Succes van infusie met lymfocyten als behandeling van leukemierecidief na allogene beenmergtransplantatie is afhankelijk van een laag percentage eigen lymfocyten

Inleiding

De kans op leukemierecidief na allogene beenmergtransplantatie (BMT) is ongeveer 30. De kans op recidief is relatief groot na transplantatie met beenmerg waaruit het grootste gedeelte van de T-lymfocyten verwijderd is.1 T-celdepletie wordt toegepast om de kans op het ontstaan en de ernst van zogenaamde ‘graft-versus-host’ (GVH)-ziekte (de omgekeerde afstotingsreactie waarbij de geïnfundeerde cellen de acceptor aantasten) te beperken.

De prognose van patiënten met een recidief na BMT is slecht. Na intensieve behandeling met cytostatica is de mediane overleving van patiënten met een recidief van acute leukemie ongeveer 6 maanden.2 De mediane overleving van patiënten met een recidief van chronische myeloïde leukemie (CML) varieert van minder dan enkele weken na een recidief met blastencrisis tot ongeveer 3 jaar na een recidief in de chronische fase.34 De resultaten van retransplantatie zijn slecht: de actuarieel berekende kans op overleving zonder leukemie 2 jaar na retransplantatie is 21.5

Sedert enige jaren worden recidieven na BMT behandeld met intraveneus toegediende lymfocyten van de oorspronkelijke beenmergdonor. Deze vorm van immunotherapie heeft vooral succes bij patiënten met een recidief-CML.6

In dit artikel bespreken wij de resultaten van een dergelijke infusie van lymfocyten bij 28 patiënten met een leukemierecidief na BMT. Wij verklaren waarom sommige patiënten wel en andere niet in complete remissie komen.

PatiËnten en methoden

Patiënten

Van maart 1991 tot september 1995 behandelden wij 28 patiënten met een leukemierecidief na BMT met lymfocyten van de oorspronkelijke beenmergdonor. Deze 28 patiënten (8 vrouwen en 20 mannen) hadden een recidief van acute myeloïde leukemie (AML; n = 9), acute lymfatische leukemie (ALL; n = 4) of CML (n = 15). De mediane leeftijd van de patiënten was 36 jaar (uitersten: 17-55).

Bij 26 donors ging het om HLA-identieke broers of zusters; 1 donor was een broer die met uitzondering van 1 HLA-A-antigeen HLA-identiek was en 1 patiënt kreeg beenmerg van een HLA-identieke, niet-verwante donor van een beenmergdonorbank. De mediane leeftijd van de donors (11 vrouwen en 17 mannen) was 39 jaar (uitersten: 13-59).

GVH-ziekte

Acute GVH-ziekte ontstaat per definitie binnen 3 maanden na de transplantatie of binnen 3 maanden na de infusie van lymfocyten en wordt ingedeeld in verschillende graden (graad 1 is minimaal en graad 4 is zeer ernstig).7 GVH-ziekte die nog aanwezig is na 3 maanden of die ontstaat na 3 maanden, wordt gedefinieerd als chronisch.8

Diagnose van het recidief na beenmergtransplantatie

Patiënten hadden een recidief, indien wederom die afwijkingen werden gevonden die representatief waren voor de oorspronkelijke ziekte.

Leukoferese

Leukoferese is een procedure waarbij met behulp van een bloedcelscheider leukocyten uit het bloed verkregen worden. De procedure duurt ongeveer 3 h en werd bij alle donors poliklinisch uitgevoerd. Ongeveer 70 van de aldus verkregen leukocyten zijn lymfocyten.

Om ernstige en onbehandelbare GVH-ziekte te voorkomen, dienen wij tegenwoordig bij de eerste infusie niet meer dan 0,7 x 10⁸ T-lymfocyten per kg lichaamsgewicht toe. Wordt dat aantal niet tijdens één leukoferese-sessie bereikt, dan kan de procedure enkele dagen later herhaald worden. Vertoonde de patiënt geen respons binnen 3 maanden, dan kreeg hij nogmaals lymfocyten van de donor. De lymfocyten werden zonder verdere behandeling poliklinisch in 20-30 min via een infuus toegediend.

