über den Marker CD137 positiv isoliert und anschließend separat weiterkultiviert. Die isolierten Fraktionen und unseparierten Kontrollen wurden im ELISPOT-Assay und im Chrom-Freisetzungstest an Tag 5 nach der Restimulation getestet. Es wurden keine konsistent nachweisbaren Vorteile im Hinblick auf Wachstum und Funktion der isolierten CD137-positiv Fraktion im Vergleich zur unseparierten Kontrolle gefunden. Verschiedene Isolationsmethoden, Patient-Spender-Systeme, Methoden zur Restimulation, Temperaturbedingungen, Zytokinkombinationen und Methoden der Zytokinzugabe sowie zusätzliche Feeder-Zellen oder AML-Blasten konnten Wachstum, funktionelle Daten und die deutlichen Zellverluste während der Isolation nicht entscheidend beeinflussen. Vitalfärbungen zeigten, dass aktivierungsinduzierter Zelltod CD137-positiver Zellen zu diesen Ergebnissen beitragen könnte. Im Gegensatz zur Stimulation mit AML-Blasten wurden erfolgreiche CD137-Anreicherungen für peptidstimulierte T-Zellen publiziert. Unterschiedliche CD137-Expressionskinetiken, aktivierungsinduzierter Zelltod und regulatorische T-Zellen sind mögliche Faktoren aufgrund derer die CD137-Anreicherung in diesem spezifischen Kontext ungeeinet sein könnte. Der stimulatorische Effekt eines CD137-Signals auf AML-reaktive CD8 T-Zellen wurde mit Hilfe von CD3/CD28 und CD3/CD28/CD137 Antikörper-beschichteten magnetischen beads untersucht. Für Nierenzellkarzinom-reaktive T-Zellen war die Stimulation mit CD3/CD28/CD137 beads genauso effektiv wie mit Tumorzellen und effektiver als mit CD3/CD28 beads. Beide Arten von beads waren für eine Stimulation während der ersten Wochen der Zellkultur geeignet, sodass ein zusätzliches CD137-Signal für die länger anhaltende Expansion tumorreaktiver T-Zellen zur klinischen Anwendung nützlich sein könnte. Die bead-Expansion veränderte die IFN-Sekretion im ELISPOT nicht, aber verursachte eine mäßige Verschlechterung der Zytotoxizität im Chrom-Freisetzungstest. Im Gegensatz dazu zeigten bei AML-reaktiven T-Zellen beide Arten von beads einen nicht apoptosevermittelten, dosisabhängigen zellschädigenden Effekt, der zu einer raschen Abnahme der Zellzahl in Kulturen mit beads führte. Unerwünschte Effekte auf die T-Zell-Funktionalität durch bead-Stimulation sind in der Literatur beschrieben, dennoch gibt es aktuell keine Veröffentlichungen, die eine fundierte Erklärung für den Effekt auf AML-reaktive T-Zellen bieten könnten. Abgesehen von Literaturdaten, die darauf hindeuten, dass CD137 ein vielversprechendes Kandidatenmolekül für die Anreicherung und Expansion von AML-reaktiven T-Zellen sein könnte, zeigen die eigenen Daten sowohl zur CD137-Isolation als auch zur bead-Stimulation, dass für diese spezielle Anwendung CD137 ein ungeeigneter Aktivierungsmarker und Kostimulations-Ligand ist.

Selective expansion of high- or low-avidity cytotoxic T lymphocytes and efficacy for adoptive immunotherapy.

The conventional approach to cytotoxic T-lymphocyte (CTL) induction uses maximal antigen concentration with the intent of eliciting more CTL. However, the efficacy of this approach has not been systematically explored with regard to the quality of the CTLs elicited or their in vivo functionality. Here, we show that a diametrically opposite approach elicits CTLs that are much more effective at clearing virus. CTLs specific for a defined peptide epitope were selectively expanded with various concentrations of peptide antigen. CTLs generated with exceedingly low-dose peptide lysed targets sensitized with > 100-fold less peptide than CTLs generated with high-dose peptide. Differences in expression of T-cell antigen receptors or a number of other accessory molecules did not account for the functional differences. Further, high-avidity CTLs adoptively transferred into severe combined immunodeficient mice were 100- to 1000-fold more effective at viral clearance than the low-avidity CTLs, despite the fact that all CTL lines lysed virus-infected targets in vitro. Thus, the quality of CTLs is as important as the quantity of CTLs for adoptive immunotherapy, and the ability to kill virally infected targets in vitro is not predictive of in vivo efficacy, whereas the determinant density requirement described here is predictive. Application of these principles may be critical in developing effective adoptive cellular immunotherapy for viral infections and cancer.

