In den letzten Jahren sind bedeutende Verbesserungen bei der Spenderstammzelltransplantation erreicht worden. Infolgedessen hat sich die Spendertransplantation, bei der ein Patient Stammzellen von einem gesunden Spender erhält, zu einem sichereren und normalerweise erfolgreicheren Verfahren für Patienten entwickelt.

Die Mehrheit der Patienten, die eine Spenderstammzelltransplantation erhalten, bekommen Stammzellen von nichtverwandten Spendern. Es ist bekannt, dass in diesen Fällen eine gute Übereinstimmung (Match) zwischen Spender- und Empfängergewebetypen eine wichtige Rolle bei den Transplantationsergebnissen spielt.

Eine Gruppe deutscher Forscher hat letzten Herbst Ergebnisse einer großen rückblickenden (retrospektiven) Studie über die Gewebetypisierung bei Spenderstammzelltransplantationen für eine breite Palette von Blut- und Knochenmarkkrebserkrankungen veröffentlicht.

Die Ergebnisse der Studie bestätigen, dass gut zusammenpassende Spender- und Empfängergewebetypen normalerweise das Ergebnis der Spenderstammzelltransplantation verbessern.

Die Studie zeigt jedoch auch, dass Nichtübereinstimmungen (Mismatches) beim Gewebetyp, die mit sehr empfindlichen Methoden (sogenannten “hochauflösenden” Typisierungen) gefunden werden, einen genauso bedeutenden Einfluss auf die Transplantationsergebnisse haben können wie Mismatches, die mit "niedrigauflösenden" Methoden gefunden werden. Diese niedrigauflösenden Methoden wurden konzipiert, um ein breiteres Spektrum von Mismatches zu finden.

Die Ergebnisse der deutschen Studie weisen darauf hin, dass hochauflösende Typisierungen wichtig sind, um die bestmögliche Übereinstimmung zwischen Stammzellspendern und -empfängern sicherzustellen.

Da Myeloma Beacon in der Vergangenheit nicht so umfassend über die Gewebetypisierung für die Spenderstammzelltransplantation berichtet hat, enthält dieser Artikel über die deutsche Studie eine Menge Hintergrundinformationen. Er sollte deshalb eine hilfreiche Einführung in dieses Thema für diejenigen Leser sein, die mit diesem Thema nicht so vertraut sind.

Hintergrund

Die Spenderstammzelltransplantation (allogene Transplantation) hat das Potenzial, das multiple Myelom und andere Krebserkrankungen des Blutes und Knochenmarks zu heilen.

Während dieses Verfahrens erhält der Patient zuerst eine Chemotherapie und/oder Strahlenbehandlung. Ziel dieser Behandlung ist es, einige oder alle kranken Stammzellen des Patienten zu zerstören. Jedoch zerstört sie gewöhnlich auch viele gesunde Zellen des Patienten.

Nach der Chemotherapie und/oder Bestrahlung erhält der Patient Stammzellen von einem gesunden Spender.

Eine Spenderstammzelltransplantation unterscheidet sich von einer autologen Stammzelltransplantation, bei der eigene Stammzellen des Patienten vor der Chemotherapie gesammelt und dann dem Patienten nach der Chemotherapie reinfundiert werden.

Die Rolle der Gewebetypisierung

Nicht jeder kann Stammzellen einem Patienten, der eine Spenderstammzelltransplantation benötigt, spenden. Um schwere Komplikationen nach der Transplantation zu vermeiden, ist es wichtig, dass der Spender und Empfänger gut übereinstimmende “Gewebetypen” haben.

Der Gewebetyp einer Person wird von den sogenannten menschliche Leukozytenantigenen (human leukocyte antigens oder abekürzt HLA) bestimmt. Diese Proteine helfen dem Immunsystem, zwischen eigenen und fremden Zellen zu unterscheiden. HLA-Proteine befinden sich auf den meisten Zellen im Körper, und die spezifischen HLA-Proteine auf Zellen einer Person bestimmen ihren Gewebetyp.

