Механизм индукции иммунологичесукой толерантности к доноскому органу при аллогенной трансплантации почки с помощью фотофереза (экстракорпоральной фотохимиотерапии)
1. Трансляционная клеточная иммунотерапия – индуктор тканевой
толерантности при аллогенной
трансплантации почки
(2010 – 2013 гг)
Отдел трансплантологии, нефрологии и хирургической гемокоррекции
Отделение хирургической гемокоррекции и детоксикации
19.05.2014
Проф. Кильдюшевский А.В.
2. Министерство здравоохранения Московской области
ГБУЗ МО Московский областной научно-исследовательский
клинический институт (ГБУЗ МО МОНИКИ) им.
М.Ф.Владимирского
Отдел оперативной нефрологии и пересадки почки
Отделение хирургической гемокоррекции и детоксикации
ТРАНСЛЯЦИОННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ИММУНОТЕРАПИЯ ПРИ
АЛЛОТРАНСПЛАНТАЦИИ ТРУПНОЙ ПОЧКИ У УРОЛОГИЧЕСКИХ
БОЛЬНЫХ
(Проспективное рандомизированное исследование эффективности
комбинированного метода с включением экстракорпорального
фотофереза в программу индукционной иммунодепрессии в сравнении
со стандартным протоколом иммунодепрессивной лекарственной
терапии у больных после аллогенной трансплантации почки)
Протокол исследования
на 2010-2013 гг.
4. Проспективное клиническое исследование эффективности ТКИ в
качестве профилактики острого отторжения у 40 реципиентов
парных почечных трансплантатов
(20 доноров)
7. 2: выделение и сбор
мононуклеарных клеток
4: Реинфузия
3: Мононуклеарные клетки
подвергаются УФ облучению
1: Эксфузия крови в ротор
сеператора клеток
4: Инкубация
8. Методика проведения ТКИ
Первые 2 недели 2 раза в неделю
Вторые 2 недели 1 раз в неделю
Второй месяц 1 раз в 2 недели
Третий – шестой месяц 1 раз в месяц
9. Результаты протокольной биопсии
Основная группа
ТКИ + ИС (20 чел)
Контрольная группа
ИС (19 чел)
30 сут 180 сут 30 сут 180 сут
Канальцевый некроз 8 - 3 -
IA Banff - - 1* -
IB Banff - - - 1*
IIA Banff - - - -
IIB Banff - - 1* -
III Banff - - 1** -
Фокально-сегментарный
гломерулосклероз
- - - 1**
Хр. Тр. Нефропатия 1-2
ст.
1 5 - 1
Хр. Тр. Нефропатия 3 ст. - - - 2*
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Дни
60%
70%
80%
90%
100%
CumulativeProportionSurviving
Complete Censored
ТКИ+ИС
ИС
Общая выживаемость (OS) почечного
аллотрансплантата в двух группах
(Kaplan-Meier)
Gehan's Wilcoxon Test p = ,00932
Cox-Mantel Test p = ,00803
Peto & Peto Wilcoxon Test p = ,00837
Log-Rank Test p = ,00816
Трансплантатэктомия в контрольной группе
Острое отторжение -2 (Сарайкин, Ищенко);
ФСГ - 1 (Малышев);
Тромбоз -1(Саидов)
10. Результаты биопсии ПАТ в двух группах на 30
сутки после трансплантации
биопсия ПАТ реципиента
контрольной группы
биопсия ПАТ реципиента
основной группы
диффузная инфильтрация интерстиция
лимфоцитами с примесью нейтрофилов, многие
канальцы полностью разрушены. В участках
относительно – сохранной паренхимы – тяжелое
повреждение канальцевого эпителия, явления
тубулита (Banff III).