Blockade of PD-1/PD-L1 promotes adoptive T-Cell immunotherapy in a tolerogenic environment

Adoptive cellular immunotherapy using in vitro expanded CD8+ T cells shows promise for tumour immunotherapy but is limited by eventual loss of function of the transferred T cells through factors that likely include inactivation by tolerogenic dendritic cells (DC). The coinhibitory receptor programmed death-1 (PD-1), in addition to controlling T-cell responsiveness at effector sites in malignancies and chronic viral diseases is an important modulator of dendritic cell-induced tolerance in naive T cell populations. The most potent therapeutic capacity amongst CD8+ T cells appears to lie within Tcm or Tcm-like cells but memory T cells express elevated levels of PD-1. Based on established trafficking patterns for Tcm it is likely Tcm-like cells interact with lymphoid-tissue DC that present tumour-derived antigens and may be inherently tolerogenic to develop therapeutic effector function. As little is understood of the effect of PD-1/PD-L1 blockade on Tcm-like CD8+ T cells, particularly in relation to inactivation by DC, we explored the effects of PD-1/PD-L1 blockade in a mouse model where resting DC tolerise effector and memory CD8+ T cells. Blockade of PD-1/PDL1 promoted effector differentiation of adoptively-transferred Tcm-phenotype cells interacting with tolerising DC. In tumour-bearing mice with tolerising DC, effector activity was increased in both lymphoid tissues and the tumour-site and anti-tumour activity was promoted. Our findings suggest PD-1/PD-L1 blockade may be a useful adjunct for adoptive immunotherapy by promoting effector differentiation in the host of transferred Tcmlike cells. © 2015 Blake et al.

A combination of local inflammation and central memory T cells potentiates immunotherapy in the skin

Adoptive T cell therapy uses the specificity of the adaptive immune system to target cancer and virally infected cells. Yet the mechanism and means by which to enhance T cell function are incompletely described, especially in the skin. In this study, we use a murine model of immunotherapy to optimize cell-mediated immunity in the skin. We show that in vitro - derived central but not effector memory-like T cells bring about rapid regression of skin-expressing cognate Ag as a transgene in keratinocytes. Local inflammation induced by the TLR7 receptor agonist imiquimod subtly yet reproducibly decreases time to skin graft rejection elicited by central but not effector memory T cells in an immunodeficient mouse model. Local CCL4, a chemokine liberated by TLR7 agonism, similarly enhances central memory T cell function. In this model, IL-2 facilitates the development in vivo of effector function from central memory but not effector memory T cells. In a model of T cell tolerogenesis, we further show that adoptively transferred central but not effector memory T cells can give rise to successful cutaneous immunity, which is dependent on a local inflammatory cue in the target tissue at the time of adoptive T cell transfer. Thus, adoptive T cell therapy efficacy can be enhanced if CD8+ T cells with a central memory T cell phenotype are transferred, and IL-2 is present with contemporaneous local inflammation. Copyright © 2012 by The American Association of Immunologists, Inc.

Decreased tumor surveillance after adoptive T-cell therapy

The effect of cancer immunotherapy on the endogenous immune response against tumors is largely unknown. Therefore, we studied immune responses against murine tumors expressing the glycoprotein (GP) and/or nucleoprotein of lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) with or without adoptive T-cell therapy. In nontreated animals, CTLs specific for different epitopes as well as LCMV-GP-specific antibodies contributed to tumor surveillance. Adoptive immunotherapy with monoclonal CTLs specific for LCMV-gp33 impaired the endogenous tumor-specific antibody and CTL response by targeting antigen cross-presenting cells. As a consequence and in contrast to expectations, immunotherapy enhanced tumor growth. Thus, for certain immunogenic tumors, a reduction of tumor-specific B- and T-cell responses and enhanced tumor growth may be an unwanted consequence of adoptive immunotherapy.