Eine genaue Gewebeübereinstimmung (Match) zwischen Stammzellenspender und -empfänger ist aus zwei Gründen notwendig.

Erstens könnte im Fall einer Nichtübereinstimmung (eines Mismatches) das Immunsystem des Empfängers die transplantierten Stammzellen als fremd erkennen und sie angreifen, was zu einer Abstoßung der transplantierten Zellen führt. Jedoch ist dieses Szenario unwahrscheinlich, weil das Immunsystem des Empfängers durch die Chemotherapie oder Strahlenbehandlung, die der Transplantation vorrangeht, größtenteils zerstört wird.

Da sich zweitens die nichtübereinstimmenden Spenderstammzellen im Knochenmark des Empfängers ansiedeln und Immunzellen produzieren, könnten diese Immunzellen die Gewebe des Spenders als fremd erkennen und sie angreifen. Dieses Phänomen, das graft-versus-host-disease (GVHD) genannt wird, ist eine häufige Komplikation nach der Transplantation und kann manchmal lebensbedrohend sein.

Verschiedene Herangehensweisen an die HLA-Typisierung

Bis zu sechs grobe Kategorien an HLA Proteinen - A, B, C, DP, DQ und DR - werden im Allgemeinen für die Gewebetypisierung in Betracht gezogen. Jeder Mensch hat Gene, die zur Erzeugung der Proteine in diesen Kategorien notwendig sind. Der spezifische HLA-A Proteintyp, den eine bestimmte Person produzieren kann, ist jedoch nicht unbedingt derselbe wie bei einer anderen Person.

Die Gene auf verschiedenen Teilen des Chromosoms 6 bestimmen die genauen HLA-Proteine, die eine Person produzieren kann. Da Chromosomen in Paaren auftreten - ein Chromosom kommt von der Mutter einer Person, das andere vom Vater - bedeutet dies, dass eine 25-prozentige Wahrscheinlichkeit besteht, dass zwei Menschen mit denselben Eltern genau denselben Satz an HLA-Proteinen erzeugen werden.

Studien haben gezeigt, dass ungefähr 30 Prozent der Patienten, die einen Stammzellenspender suchen, im Stande sind, einen HLA-identischen Spender innerhalb ihrer unmittelbaren Familie zu finden. Die restlichen 70 Prozent erhalten jedoch Stammzelltransplantationen von nichtverwandten HLA-passenden Spendern.

Das Testen von Übereinstimmungen zwischen potenziellen Transplantationsspendern und -empfängern erfolgt auf Grundlage der Gene, die den HLA-Typ einer Person bestimmen. Soll zum Beispiel eine komplette Übereinstimmung bei fünf der HLA-Proteine vorliegen, müsste jedes der 10 Gene (fünf Paare) dasselbe für den Spender und Empfänger sein.

Wenn das vorkommt, würde man das als eine Übereinstimmung von 10 aus 10 (10/10) bezeichnen. Wenn eins der 10 nicht übereinstimmen würde, wäre dies ein 9/10-Match.

Die Technologie für die Typisierung (und damit auch die Übereinstimmungen) der Gene, die für die Produktion von HLA-Proteinen verantwortlich sind, hat sich in den letzten 25 Jahren sehr verbessert. Am Anfang war die Technologie relativ grob mit “niedriger Auflösung.” Auch wenn die Gene, die ein bestimmtes HLA-Protein erzeugen,  sehr unterschiedlich sein können (bei einigen HLA-Genen gibt es Tausende von Variationen), konnte die frühe Technologie nur zwischen groben Gruppen dieser verschiedenen Genvarianten unterscheiden.

Der aktuelle “hochauflösende” Ansatz kann die HLA Gene jedoch sehr genau identifizieren und typisieren.