очаговый склероз интерстиция и атрофия
канальцев, занимающие менее 5%
почечной паренхимы. Очаговая
инфильтрация интерстиция лимфоцитами
без явлений тубулита. Остаточные
явлениям ОКН
11. Бессобытийная продолжительность жизни (без признаков заболевания) (DFS)
после трансплантации почки в двух группах реципиентов (Kaplan-
Meier)
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Время наблюдения после трансплантации (дни)
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Долясобытий(%)
Complete CensoredТКИ+ИС
ИС
Grouping variable: Лечение
Total number of valid observations: 38
uncensored: 21 ( 55,26%) censored: 17 ( 44,74%)
Valid observations: Group 1 (ТКИ+ИС ): 19 Group 2
(ИС ): 19
Uncensored: 6 ( 31,58%) 15 ( 78,95%)
Censored: 13 ( 68,42%) 4 ( 21,05%)
Gehan's Wilcoxon Test p = ,00603
Cox's F-Test p = ,00063
Cox-Mantel Test p = ,00120
Peto & Peto Wilcoxon Test p = ,00379
Log-Rank Test p = ,00187
12. Продолжительность жизни до инфекционного события (DFS) после
трансплантации почки в двух группах реципиентов (Kaplan-Meier)
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Time
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
CumulativeProportionSurviving
Complete Censored
ТКИ+ИС
ИС
Gehan's Wilcoxon Test p = ,00901
Cox-Mantel Test p = ,00114
Log-Rank Test p = ,00166
Основная группа: пиелонефрит трансплантата (Кузьмичев – 10 сутки после трансплантации)
Контрольная группа: пневмония (Шиендо, Сарайкин, Львова, Нистратов, Азаров, Рустамов – смерть)
Пиелонефрит (Чернявская, Малышев)
ЦМВ – Сумская, Степаненко, Куликов)
13. В
ГКГ Класс II
ТКР
CD80/86
CD28
IL-2
FasL Fas
CD4
ГКГ Класс I
CD8
IL-4
IL-5
ГКГ Класс I/II ГКГ Класс I/II
Перфорин
Гранзим В
CTLA-4
CD80/86
CTLA-4
CD28 ТКР
CD27
CD70
CD3+
CD4+
CD28+
CD27+
CD45RO-
РГЗ
14. Сравнительный анализ экспрессииСравнительный анализ экспрессии CD28CD28 на наивных хелперных Т-лимфоцитах через 1на наивных хелперных Т-лимфоцитах через 1
месяц после аллогенной трансплантации почки в двух группах: ИС и ИС+ТКИмесяц после аллогенной трансплантации почки в двух группах: ИС и ИС+ТКИ
Относительное количество наивных
CD4+ лимфоцитов,
экспрессирующих CD28
Mean
±SE
±1,96*SE
4 30
Сутки после трансплантации
35
40
45
50
55
60
65
70
%
MFI CD28 на наивных CD4+ лимфоцитах
Mean
±SE
±1,96*SE
4 30
Сутки после трансплантации
14
16
18
20
22
24
26
ед
Относительное количество наивных
CD4+ лимфоцитов,
экспрессирующих CD28
Mean
±SE
±1,96*SE
4 30
Сутки после трансплантации
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
%
MFI CD28 на наивных CD4+ лимфоцитах
Mean
±SE
±1,96*SE
4 30
Сутки после трансплантации
12
14
16
18
20
22
24
26
Контрольная группа ИС Основная группа ИС+ТКИ
15. Динамика экспрессииДинамика экспрессии CD28CD28 на наивныхна наивных CD4CD4 лимфоцитах у больныхлимфоцитах у больных
после аллогенной трансплантации почек в зависимости от леченияпосле аллогенной трансплантации почек в зависимости от лечения
Иммуносупрессия Иммуносупрессия + ТКИ
3 сутки
30 сутки
MFI – 10,38 ед
MFI - 12, 95 ед
MFI - 28, 2
MFI – 16,1
16. Динамика экспрессииДинамика экспрессии CD28CD28 на наивныхна наивных CD4CD4 лимфоцитах у больныхлимфоцитах у больных
после аллогенной трансплантации почек в зависимости от леченияпосле аллогенной трансплантации почек в зависимости от лечения
ИММУНОСУПРЕССИЯ ИММУНОСУПРЕССИЯ + ТКИИММУНОСУПРЕССИЯ + ТКИ
3 СУТКИ
30 СУТКИ
MFI – 31,7 ед
MFI - 9,45 ед
MFI - 28, 2
MFI – 12,2
18. В
ГКГ Класс II
ТКР
CD80/86
CD28
IL-2
FasL Fas
CD4
ГКГ Класс I
CD8
IL-4
IL-5
ГКГ Класс I/II ГКГ Класс I/II
Перфорин
Гранзим В
CTLA-4
CD80/86
CTLA-4
CD28
ТКР
CD27
CD70
19. Новая иммуномодулирующая стратегия, которая
использует механизмы индукциитолерантности к
донорским антигенам, через костимуляторные сигналы в
регуляции Т-клеточного ответа, может разрешить
проблемугенетической несовместимости в
трансплантологии.