Evaluation of Adoptive T Cell Therapy and Oncolytic Virotherapy for Treatment of Brain Tumors

Adoptive immunotherapy and oncolytic virotherapy are two promising strategies for treating primary and metastatic malignant brain tumors. We demonstrate the ability of adoptively transferred tumor-specific T cells to rapidly mediate the clearance of established brain tumors in several mouse models. Similar to the clinical situation, tumor recurrences are frequent and result from immune editing of tumors. T cells can eliminate antigen-expressing tumor cells but are not effective against antigen loss variant (ALV) cancer cells that multiply and repopulate a tumor. We show that the level of tumor antigen present affects the success of adoptive T cell therapy. When high levels of antigen are present, tumor stromal cells such as microglia and macrophages present tumor peptide on their surface. As a result, T cells directly eliminate cancer cells and cross-presenting stromal cells and indirectly eliminate ALV cells. We were able to show the first direct evidence of tumor antigen cross-presentation by CD11b+ stromal cells in the brain using soluble, high-affinity T cell receptor monomers. Strategies that target brain tumor stroma or increase antigen shedding from tumor cells leading to increased crosspresentation by stromal cells may improve the clinical success of T cell adoptive therapies. We evaluated one potential strategy to complement adoptive T cell therapy by characterizing the oncolytic effects of myxoma virus (MYXV) in a syngeneic mouse brain tumor model of metastatic melanoma. MYXV is a rabbit poxvirus with strict species tropism for European rabbits. MYXV can also infect mouse and human cancer cell lines due to signaling defects in innate antiviral mechanisms and hyperphosphorylation of Akt. MYXV kills B16.SIY melanoma cells in vitro, and intratumoral injection of virus leads to robust, selective and transient infection of the tumor. We observed that virus treatment recruits innate immune cells iii to the tumor, induces TNFα and IFNβ production in the brain, and results in limited oncolytic effects in vivo. To overcome this, we evaluated the safety and efficacy of co-administering 2C T cells, MYXV, and neutralizing antibodies against IFNβ. Mice that received the triple combination therapy survived significantly longer with no apparent side effects, but eventually relapsed. Based on these findings, methods to enhance viral replication in the tumor and limit immune clearance of the virus will be pursued. We conclude that myxoma virus should be further explored as a vector for transient delivery of therapeutic genes to a tumor to enhance T cell responses.

Immunothérapie cellulaire de la leucémie aiguë lymphoblastique de l'enfant à partir de sang de cordon dans un modèle murin xénogénique

La leucémie aigüe lymphoblastique de précurseurs des cellules B (pré-B LAL) est le cancer le plus fréquent chez l’enfant. La transplantation de cellules souches hématopoïétiques (TCSH) est nécessaire dans environ 20 à 30 % des enfants ayant une pré-B LAL. Les rechutes après TCSH sont habituellement réfractaires aux thérapies actuelles, et par conséquent, il est important de développer et d’optimiser de nouvelles stratégies thérapeutiques. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux cellules « cytokine-induced killer » (CIK). En effet, ces cellules ont été montrées comme hautement cytotoxique contre beaucoup de types de cancers. Cependant, leur activité cytotoxique contre les pré-B LAL n’est pas vraiment efficace. Par conséquent, nous avons étudié la possibilité de combiner l’immunothérapie des cellules CIK avec l’interféron alpha (IFN-α) afin d’optimiser l’activité lytique de ces cellules contre les cellules pré-B LAL. De plus, vu qu’il a été démontré que l’activité cytotoxique des cellules CIK provient de la fraction CD56+, plus particulièrement les cellules CD3+CD56+, nous avons décidé d’utiliser la fraction CD56+ (cellules CD56+) dans l’ensemble de nos expériences. Nous avons observé in vitro que les cellules CD56+ lysent mieux les lignées cellulaires pré-B LAL comparativement aux cellules CIK non purifiées. Aussi, leur activité cytotoxique peut être augmentée par le traitement avec l’IFN-α. Par ailleurs, nous avons démontré l’efficacité des cellules CD56+ traitées par l’IFN-α contre les lignées cellulaires pré- B LAL in vivo, dans le modèle de souris NOD/SCID/gamma c- (NSG). La survie des souris est significativement prolongée lorsqu’elles reçoivent les cellules pré-B LAL avec les cellules CD56+ traitées par l’IFN-α. Nous avons par la suite étudié le mécanisme d’action des cellules CD56+ contre les lignées cellulaires pré-B LAL. Nous avons observé que les cellules CD56+ provenant de sang de cordon sont plus efficaces que les cellules CD56+ provenant de sang I périphérique pour tuer les lignées cellulaires pré-B LAL. Nous avons également montré que les cellules CD56+ utilisent seulement la voie NKG2D ou bien les voies NKG2D et TRAIL selon la lignée cellulaire pré-B LAL cible et selon la provenance de la source des cellules CD56+. Par ailleurs, nous avons remarqué que les cellules CIK sont sensibles à l’apoptose par Fas, et que cette sensibilité influence leur activité cytotoxique contre les cellules tumorales. En conclusion, les cellules CD56+ sont cytotoxiques contre les lignées cellulaires pré-B LAL, et leur effet lytique est augmenté par l’IFN-α aussi bien in vitro qu’in vivo dans le modèle de souris NSG. Ces données précliniques sont encourageantes pour tester cette nouvelle approche d’immunothérapie dans le traitement contre la pré-B LAL.