Niedrigauflösende gegenüber hochauflösende HLA-Typisierung: Eine Analogie

Eine einfache Analogie kann für das bessere Verständnis des Unterschieds zwischen niedrigauflösender und hochauflösender HLA-Typisierung von Nutzen sein.

Stellen Sie sich vor, dass die für die HLA-Typisierung notwendigen Gene so unterschiedlich voneinander sind wie Autos.

Ein Weg, Autos “zu typisieren,” wäre eine grobe Einteilung — zum Beispiel, mit dem Kriterium Autohersteller (Ford, Toyota, Volkswagen, usw.). Die typisierten Autos würden auf diese Weise mit “niedriger Auflösung” aufgeteilt.

Eine andere Art, Autos “zu typisieren,” wäre auf eine sehr ausführliche Weise, indem man nicht nur mit den Hersteller (Ford), sondern auch mit das Modell (Fokus), das Jahr (2011), die Ausstattung („SE“) und die Farbe (rot) berücksichtigt. Die Verwendung dieser Informationen zur “Typisierung” der Autos wäre der “hochauflösende” Ansatz.

Hochauflösende Ansätze für das HLA-Matching von Transplantationsspendern und -empfängern sind deshalb besser, weil diese HLA-Matches tatsächliche Übereinstimmungen sind.

In der medizinischen Literatur sind Mismatches auf der Basis von niedrigauflösenden Methoden sogenannte “Antigen-Mismatches.” Mismatches, die auf hochauflösenden Methoden beruhen, nennt man “Allel–Mismatches.”

Ziele der deutschen Studie

In der deutschen Studie über die HLA-Typisierung, die im letzten Herbst veröffentlicht wurde, haben sich die Forscher mehrere Ziele gesetzt.

Erstens wollten sie den Einfluss der mit Hilfe von niedrigauflösenden und hochauflösenden Testmethoden ermittelten Gewebetypen-Mismatches auf die Stammzelltransplantations-ergebnisse bewerten.

Man könnte annehmen, dass ein mit Hilfe der niedrigauflösenden Testmethode ermittelter Mismatch - d. h. ein Antigen-Mismatch - einen größeren Einfluss auf die Ergebnisse haben würde als ein mit Hilfe der hochauflösenden Testmethode ermittelter (“Allel-”) Mismatch. Die niedrigauflösende Testmethode ist bereits ein relativ grober Vergleich; deshalb wäre bei Registrierung eines Mismatches der Einfluss auf die  Transplantationsergebnisse größer als mit einem hochauflösenden Mismatch. Aber ist das in der Praxis wirklich wahr?

Zweitens wollten die Forscher den Einfluss verschiedener HLA-Mismatches bestimmen und ob mehrere Mismatches einen größeren Einfluss auf die Ergebnisse haben als ein einzelner Mismatch.

Studiendesign

Die deutschen Forscher analysierten zurückblickend (retrospektiv) Daten von 2.646 Patienten, die in 28 Zentren in Deutschland zwischen 1997 und 2010 Spenderstammzelltransplantationen erhalten hatten.

Alle Patienten erhielten die Transplantationen von einem nichtverwandten Spender als Teil ihrer Behandlung für Blut- oder Knochenmarkkrebserkrankungen. Ungefähr 8 Prozent der in die Analyse eingeschlossenen Patienten hatten ein multiples Myelom.

Das mittlere Patientenalter betrug 51 Jahre mit einer Bandbreite von 18 bis 75 Jahren. Fast alle Patienten waren europäischen Ursprungs.

Ungefähr 40 Prozent der Patienten hatten ein frühes, 35 Prozent ein mittleres und 25 Prozent ein fortgeschrittenes Krankheitsstadium.

Fast 64 Prozent der Patienten erhielten eine Konditionierungsbehandlung mit einer Ganzkörperbestrahlung, hoch dosiertem Cyclophosphamid und/oder hoch dosiertem Busulfan. Ziel dieser “myeloablativen” Behandlungen ist es, alle Zellen im Knochenmark des Empfängers zu zerstören.