Analyse van de oorsprong van de T-lymfocyten

Na een BMT kunnen de cellen in het beenmerg en in het bloed afkomstig zijn van uitsluitend de donor, van de patiënt én van de donor of uitsluitend van de patiënt. Dit geldt voor alle soorten bloedcellen, dus ook voor T-lymfocyten.9 De T-lymfocyten die afkomstig zijn van de patiënt (de zogenaamde autologe T-lymfocyten) hebben de intensieve behandeling direct voorafgaande aan de BMT overleefd of zijn na de BMT ontstaan uit persisterende hematopoëtische stamcellen van de patiënt.10

Na de BMT bepaalden wij de oorsprong van de T-lymfocyten in het bloed met behulp van cytogenetisch onderzoek of met de polymerase-kettingreactie (PCR). Cytogenetisch onderzoek is gebaseerd op verschillen in chromosomen die kenmerkend zijn voor de patiënt en de donor.9 De PCR is gevoeliger en gaat uit van voor de patiënt en de donor specifieke langere of kortere stukjes DNA (variabel aantal van zich steeds herhalende stukjes DNA; ‘variable number of tandem repeats’ (VNTR)).11 Dit onderzoek vond plaats voor 2 soorten T-lymfocyten, de zogenaamde CD4- en CD8-positieve T-lymfocyten, die uit het bloed werden gehaald door binding aan monoklonale antilichamen en sortering met behulp van een ‘flow’-cytometer. Figuur 1 laat zien hoe de oorsprong van de verschillende cellen semikwantitatief bepaald kan worden met de PCR-VNTR.

De oorsprong van de T-lymfocyten kon bij 19 patiënten bepaald worden met de PCR-VNTR en bij 2 met cytogenetisch onderzoek. Bij 7 patiënten kon dit onderzoek niet plaatsvinden, omdat geen bloedmonster beschikbaar was of omdat geen discriminatie mogelijk was tussen patiënt- en donorcellen.

Definitie van complete remissie na de infusie van lymfocyten

Patiënten bereikten een complete remissie indien alle afwijkingen verdwenen die representatief waren voor het recidief.

Follow-up

De follow-up eindigde op het moment van overlijden, op het moment van retransplantatie of op 1 maart 1996. De patiënten die niet overleden of die niet opnieuw transplantatie ondergingen, hadden een follow-up van minimaal 6 maanden.

Statistische analyse

De exacte toets van Fisher en de U-toets van Mann en Whitney werden gebruikt om verschillen aan te tonen tussen de patiënten die wel en die niet in complete remissie kwamen. Het verschil in de actuariële overleving werd berekend met de logrank-toets. Een p-waarde ? 0,05 werd als aanwijzing voor een statistisch significant verschil beschouwd.

Resultaten

Van de 28 patiënten bereikten er 12 (43) een complete remissie 1-18 maanden (mediaan: 6) na de eerste infusie van lymfocyten. In de tabel worden de kenmerken vergeleken van de patiënten die wel en die niet in complete remissie kwamen. Van de 15 patiënten met een recidief-CML bereikten 11 (73) een complete remissie en van de 13 met een recidief van acute leukemie 1 (8) (p

Bij patiënten die een complete remissie bereikten, was het recidief duidelijk later na de BMT opgetreden. Dit kwam door het grote aantal patiënten met een recidief-CML in deze groep. (Een recidief van een CML treedt namelijk in het algemeen later na transplantatie op dan een recidief van een acute leukemie.24)

Het bereiken van een complete remissie werd bij 11 van de 12 patiënten (92) voorafgegaan door acute GVH-ziekte, die bij 4 patiënten ernstig was; 1 patiënt overleed hieraan. De 11 patiënten die een complete remissie bereikten en een follow-up hadden > 3 maanden kregen chronische GVH-ziekte die bij 7 (64) ernstig was. Eén patiënt overleed 19 maanden na de infusie van lymfocyten ten gevolge van een complicatie bij ernstige chronische GVH-ziekte.