Inmunoterapia en pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas versus terapia convencional. Revisión sistemática

RESUMEN Antecedentes y Justificación: El cáncer de pulmón es la principal causa de muerte relacionada con Cáncer en el mundo. El cáncer pulmonar de células no pequeñas (Non-Small-cell lung cancer NSCLC) representa el 85% de todos los cánceres de pulmón y en un 40% es diagnosticado tardíamente y con los tratamientos disponibles actualmente (cirugía, radioterapia y quimioterapia) presenta una supervivencia a 5 años entre el 10 y el 15%. En los últimos años han surgido nuevos tratamientos basados en la inmunoterapia que prometen mejorar la supervivencia de estos pacientes. Objetivo: Determinar la eficacia de la inmunoterapia en el tratamiento del cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC) con el fin de integrar la información disponible para su posterior uso en la clínica. Metodología: Se realizó búsqueda exhaustiva de la literatura disponible del 1 de Enero de 2003 al 31 de Diciembre de 2013. Se examinaron las siguientes bases de datos: Pubmed, Scielo, Medline, Lilacs, EMBASE, Bandolier, peDRO y Cochrane. Se utilizaron los términos MeSH de búsqueda: immunotherapy, NSCLC, clinical trials. Resultados: de 163 referencias identificadas en las bases de datos, 12 fueron seleccionadas para la revisión. Se identificaron 11 estrategias inmunoterapéuticas que fueron complementarias al uso de quimioterapia, radioterapia o ambas. No se encontró diferencia significativa entre la supervivencia global de los grupos de intervención y controles con excepción de 1 artículo. La mayoría de efectos secundarios fueron de leves a moderados y no hubo diferencias significativas entre los grupos. Discusión: no se evidenció un aumento significativo de la supervivencia global con la utilización de inmunoterapias, a excepción de la que emplea células asesinas inducidas por citocinas junto a células dendríticas. Sin embargo es necesario esperar resultados de estudios fase III en curso.

Immune Responses and Therapeutic Antitumor Effects of an Experimental DNA Vaccine Encoding Human Papillomavirus Type 16 Oncoproteins Genetically Fused to Herpesvirus Glycoprotein D

Recombinant adenovirus or DNA vaccines encoding herpes simplex virus type 1 (HSV-1) glycoprotein D (gD) genetically fused to human papillomavirus type 16 (HPV-16) oncoproteins (E5, E6, and E7) induce antigen-specific CD8(+) T-cell responses and confer preventive resistance to transplantable murine tumor cells (TC-1 cells). In the present report, we characterized some previously uncovered aspects concerning the induction of CD8(+) T-cell responses and the therapeutic anticancer effects achieved in C57BL/6 mice immunized with pgD-E7E6E5 previously challenged with TC-1 cells. Concerning the characterization of the immune responses elicited in mice vaccinated with pgD-E7E6E5, we determined the effect of the CD4(+) T-cell requirement, longevity, and dose-dependent activation on the E7-specific CD8(+) T-cell responses. In addition, we determined the priming/boosting properties of pgD-E7E6E5 when used in combination with a recombinant serotype 68 adenovirus (AdC68) vector encoding the same chimeric antigen. Mice challenged with TC-1 cells and then immunized with three doses of pgD-E7E6E5 elicited CD8(+) T-cell responses, measured by intracellular gamma interferon (IFN-gamma) and CD107a accumulation, to the three HPV-16 oncoproteins and displayed in vivo antigen-specific cytolytic activity, as demonstrated with carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester (CFSE)-labeled target cells pulsed with oligopeptides corresponding to the H-2D(b)-restricted immunodominant epitopes of the E7, E6, or E5 oncoprotein. Up to 70% of the mice challenged with 5 x 10(5) TC-1 cells and immunized with pgD-E7E6E5 controlled tumor development even after 3 days of tumor cell challenge. In addition, coadministration of pgD-E7E6E5 with DNA vectors encoding pGM-CSF or interleukin-12 (IL-12) enhanced the therapeutic antitumor effects for all mice challenged with TC-1 cells. In conclusion, the present results expand our previous knowledge on the immune modulation properties of the pgD-E7E6E5 vector and demonstrate, for the first time, the strong antitumor effects of the DNA vaccine, raising promising perspectives regarding the development of immunotherapeutic reagents for the control of HPV-16-associated tumors.

