Dissertations / Theses on the topic 'GvL and GvHD'

Advances in haploidentical bone marrow transplantation (h-BMT) have drastically broadened the treatment options for patients requiring BMT. The possibility of significantly reducing the complications resulting from graft-versus-host disease (GvHD) with the administration of post-transplant cyclophosphamide (PT-CY) has substantially improved the efficacy and applicability of T cell-replete h-BMT. However, higher frequency of disease recurrence remains a major challenge in h-BMT with PT-CY. There is a critical need to identify novel strategies to prevent GvHD while sparing the graft-versus-leukaemia (GvL) effect in h-BMT. To this end, we evaluated the impact of bendamustine (BEN), given post-transplant, on GvHD and GvL using clinically relevant murine h-BMT models. We provide results indicating that post-transplant bendamustine (PT-BEN) alleviates GvHD, significantly improving survival, while preserving engraftment and GvL effects. We further document that PT-BEN can mitigate GvHD even in the absence of Treg. Our results also indicate that PT-BEN is less myelo-suppressive than PT-CY, significantly increasing the number and proportion of CD11b(+)Gr-1(hi) cells, while decreasing lymphoid cells. In vitro we observed that BEN enhances the suppressive function of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) while impairing the proliferation of T-and B-cells. These results advocate for the consideration of PT-BEN as a new therapeutic platform for clinical implementation in h-BMT.

L'outcome dei pazienti sottoposti a trapianto allogenico di cellule staminali emopoietiche è fortemente influenzato da graft versus leukemia (GvL) e graft versus host disease (GvHD) che sono mediate, almeno in parte, dagli antigeni minori di istocompatibilità (mHAgs). In letteratura sono stati identificati 26 mHAgs che sono stati correlati a GvHD/GvL con risultati incompleti e in alcuni casi contrastanti; inoltre manca una metodica che sia in grado di genotipizzare contemporaneamente un pannello così ampio. Il lavoro è stato finalizzato alla preparazione di un protocollo di laboratorio che permetta di studiare in modo efficace i 26 mHAgs identificati, per poi correlarli con GvHD/GvL all’interno di uno specifico gruppo di trapiantati. Utilizzando la metodica IPlex Gold Mass Array Sequenom e tecniche di biologia molecolare convenzionale sono stati genotipizzati 26 antigeni minori di istocompatibilità per 46 coppie full-matched. Tutti i pazienti inclusi nel progetto di studio erano stati sottoposti a trapianto allogenico di cellule staminali emopoietiche da donatore familiare o volontario full-compatibile per leucemia mieloide cronica (n=46) o leucemia acuta linfoblastica Philadelphia positiva (LAL-Ph+, n=24). Il progetto ha confermato l'efficienza (98.6%) e la fattibilità delle metodiche proposte. Dal lavoro è inoltre emerso che, le differenze tra donatore e ricevente a libello mHAgs ACC-1, ACC-4, ACC-5, LB-MTHFD1-1Q, UGT2B17, DPH1, LRH1 potrebbero essere fattori predittivi di GvHD (p<0.05). La seconda evidenza è legata a un trend secondo cui il mismatch per LB-ADIR1 protegge dalla recidiva di malattia, in particolare nei confronti della LAL-Ph+ che è scarsamente responsiva all'allo-immunoterapia. Questo lavoro pilota, la cui casistica deve quindi essere ampliata, ha dimostrato l’efficacia della genotipizzazione con IPlex Gold Sequenom e l’elevato potenziale degli mHAgs sia come fattori predittivi di GvHD che come driver di GvL.