Bij 5 van de 11 patiënten (45) die acute GVH-ziekte kregen en in complete remissie kwamen, ontstond cytopenie (leukocyten 9l en (of) trombocyten 9l en (of) hemoglobineconcentratie

Het aantal eenheden getransfundeerde erytrocyten varieerde van 14 tot 74 (mediaan: 35) en er werden mediaan 242 (uitersten: 42-276) eenheden trombocyten toegediend. Bij 1 patiënt werd de duur van de pancytopenie verkort door een boostertoediening van stamcellen van de oorspronkelijke beenmergdonor.

Van de 28 patiënten reageerden 16 niet op de infusie van lymfocyten. Geen van deze patiënten had tekenen van acute GVH-ziekte en 9 patiënten leefden langer dan 3 maanden. Niet één patiënt kreeg chronische GVH-ziekte. Van de 16 patiënten overleden er 13 (81) ten gevolge van het recidief 1 tot 12 maanden (mediaan: 4) na de eerste infusie van lymfocyten. Er ontvingen 3 patiënten met een recidief-CML alsnog een hernieuwde transplantatie met beenmerg van de oorspronkelijke beenmergdonor; 2 van hen overleden na respectievelijk 3 en 5 maanden, de een ten gevolge van een met de retransplantatie samenhangende complicatie en de andere met een recidief met blastencrisis. De 3e patiënt was 35 maanden na retransplantatie nog steeds in complete remissie.

Figuur 2 laat de overlevingscurve zien van de 12 patiënten die in complete remissie kwamen en van de 16 patiënten bij wie dat niet gebeurde.

Invloed van de oorsprong van de T-lymfocyten op het effect van de infusie van donorlymfocyten

Bij 11 van de 12 patiënten (92) die een complete remissie bereikten en bij 10 van de 16 (63) bij wie dat niet gebeurde (p = 0,09), kon direct voorafgaande aan de infusie van donorlymfocyten de identiteit van de T-lymfocyten bepaald worden. Bij remissiepatiënten varieerde het percentage autologe T-lymfocyten van 90 (mediaan 90) (p = 0,01). Het al dan niet bereiken van een complete remissie was dus duidelijk afhankelijk van het percentage autologe T-lymfocyten op het moment dat de donorlymfocyten gegeven werden: hoe meer eigen T-lymfocyten, des te minder remissie.

Beschouwing

Na infusie van lymfocyten vonden Kolb et al. een complete remissie bij 54 van de 75 patiënten (72) met een recidief-CML, bij 5 van de 17 (29) met een recidief-AML en bij geen van de 12 patiënten met een recidief-ALL.6 Voor de patiënten die behandeld werden voor een recidief-CML werd de relatie tussen het optreden van acute GVH-ziekte en het bereiken van een complete remissie vermeld: 33 van de 36 patiënten (92) met acu te GVH-ziekte ? graad 2 kwamen in complete remissie. Een complete remissie werd echter ook bereikt door 22 van de 39 patiënten (56) die geen acute GVH-ziekte ? graad 2 hadden. Niet vermeld werd hoeveel van deze 22 patiënten acute GVH-ziekte graad 1 of chronische GVH-ziekte hadden, waardoor zij mogelijk in complete remissie kwamen.