Die anderen 36 Prozent der Patienten erhielten eine Konditionierungsbehandlung mit reduzierter Intensität mit niedrig dosierter Chemotherapie oder Bestrahlung, die nicht alle Zellen im Knochenmark zerstört. Dieser Therapieansatz wird im Allgemeinen dann benutzt, wenn die herkömmliche, myeloablative Therapie wegen bestimmter Faktoren, wie zum Beispiel fortgeschrittenem Patientenalter, als zu risikoreich betrachtet wird.

Die Mehrheit der Patienten (87 Prozent) erhielt Stammzellen, die aus dem Blut des Spenders (nicht aus dem Knochenmark) gesammelt wurden. Alle Transplantate waren T-Zell-“replete“ Transplantate - d. h. nicht T-Zell vermindert.

Gewebe von Spendern und Empfängern wurden hochauflösend auf HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DRB1 und HLA-DQB1 typisiert. (DRB1 und DQB1 beziehen sich auf Teile der DR und DQ HLA-Proteine.)

Patienten, die ihre Transplantate im Mai 2005 oder danach erhielten, waren bereits mit der hochauflösenden Methode typisiert worden. Für Patienten, die vor diesem Datum transplantiert wurden, wurde die hochauflösende Prüfung nur für einige der HLA-Proteine durchgeführt. Für die übrigen, in der Studie untersuchten HLA-Proteine wurden konservierte Patientengewebeproben verwendet, um die hochauflösende Prüfung durchzuführen.

Die mittlere Nachbeobachtungszeit nach Spenderstammzelltransplantation betrug zwei Jahre.

Studienergebnisse

Die Autoren führten statistische Analysen ihrer Daten mit Informationen für alle Patienten, unabhängig vom Krankheitstyp, über den gesamten Zeitabschnitt, für den sie Daten hatten, durch.

Bei den Analysen wurden neben den HLA-Typen des Spenders und Empfängers eine Vielzahl von Faktoren in Betracht gezogen, die die Transplantationsergebnisse beeinflussen könnten. Zum Beispiel wurden die Analysen der Tatsache angepasst, dass die Transplantations-ergebnisse von der spezifischen Krankheit, dem Krankheitsstadium und dem Alter eines Patienten abhängen können.

Übereinstimmung und Gesamtüberleben

Wie erwartet fanden die Autoren, dass Mismatches bei den meisten HLA-Typen mit einem erhöhten Sterberisiko und daher mit einem kürzeren Gesamtüberleben nach Transplantation verbunden sind.

Insbesondere Mismatches bei HLA-A, HLA-B, HLA-C oder HLA-DRB1, ob auf Antigenniveau oder Allelniveau, beeinflusste das Überleben negativ.

Das höchste Sterberisiko wurde mit Mismatches (entweder Antigen oder Allel) bei HLA-A, HLA-B und HLA-DRB1 beobachtet. Jedoch scheinen HLA-DRB1 Mismatches hauptsächlich eine Wirkung gehabt zu haben, wenn der Mismatch zusätzlich zu einem anderen Mismatch auftrat.

Der Einfluss eines einzelnen Mismatch konnte beachtlich sein. Patienten in der Studie, die ein perfektes 8/8 Match mit HLA-A, B, C, und DRB1 hatten, hatten ein mittleres Gesamtüberleben von ungefähr 28 Monaten. Im Vergleich dazu hatten Patienten, die einen einzelnen Mismatch hatten, egal, ob es ein Antigen- oder Allel-Mismatch war, ein um mehr als 55 Prozent niedrigeres mittleres Gesamtüberleben (ungefähr 12 Monate).

Weil Mismatches auf dem Antigen- und Allelniveau häufig einen ähnlichen Einfluss auf das Überleben hatten, meinen die Forscher, dass ihre Ergebnisse den breiteren Einsatz der hochauflösenden HLA-Typisierung unterstützen, die Mismatches auf dem Allelniveau für die Spenderauswahl entdeckt.