Editor's Notes
Проблема индукции иммунологической толерантности в трансплантологии на сегодняшний день является наиболее актуальным и перспективным научным направлением.
Глобальная иммуносупрессия в трансплантологии способствует существенному сокращению случаев отторжения пересаженных органов, но в то же время ингибирует и регуляторные механизмы, играющие важную роль в поддержании толерантности, в связи с чем, повышается восприимчивость пациентов к различным оппортунистическим инфекциям и злокачественным заболеваниям.
Учитывая эти обстоятельства в 2010 году нами был разработан протокол клинического исследования эффективности Трансляционной клеточной иммунотерапии с целью профилактики реакции острого отторжения в ближайшем посттрансплантационном периоде. Протокол был одобрен этическим комитетом и утвержден Ученым Советом института в качестве поисковой научно-исследовательской работы.
Итоги данной работы были доложены на различных научных форумах, в том числе и на 2 заседании рабочей группы по трансплантации солидных органов с применением фотофереза в мае 2013 года в Париже. К нашему сообщению был отмечен выраженный интерес и было принято решение следующее заседание рабочей группы провести в Москве в нашем институте.
Кроме этого, в намеченные сроки была защищена кандидатская диссертация по этой теме, которая в последующем была отмечена, как одна из лучших работ среди молодых ученых за 2013 год.
На предложенный нами способ профилактики и лечения острого отторжения был получен патент на изобретение.
В 2013 году было издано учебное пособие. Материалы данного исследования вошли в главу изданной монографии «Экстракорпоральная фотохимиотерапия и Трансиммунизация».
Целью настоящего исследования явилось изучение формирования механизмов иммунологической толерантности при аллогенной трансплантации почки, которая достигается включением в стандартный протокол иммуносупрессивной терапии трансляционной клеточной иммунотерапии для снижения вероятности эпизодов острого отторжения.
С достижения этой цели мы провели сравнительный анализ клинических и иммунологических показателей в 2 группах: 1 – стандартный протокол иммуносупрессии после трансплантации и 2 – иммуносупрессия + ТКИ.
Из представленных слайдов следует, что обе группы больных были вполне репрезентативны.
Выделение мононуклеарных клеток проводили с помощью клеточного сепаратора «HAEMONETICS MCS+» по протоколу RBCP (выделение стволовых клеток). Клеточную суспензию подвергали ультафиолетовому воздействию на аппарате УФО «ЮЛИЯ» при длине волны 320-380 нм. В качестве фотосенсибилизатора применяли отечественный препарат аммифурин (8-Метоксипсорален (8-МОП)).
Методика проведения ТКИ. Первые 2 недели – 2 раза в неделю, вторые 2 недели – 1 раз в неделю, второй месяц – 1 раз в 2 недели, третий – шестой месяц – 1 раз в месяц.
В основной группе, с включением в стандартный протокол иммуносупрессивной терапии курса ТКИ ни у одного из пациентов, при проведении протокольной биопсии ПАТ не было выявлено патологических изменений, свойственных АРО. Морфологические изменения в трансплантате на 30 сутки соответствовали остаточным явлениям острого канальцевого некроза, а на 180 сутки у 5 пациентов - начальные проявления хронической трансплантационной нефропатии 1 -2 стадии.
У четверых из двадцати пациентов контрольной группы, в ранние сроки после АТТП при протокольной биопсии диагностировано острое отторжение трансплантата, которое у двух пациентов закончилось трансплантатэктомией в первые 30 дней после трансплантации. Трансплантатэктомия у 1 больного по поводу фокально-сегментарного гломерулосклероза и 1 – Хр. Трансплантационной нефропатии 3 ст.
При анализе инфекционных осложнений было установлено, что в основной группе у 1 больного на 10 сутки после трансплантации развился пиелонефрит.
В контрольной группе было отмечено 11 эпизодов инфекционных осложнений, один из которых закончился летально.
Процесс формирования отторжения аллотрансплантата происходит в результате реализации нескольких сигнальных путей. Первый сигнальный путь предусматривает активацию Т-клеточного рецептора путем взаимодействия между ТКР на наивных Т-лимфоцитах и комплексном антигенного пептида с молекулами ГКГ на АП ДК.