The outcome of allogeneic stem cell transplantation (Allo-SCT) is closely related to graft versus host disease (GvHD) and graft versus leukemia (GvL) effects which, in part, are mediated by mHAgs. Twenty-six mHAgs have been identified and reported to be differently and variably correlated with GVHD or GVL, but a simultaneous method to genotype a so large panel of mHAgs has never been employed. The aim of this work has been to develop a feasible method to genotype all the 26 mHAgs described so far and to test them for their correlation with GVHD and GVL in a group of donor/recipient pairs submitted to allo-SCT. For a multi-genotyping of 23 mHAgs we used iPlex Gold Mass Array technology (3 multiplex). For the other three mHAgs we designed other three assays based on conventional molecular biology. By these methods, we tested the 26 mHAgs in 46 donor/recipient pairs full-matched that underwent allo-SCT (sibling or MUD) because of Philadelphia positive CML (n=46) or ALL-Ph+ (n=24). Maldi-Tof IPlex Gold technology proved a high degree of efficiency (98.6%). As expected, sibling pairs showed most identity of MUD pairs. Notably, donor/recipient mismatch on ACC-1, ACC-4, ACC-5, LB-MTHFD1-1Q, UGT2B17, DPH1, LRH1 can drive GvHD effect (p<0.01). Next we identified that LB-ADIR1 can enhance (p=ns, but there is a trend) GvL effect specially on ALL-Ph+ that is otherwise un-responsible to allo-immunotherapy. Our data generated by a multi-genotype technique confirm the role of mHAgs in addressing GvL (in some cases without GvHD) and suggest that a study of mHAgs could be perfomed before transplant in order to better investigate the role of the known and new mHAgs involved in GvHD and GvL effects.

L'outcome dei pazienti sottoposti a trapianto allogenico di cellule staminali emopoietiche è fortemente influenzato da graft versus leukemia (GvL) e graft versus host disease (GvHD) che sono mediate, almeno in parte, dagli antigeni minori di istocompatibilità (mHAgs). In letteratura sono stati identificati 26 mHAgs che sono stati correlati a GvHD/GvL con risultati incompleti e in alcuni casi contrastanti; inoltre manca una metodica che sia in grado di genotipizzare contemporaneamente un pannello così ampio. Il lavoro è stato finalizzato alla preparazione di un protocollo di laboratorio che permetta di studiare in modo efficace i 26 mHAgs identificati, per poi correlarli con GvHD/GvL all’interno di uno specifico gruppo di trapiantati. Utilizzando la metodica IPlex Gold Mass Array Sequenom e tecniche di biologia molecolare convenzionale sono stati genotipizzati 26 antigeni minori di istocompatibilità per 46 coppie full-matched. Tutti i pazienti inclusi nel progetto di studio erano stati sottoposti a trapianto allogenico di cellule staminali emopoietiche da donatore familiare o volontario full-compatibile per leucemia mieloide cronica (n=46) o leucemia acuta linfoblastica Philadelphia positiva (LAL-Ph+, n=24). Il progetto ha confermato l'efficienza (98.6%) e la fattibilità delle metodiche proposte. Dal lavoro è inoltre emerso che, le differenze tra donatore e ricevente a libello mHAgs ACC-1, ACC-4, ACC-5, LB-MTHFD1-1Q, UGT2B17, DPH1, LRH1 potrebbero essere fattori predittivi di GvHD (p<0.05). La seconda evidenza è legata a un trend secondo cui il mismatch per LB-ADIR1 protegge dalla recidiva di malattia, in particolare nei confronti della LAL-Ph+ che è scarsamente responsiva all'allo-immunoterapia. Questo lavoro pilota, la cui casistica deve quindi essere ampliata, ha dimostrato l’efficacia della genotipizzazione con IPlex Gold Sequenom e l’elevato potenziale degli mHAgs sia come fattori predittivi di GvHD che come driver di GvL.