Die Forscher fanden auch heraus, dass die schädlichen Effekte der HLA-Mismatches sich summierten. Das bedeutet, dass zwei Mismatches  zu einem niedrigeren Gesamtüberleben führten als ein Mismatch und dass sich das Sterberisiko mit der Zahl der Mismatches vergrößert.

Übereinstimmungen, andere Faktoren und Ergebnisse

Das krankheitsfreie Überleben wurde nicht signifikant durch einzelne Mismatches  in den meisten untersuchten HLA-Genen beeinflusst. Nur Mismatches auf Antigenniveau bei HLA-C waren mit einem kürzeren krankheitsfreien Überleben verbunden. Jedoch hat eine höhere Zahl von Mismatches jeden Typs das krankheitsfreie Überleben deutlich verkürzt.

Mismatches, entweder Antigen oder Allel, bei HLA-A, HLA-B, HLA-C und HLA-DRB1 waren auch mit einem erhöhten transplantationsbedingten Sterberisiko (Tod in erster Linie durch Komplikationen bei der Stammzelltransplantation) verbunden.

Weder die Wahrscheinlichkeit eines Krankheitsrezidivs noch die Fähigkeit der Spenderstammzellen, schneller im Empfänger anzuwachsen, wurden durch HLA-Mismatches beeinflusst.

Neben den HLA-Mismatches stellten die Forscher, wie erwartet, fest, dass das Krankheitsstadium und das Patientenalter mit nachteiligen Ergebnissen verbunden waren.

Im Gegensatz dazu beeinflusste die Quelle der Stammzellen (Spenderblut oder Knochenmark des Spenders) das Patientenüberleben nicht.

Es wurde ebenfalls festgestellt, dass Patienten, die Transplantationen vor 2004 und Transplantationen erhalten haben, die internationale Spender (nicht deutschen Ursprungs) einschließen, schlechtere Ergebnisse hatten. Jedoch bemerken die Forscher, dass ein übereinstimmender, internationaler Spender gegenüber einem nichtübereinstimmenden nationalen Spender bevorzugt würde.

Vergleiche mit Ergebnissen vorheriger Forschung

Ein entscheidender Unterschied zwischen den Ergebnissen der deutschen Studie und vorheriger Forschung ist der Einfluss von HLA-C-Mismatches auf das Überleben.

Die bisherige Forschung hat darauf hingewiesen, dass HLA-C Mismatches, besonders HLA-C Antigen-Mismatches, einen besonders ausgeprägten Einfluss auf das Überleben haben.

In der deutschen Studie hatten HLA-A und HLA-B Mismatches jedoch einen größeren Einfluss auf das Überleben als HLA-C Mismatches. In Übereinstimmung mit der vorherigen Forschung fanden die deutschen Forscher jedoch, dass HLA-C Antigen-Mismatches einen größeren Einfluss auf Überleben haben als HLA-C Allel-Mismatches.

Der Unterschied in den deutschen Ergebnissen kann jedoch auf die ethnische Herkunft zurückzuführen sein - d. h. HLA-C hat bei deutschen Transplantationsempfängern nicht die Bedeutung wie sie sie bei Transplantationsempfängern anderer Ethnizitäten hat.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass Details des deutschen HLA-Typisierungssystems vor 2005 eine Rolle bei den Ergebnissen der Forscher spielt. In Deutschland wurde vor 2005 HLA-C nicht routinemäßig bei der Typisierung geprüft. So gibt es viel mehr HLA-C Mismatches in der deutschen Studie als in früheren Studien und das könnte zum Unterschied in den Ergebnissen beitragen.

Für weitere Informationen siehe die Studie von Fürst, D. et al., “High resolution HLA-matching in hematopoietic stem cell trans­planta­tion: a retrospective collaborative analysis,” in Blood, 31. Oktober 2013, vol. 122 no. 18 3220-3229 (Volltext ^[1]; auf Englisch).