При этом установлено, что CD4 Т-клетки имеют решающее значение в отторжении. Это обусловлено тем, что в процессе активации наивные CD4 Т-клетки секретируют различные цитокины, такие как ИЛ-2, ИЛ-;, ИЛ-5 и гамма интерферон, которые координируют 3 принципиально важных механизмов почечного отторжения: цитотоксический Т-лимфоцитарный ответ, антител – опосредованный ответ и реакцию гиперчувствительности замедленного типа.
Однако ключевым регулятором Т-клеточных ответов является второй – коактивационный сигнальный путь. Этот путь реализуется преимущественно посредством взаимодействия молекул коактивации семейства В-7 (CD80 и CD86) на антиген-презентирующих клетках (АПК), с соответствующими им лигандами - CD28 или CTLA-4 (CD152) на поверхности непраймированных (наивных) CD4+ Т-лимфоцитов. Молекула CD28 при этом является первичным Т-клеточным костимуляторным рецептором, стимулирующий эффект которой обеспечивает положительный сигнал, приводящий к полной активации и пролиферации Т-клеток, усилении продукции IL-2 и других цитокинов, в том числе и антиапоптотических, предотвращая гибель Т-клеток. Молекула CTLA-4, ограничивает Т-клеточную активацию,, терминирует лимфоцитарный ответ,,, и способствует индуции иммуологической толерантности к презентируемым антигенам.
Эти обстоятельства послужили для нас основанием для изучения влияния ТКИ на экспрессию молекулы коактивации CD28 на наивных хелперных Т-лимфоцитах в ближайшем посттрансплантационном периоде в сравнении с проспективным контролем и группой здоровых людей. В качестве исходной точки иммунологических исследований был выбран первый день проведения ТКИ, т.е. четвертые сутки после трансплантации. Для объективизации полученных результатов, мы объединили исходные иммунологические параметры двух групп больных (основной и контрольной).
При иммунологическом обследовании было установлено, что в процессе ТКИ происходит достоверное снижение как клеток, экспрессирующих СD28, так и плотности экспрессии рецептора коактивации СD28 на наивных Т-лимфоцитах в отличие от контрольной группы.
В качестве примера приводим два наблюдения.
На основании иммунологических исследований была сформулирована концепция механизма формирования толерантности к антигенам ГКГ донорского органа. В процессе ТКИ молекула 8-МОП, обладая высокой авидностью к пиримидиновым основаниям нуклеиновых кислот, интеркалирует между тимином со стороны информационной ДНК и урацилом со стороны транскрибируемой первичной mРНК тех молекул, которые подвержены наиболее интенсивной транскрипции, в данном случае - CD28 и CD27. В результате воздействия электромагнитного излучения в ультрафиолетовом диапазоне А, происходит образования прочных перекрестных связей, приводящих к прерыванию процесса транскрипции mРНК, с последующим прекращением трансляции соответствующего белка. При недостаточном количестве перекрестных связей для прерывания транскрипции, первичная mРНК может иметь дефект, который проявляется в первую очередь в тех экзонах, которые кодируют трансмембранный домен молекулы CD28 и CD27. В результате уменьшается плотность экспрессии мембранных и синтезируются растворимые (секретируемые) формы sCD28 и sCD27 с делетированным в результате альтернативного сплайсинга трансмембранным доменом.
В последующем, при отсутствии сигнала, генерируемого рецептором CD28, наивные CD4-позитивные Т-лимфоциты формируют фенотип Th1 с негативной регуляцией цитокинов, являющихся медиаторами гуморального ответа. Отсутствие костимуляторного сигнала СD28 приводит к переключению взаимодействия молекул класса В7 (CD80 и СВ86) на CTLA-4. Такое взаимодействие ограничивает Т-клеточную активацию, терминирует лимфоцитарный ответ и способствует индукции иммунологической толерантности к презентируемым антигенам.
Учитывая, что исследуемый материал представлял парные почки, а возраст, длительность предтрансплантационного периода, сопоставимость по HLA – антигенам существенно не различались между двумя исследуемыми группами, полученные данные являются наиболее достоверными, убедительно свидетельствующие об индукции иммунологической толерантности к ткани донорского органа. Метод может быть с успехом применен при трансплантации других аллогенных органов и тканей.
Новая иммуномодулирующая стратегия, которая использует механизмы индукции толерантности к донорским антигенам, через костимуляторные сигналы в регуляции Т-клеточного ответа, может разрешить проблему генетической несовместимости в трансплантологии.