An in vivo cytotoxicity threshold for influenza A virus-specific effector and memory CD8+ T cells

Influenza A virus infection of C57BL/6 (B6) mice is characterized by prominent CD8 T cell responses to H2Db complexed with peptides from the viral nucleoprotein (NP366, ASNENMETM) and acid polymerase (PA224, SSLENFRAYV). An in vivo cytotoxicity assay that depends on the adoptive transfer of peptide-pulsed, syngeneic targets was used in this study to quantitate the cytotoxic potential of DbNP366- and DbPA224-specific acute and memory CD8 T cells following primary or secondary virus challenge. Both T cell populations displayed equivalent levels of in vivo effector function when comparable numbers were transferred into naive B6 hosts. Cytotoxic activity following primary infection clearly correlated with the frequency of tetramer-stained CD8 T cells. This relationship looked, however, to be less direct following secondary exposure, partly because the numbers of CD8DbNP366 T cells were greatly in excess. However, calculating the in vivo E:T ratios indicated that in vivo lysis, like many other biological functions, is threshold dependent. Furthermore, the capacity to eliminate peptide-pulsed targets was independent of the differentiation state (i.e., primary or secondary effectors) and was comparable for the two T cell specificities that were analyzed. These experiments provide insights that may be of value for adoptive immunotherapy, where careful consideration of both the activation state and the number of effector cells is required.

Selezione e processazione di cellule Natural Killer da donatore aploidentico "KIR-ligand" incompatibile per l'immunoterapia adottiva di pazienti con Leucemia Acuta Mieloblastica ad alto rischio

The effector function of natural killer (NK) cells is regulated by activating and inhibitory receptors, termed killer immunoglobulin-like receptors (KIRs). In haploidentical T-cell depleted transplantation the donor/recipient KIR mismatch significantly impacts on NK-mediated tumor cell killing, particularly in acute myeloid leukaemia (AML). Thirty-four high risk AML patients entered a phase I-II study of adoptive NK-cell based immunotherapy and were screened for the availability of one haploidentical KIR ligand mismatched donor. Thirteen of them resulted as having one suitable donor. NK cells were enriched from steady-state leukaphereses by using a double-step immunomagnetic separation system, consisting in depletion of CD3+ T cells followed by positive selection of CD56+ NK cells. CD56+ cells were enriched from 7,70% (1,26-11,70) to 93,50% (66,41-99,20) (median recovery 53,05% (30,97-72,85), median T-depletion 3,03 log (2,15-4,52) viability >92%) and their citotoxic activity was inalterate. All patients (4 progressions, 1 partial remission and 8 complete remissions) received NK cell infusion which was preceeded by immunosuppressive chemotherapy (fludarabine and cyclophosphamide) and followed by interleukin 2 injections. The median number of reinfused NK cells was 2,74x10(e)6/kg(1,11-5,00) and contamining CD3+ T cells were always less than 1x10(e)5/kg. The procedure was well-tolerated and no significant toxicity, including GvHD, related to NK cell infusion was observed. The donor NK cells were demonstrated in 5/10 patients. Among the 8 patients in complete remission 5 patients are stable after 18, 15, 4, 2 months of follow-up. Three other patients relapsed after 2 and 7 months. The patient in partial remission obtained a complete remission, which lasted for 6 months. The 4 patients with active/progressive disease showed the persistence of disease. This clinical observation may be correlated with in vitro studies, indicating that AML cells are capable to induce NK cell apoptosis in a dose-depend manner. In summery, a two-step enrichment of CD56+ NK cells allows the collection of a suitable number of target cells to be used as adoptive immunotherapy in AML patients. Infusion of NK cells is feasible and safe and adoptively transferred NK cells can be detected after infusion.

