CIK-Zellen in der klinischen Anwendung/Studien

Die adoptive Immuntherapie in Form von CIK-Zellen bei hämatologischen Grunderkrankungen im allogenen Transplantationssetting hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Mehrere klinische Phase I/II-Studien konnten mittlerweile die Durchführbarkeit, Effektivität und Sicherheit von CIK-Zellen als immuntherapeutischen Ansatz bestätigen. Aktuell wird in Frankfurt a.M. eine multizentrische, nicht-randomisierte prospektive Studie durchgeführt, die den klinischen Einsatz von CIK-Zellen bei pädiatrischen und adulten Patienten in Hinblick auf Durchführbarkeit, Sicherheit und Effektivität evaluieren und bewerten soll (Titel der Studie: A prospective phase I/II study to investigate the feasibility, safety and efficacy of IL-15 activated cytokine induced killer (CIK) cells in relapsing patients with acute leukemia or myelodysplastic syndromes after allogeneic stem cell transplantation;

EudraCT Nummer: 2013-005446-11). In die Studie eingeschlossen werden Patienten mit akuter Leukämie oder MDS, die nach allogener SZT im peripheren Blut oder im Knochenmark molekulare oder zytogenetische Anzeichen eines Rezidivs aufweisen. Die CIK-Zell Infusion findet alle 4-6 Wochen entsprechend eines Dosis-Eskalations-Plans (Abb. 1.9) statt. Hinsichtlich der Sicherheit und Durchführbarkeit (primary objectives) von steigenden CIK-Zell Dosen, wird das Auftreten einer aGvHD Grad III oder IV oder einer erheblichen cGvHD beurteilt. Die Einteilung erfolgt nach den von Glucksberg festgelegten Kriterien. Die Bewertung der Effektivität (secondary objectives) erfolgt u.a. aufgrund der Überlebensraten und der Reduktion oder des Verschwindens des MRDs und der krankheitsspezifischen zytogenetischen Marker. Vor Beginn der Studie wurden in Frankfurt a.M. CIK-Zellen im Rahmen von Einzelheilversuchen im haploidenten Transplantationssetting mit T-Zell Dosen von bis zu 1 x 10⁸/kg verabreicht. Innerhalb dieser Einzelheilversuche konnte die sichere Durchführbarkeit von CIK-Zellen im haploidenten Setting bestätigt werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Applikation von hohen T-Zell Dosen im Vergleich zur Gabe von DLIs keine schwerwiegenden GvHD-Reaktionen induzieren. 2007 veröffentlichten Introna et al. eine Phase I/II-Studie, in der 11 rezidivierte Patienten (hämatologisches oder molekulares Rezidiv) nach SZT, die verschiedene maligne hämatologische Grunderkrankungen aufwiesen, mit CIK-Zellen behandelt wurden. Insgesamt wurden die CIK-Zell Gaben gut toleriert und 3 Patienten erreichten eine komplette Remission. Es wurden keine akuten und späten infusionsbedingten Nebenwirkungen oder schwere akute GvHD-Entwicklungen

beobachtet [86]. Laport et al. konnten 2011 in einer Phase I-Studie mit 18 Patienten ebenfalls zeigen, dass diese Form der adoptiven Immuntherapie gut toleriert wird, nur eine geringe Inzidenz für die Entwicklung einer GvHD besteht und dass der GvL/T Effekt in Hochrisiko Patienten durch die Gabe der Zellen verstärkt werden kann [87]. Für die Evaluierung der Durchführbarkeit, Zytotoxizität und Effektivität führten Linn et al. 2012 eine klinische Phase I/II-Studie durch. In diesem Zusammenhang wurden 16 Patienten mit hämatologischen Malignitäten, die nach allogener SZT rezidivierten, behandelt.

Eingeschlossen wurden Patienten, die nicht auf die Chemotherapie oder die Gabe von konventionellen DLIs ansprachen. In 5 Patienten wurde ein Ansprechen auf die CIK-Zell Therapie beobachtet und auch hier konnte gezeigt werden, dass das Risiko einer GvHD im Vergleich zur konventionellen DLI äußerst gering ist [88]. Die erst kürzlich veröffentlichte Phase IIA-Studie von Introna et al. zeigt die Kombination der DLI-Therapie mit anschließenden CIK-Zell Gaben. 74 Patienten, die nach allogener SZT ein zytogenetisches oder molekulares Rezidiv zeigten wurden mit unmanipulierten Spender DLI Gaben (2 Gaben á 1 x 10⁶/kgKG) gefolgt von Spender-CIK-Zell Infusionen (3 Gaben nach Dosis-Eskalations-Plan) behandelt. Ein kompletter Response wurde in 19 Patienten beobachtet (26%) und das Gesamtüberleben nach einem und drei Jahren betrug 51% bzw. 40%. Die Ergebnisse zeigten, dass kleine Mengen an DLIs gefolgt von Spender-CIK-Zellen einen sicheren Behandlungsplan mit signifikanter klinischer Aktivität in Patienten mit niedriger Tumorlast darstellen. Die Inzidenz schwerer akuter oder chronischer GvHD war bemerkenswert niedrig. Im Vergleich zur Standard DLI repräsentiert das limitierte Auftreten schwerer GvHD den wohl größten Vorteil dieses zellulären Therapie-Plans [89].