‘Graft-versus-leukemia’-reactie

Bij de door ons beschreven patiënten werd de complete remissie altijd voorafgegaan door acute en (of) chronische GVH-ziekte. GVH-ziekte is een immunologische reactie die uitgaat van de T-lymfocyten van de donor en die verband houdt met de zogenaamde ‘graft-versus-leukemia’ (GVL)-reactie. Deze reactie kan uiteindelijk leiden tot een complete remissie. GVH-ziekte en GVL-reactie kunnen uitsluitend ontstaan, indien de geïnfundeerde lymfocyten niet afgestoten worden door het afweersysteem van de patiënt. In dit systeem spelen circulerende T-lymfocyten een belangrijke rol. Zijn deze T-lymfocyten uitsluitend of voornamelijk van de patiënt afkomstig, dan worden de toegediende T-lymfocyten van de donor afgestoten; er ontstaat geen GVH-ziekte, geen GVL-reactie en de patiënt komt niet in complete remissie.

Toch bereikten 2 patiënten met een recidief-CML die op het moment van infusie respectievelijk 90 en > 90 autologe T-lymfocyten hadden een complete remissie. Na de infusie hadden beide patiënten acute GVH-ziekte, gevolgd door ernstige chronische GVH-ziekte. Zij gebruikten voorafgaande aan de infusie gedurende enige maanden interferon gamma of alfa. Mogelijk moduleerde het interferon bij deze patiënten het afweersysteem zodanig dat rejectie van de geïnfundeerde lymfocyten werd voorkomen.

Bij alle 16 patiënten die niet in complete remissie kwamen, was ook geen acute en (of) chronische GVH-ziekte ontstaan. Het percentage autologe T-lymfocyten was bij 9 van de 10 patiënten bij wie de oorsprong van de T-lymfocyten bepaald kon worden ? 80 (mediaan > 90). Eén patiënt had op het moment van infusie geen autologe T-lymfocyten. Hij had een recidief-AML en overleed 6 weken na de infusie, te snel om een respons te kunnen tonen.

Immunosuppressieve therapie voorafgaand aan reïnfusie

Patiënten met een leukemierecidief na BMT lijken dus te reageren op de infusie van lymfocyten indien het percentage autologe T-lymfocyten laag is. Is dit percentage hoog, dan worden de geïnfundeerde lymfocyten van de donor afgestoten en kan het gewenste effect niet ontstaan. Om afstoting van de geïnfundeerde donorlymfocyten te voorkomen, behandelen wij thans patiënten die een hoog percentage autologe T-lymfocyten hebben eerst met immunosuppressieve therapie. Deze therapie wordt gegeven in de vorm van totale lymfklierbestraling (met in totaal 12 Gy). Inmiddels hebben wij zo 2 patiënten met een vroeg recidief van een acute leukemie behandeld. Beiden kregen acute GVH-ziekte en bij beiden trad een antileukemierespons op.

Conclusie

Patiënten met een leukemierecidief na BMT kunnen opnieuw in complete remissie komen door infusie van lymfocyten van de oorspronkelijke beenmergdonor. Deze vorm van immunotherapie heeft een grote kans van slagen indien het percentage autologe T-lymfocyten op het moment van infusie laag is. Is dit percentage hoog (> 50), dan is ons advies de patiënten eerst te behandelen met een immunosuppressieve therapie, bijvoorbeeld totale lymfklierbestraling. Vooral voor CML-patiënten die een transplantatie ondergaan met T-cel-‘gedepleteerd’ beenmerg en die een relatief grote kans hebben op een recidief, biedt deze vorm van immunotherapie een tweede kans op het bereiken van een langdurige complete remissie.

Wij danken Ch.Puylaert, hoofd Donorcentrum, van de Rode Kruis Bloedbank te Nijmegen voor het verrichten van de leukoferesen, F.Maas, H.Fredrix en E.Linders, analisten van het Centraal Hematologisch Laboratorium van het Academisch Ziekenhuis Nijmegen (AZN) voor het PCR-VNTR-onderzoek, F.Stellink, A.Siepman en J.van Gaal, analisten van de afdeling Antropogenetica (AZN), voor het uitvoeren van het cytogenetisch onderzoek, en Q.van Daal, datamanager van de afdeling Bloedziekten (AZN), voor hulp bij het verzamelen van de data.