Untersuchungen zur selektiven Deletion alloreaktiver Spender-T- Lymphozyten durch CD178-modifizierte dendritische Zellen im Rahmen der allogenen Blutstammzelltransplantation

Eine der häufigsten Komplikationen bei der allogenen Blutstammzelltransplantation stellt die Transplantat-gegen-Wirt-Erkrankung (Graft versus Host Disease, GvHD) dar. Sie wird durch allogene Spender-T-Lymphozyten verursacht, die Gewebe des Transplantatempfängers erkennen und inflammatorische Entzündungsprozesse auslösen. Neben dieser Alloreaktivität induzieren Spender-T-Lymphozyten jedoch auch immuntherapeutisch erwünschte Transplantat-gegen-Leukämie-Reaktionen (Graft versus Leukemia, GvL-Reaktion), bei denen residuelle Tumor- bzw. Leukämiezellen im Patienten durch Spender-T-Zellen spezifisch erkannt und eliminiert werden. Im Rahmen einer verbesserten Immmuntherapie wird daher versucht, GvHD-reaktive und GvL-reaktive Spender-T-Lymphozyten effizient voneinander zu separieren und so eine wirkungsvolle GvHD-Prophylaxe bzw. optimierte GvL-Induktion zu erreichen. In diesem Kontext war es Ziel dieser Arbeit, murine dendritische Zellen (DZ) so zu modifizieren, daß sie für die spezifische Deletion alloreaktiver T-Zellen in murinen GvHD/GvL-Tiermodellen eingesetzt werden können. Die Modifikation der DZ sollte dazu führen, daß über das CD95/CD178-System Aktivierungs-induzierter Zelltod (activation induced cell death, AICD) in alloreaktiven T-Zellen ausgelöst wird. Hierzu wurden für die Modifikation der DZ zwei verschiedene Mechanismen angewandt: a) die Transfektion der DZ mit CD178-mRNA sowie b) die zielgerichtete Immobilisierung von hCD178-X-Fusionsproteinen auf Oberflächenmolekülen von DZ bzw. T-Zellen. Als Positivkontrolle für die Induktion CD95-vermittelter Apoptose diente der agonistische anti-CD95-Antikörper Jo2. Bei der Transfektion muriner DZ mit mRNA zeigte sich anhand des Reportergens EGFP, daß aus dem Knochenmark generierte DZ mit hoher Effizienz mit EGFP-mRNA transfizierbar waren. Im Falle von hCD178-mRNA führte die Transfektion jedoch zu einer insuffizienten CD178-Expression, die mit den regulatorischen Eigenschaften der zytoplasmatischen CD178-Region in Verbindung gebracht werden konnte. So führte die Verwendung einer zytoplasmatisch trunkierten Form der CD178-mRNA (CD178Dzyt) zu einer durchflußzytometrisch nachweisbaren CD178-Expression in DZ. Mit diesen CD178Dzyt-exprimierenden DZ konnte in einem Proliferationstest die Proliferation alloreaktiver T-Zellen inhibiert werden. Die Beladung von DZ bzw. von T-Zellen mit hCD178-X-Fusionsproteinen führte in vitro ebenfalls zu einer deutlichen Reduktion von Alloreaktivität. Dabei konnte eine spezifische Deletion/Inhibition alloreaktiver T-Zellen nachgewiesen werden. Die Elimination alloreaktiver T-Zellen erfolgte in beiden Verfahren über AICD. Darüber hinaus wurde eine Bifunktionalität der Fusionsproteine festgestellt, da sie neben der Induktion CD95-vermittelter Apoptose auch in der Lage waren, die Kostimulation allogener T-Zellen effizient zu inhibieren. Mit Hilfe adoptiver T-Zell-Transferexperimente konnten abschließend die in vitro gewonnenen Ergebnisse in vivo in zwei verschiedenen GvHD-Mausmodellen bestätigt werden.