Abb. 1.9: Schema der CIK-Zell Studie. In einer prospektiven Phase I/II Studie soll die Durchführbarkeit, Sicherheit und Effektivität von IL-15 aktivierten CIK-Zellen in Patienten mit akuter Leukämie oder MDS, die Anzeichen eines molekularen oder zytogenetischen Rezidivs nach allogener SZT haben, untersucht werden. Im Schema sind die Einschlusskriterien, der Dosis-Eskalationsplan, der Behandlungsablauf, die begleitenden Analysen und die Endkriterien dargestellt (Abbildung aus dem Studienprotokoll, Protokoll Kennzahl Nummer: FFM – CIK-Zell Studie 01, Protokoll Version 3.0, Versionsdatum: 07.07.2017, EudraCT Nummer: 2013-005446-11).

2 Zielsetzung

Die zwei Hauptrisiken nach allogener SZT sind das Rezidiv der Grunderkrankung und die Reaktivierung oder de novo Infektion opportunistischer Viren. Letztere können bei immunsupprimierten Patienten schwerwiegende Komplikationen verursachen. Beide Faktoren sind mit einer hohen post-Transplantationsmortalität verbunden und bilden aufgrund dessen die Grundlage dieser Arbeit. 45% der Todesfälle sind auf Rezidive zurückzuführen und 30% auf refraktäre virale Infektionen [27, 90]. Virale Reaktivierungen nach SZT entstehen vor allem durch den Mangel an virusspezifischen T-Zellen und können schwerwiegende virusassoziierte Folgeerkrankungen verursachen.

Auf dem Feld der adoptiven Immuntherapie gibt es aktuell verschiedene Therapien, die oben genannte Risiken bekämpfen sollen. Die Effektivität der CIK-Zell Therapie gegen diverse maligne Grunderkrankungen konnte dabei in den letzten 20 Jahren durch eine Vielzahl an Publikationen gezeigt werden. Die CIK-Zellen zeichnet aus, dass sie den GvL/T-Effekt nach allogener SZT verstärken können ohne dabei das Risiko einer GvHD, selbst im haploidenten Setting, zu vergrößern. Forschungsgrundlage dieser Arbeit waren die Ergebnisse zu CMV-spezifischen CIK-Zellen in dieser Arbeitsgruppe [91] und eine Veröffentlichung aus dem Jahr 2011 von Pievani et al., die die duale Spezifität der CIK-Zellen durch den Erhalt der TCR-vermittelten Effektivität neben der MHC-unabhängigen Zytotoxizität beschreibt [77].

Ziel dieser Arbeit war es daher in einem ersten Schritt das Protokoll zur Herstellung der CIK-Zellen so zu modifizieren, dass es die Generierung dual-spezifischer CIK-Zellen ermöglicht. Die durch diese Modifikation hergestellten Zellen sollten sowohl anti-leukämisches als auch ein EBV antigen-spezifisches Potential besitzen. Des Weiteren sollten die im Labormaßstab hergestellten Zellen phänotypisch und funktional mit den konventionell hergestellten CIK-Zellen unter Betrachtung folgender Gesichtspunkte verglichen werden:

• bewirkt die Antigen-Stimulation als Modulation im Herstellungsprotokoll der CIK-Zellen die Induktion der dualen Spezifität der CIK-Zellen?

• lassen sich phänotypische Unterschiede hinsichtlich EBV-spezifischer Zellen, Subpopulationen und Gedächtnis-Typ zwischen konventionellen und antigen-stimulierten CIK-Zellen feststellen?

• bewirkt die zusätzliche Antigen-Stimulation ein gesteigertes zytotoxisches Potential gegenüber EBV-Zielzellen und bleibt die anti-tumoröse Wirkung trotzdem erhalten?

• wie ist das Zytokin-/Chemokinprofil der generierten Zellen charakterisiert und spiegelt sich das zytotoxische Potential darin wieder?

Ein weiterer wichtiger Punkt sollte die erfolgreiche Herstellung der genannten Zellen unter GMP-Bedingungen sein. Die besondere Situation einer Patientin „in extremis“ ermöglichte im Rahmen dieser Arbeit die Applikation der unter GMP-Bedingungen hergestellten EBV-spezifischen CIK-Zellen als Einzelheilversuch im Patienten. Folgende Punkte waren dabei von großer Wichtigkeit:

• ist das modifizierte Herstellungsprotokoll auch unter GMP-Bedingungen durchführbar?

• wie ist das klinische Ansprechen auf die applizierten Zellen?

• können die verabreichten Zellen im Patienten detektiert werden?

• welches Zytokin-/Chemokinprofil induziert die Gabe der Zellen im Patienten?

• lässt sich die Effektivität der EBV-stimulierten CIK-Zellen auch hier in Zytotoxizitäts-Analysen gegen EBV peptidbeladene Zielzellen nachweisen und bleibt das anti-leukämische Potential erhalten?

3 Spender, Material und Methoden

3.1 Spender

Im Rahmen dieser Arbeit wurden gesunde, EBV seropositive Spender rekrutiert. Die Bestimmung des EBV-Status erfolgte mittels serologischem IgG-Antikörper Nachweises am Institut für medizinische Virologie am Universitätsklinikum Frankfurt. Folgende Typen waren dabei von Interesse: A*02:01, B*07:02, B*08:01, HLA-B*35:01 und HLA-DRB1*04:01. Die HLA-Typisierung wurde im HLA-Labor des DRK Blutspendedienstes Baden-Württemberg-Hessen in Frankfurt durchgeführt. Für die Blutabnahme und die HLA-Typisierung wurde eine schriftliche Einverständniserklärung der Spender und ein positives Votum des Ethik Komitees der medizinischen Fakultät des Universitätsklinikums Frankfurt (Geschäfts-Nr. 69/13) eingeholt. Die Spender wurden alle pseudonymisiert und mit Kennnummern versehen.