The outcome of allogeneic stem cell transplantation (Allo-SCT) is closely related to graft versus host disease (GvHD) and graft versus leukemia (GvL) effects which, in part, are mediated by mHAgs. Twenty-six mHAgs have been identified and reported to be differently and variably correlated with GVHD or GVL, but a simultaneous method to genotype a so large panel of mHAgs has never been employed. The aim of this work has been to develop a feasible method to genotype all the 26 mHAgs described so far and to test them for their correlation with GVHD and GVL in a group of donor/recipient pairs submitted to allo-SCT. For a multi-genotyping of 23 mHAgs we used iPlex Gold Mass Array technology (3 multiplex). For the other three mHAgs we designed other three assays based on conventional molecular biology. By these methods, we tested the 26 mHAgs in 46 donor/recipient pairs full-matched that underwent allo-SCT (sibling or MUD) because of Philadelphia positive CML (n=46) or ALL-Ph+ (n=24). Maldi-Tof IPlex Gold technology proved a high degree of efficiency (98.6%). As expected, sibling pairs showed most identity of MUD pairs. Notably, donor/recipient mismatch on ACC-1, ACC-4, ACC-5, LB-MTHFD1-1Q, UGT2B17, DPH1, LRH1 can drive GvHD effect (p<0.01). Next we identified that LB-ADIR1 can enhance (p=ns, but there is a trend) GvL effect specially on ALL-Ph+ that is otherwise un-responsible to allo-immunotherapy. Our data generated by a multi-genotype technique confirm the role of mHAgs in addressing GvL (in some cases without GvHD) and suggest that a study of mHAgs could be perfomed before transplant in order to better investigate the role of the known and new mHAgs involved in GvHD and GvL effects.

Le Tr1 sono un subset di cellule regolatorie CD4+ indotte in periferia e caratterizzate dalla produzione di IL-10. Nell’ultimo decennio molte risorse sono state impiegate nella ricerca di metodi efficaci per la produzione di cellule Tr1 in vitro. Il nostro gruppo ha dimostrato che Tr1 antigene-specifiche possono essere ottenute in vitro mediante l’utilizzo di IL-10 o di cellule dendritiche tolerogeniche (DC-10). Trials clinici nell’ambito di trapianti allogenici di cellule staminali ematopoietiche (allo-HSCT) hanno dimostrato il basso rischio di terapie cellulari basate sull’uso di Tr1. Il limite dei metodi sopra citati è la presenza di una frazione di non Tr1 che potrebbe limitarne l'efficacia. Per cui abbiamo sviluppato un protocollo per generare Tr1 (CD4IL-10) utilizzando un vettore lentivirale (LV) che codifica per IL-10 e . Abbiamo dimostrato che forzando l’espressione di IL-10 in CD4+ umane si ottengono cellule con fenotipo e funzioni sovrapponibili a quelle delle Tr1, inclusa la capacità di eliminare cellule mieloidi. Inoltre, il trasferimento di cellule CD4IL-10 in topi immuno-deficienti sopprime la reazione di xeno-GvHD (Andolfi e Fousteri, Mol Ther 2012). Tuttavia, non è ancora chiaro se la terapia cellulare con CD4IL-10 può influenzare l’attività anti-leucemica (GvL). Gli obiettivi del progetto di dottorato sono: 1. Definire se la lisi delle CD4IL-10 è sovrapponibile a quello di Tr1 e convalidare l'uso di CD4IL-10 policlonali come terapia cellulare in modelli pre-clinici di GvL e GvHD; 2. Sviluppare un protocollo in vitro per generare cellule allo-specifiche Tr1-like lentivirale LV-IL-10. Per raggiungere il primo obiettivo, l'attività citotossica di cellule policlonali CD4IL-10 è stata testata contro un pannello di blasti primari. Studi in vitro dimostrano che l'attività litica di cellule CD4IL-10 è dipendente dall’attivazione mediata da molecole di HLA di classe I e dal rilascio di granzimaB; inoltre, è specifica nei confronti di cellule CD13+, e richiede l'adesione mediata dal CD54 e l’espressione di CD112 sui blasti. Inoltre, studi in vivo dimostrano che il trasferimento di cellule CD4IL-10 in modelli umanizzati impedisce la reazione di xeno-GvHD mediata da cellule T allogeniche, senza inibirne la loro attività antileucemica (GvL). Inoltre, le CD4IL-10 hanno un’attività anti-leucemica anche in vivo. Per raggiungere il secondo obiettivo, CD4+ sono state messe in coltura con mDC. Durante la seconda stimolazione, le cellule T sono state trasdotte con LV-IL-10. Le CD4IL-10 sono state isolate, espanse, e caratterizzate. Dopo stimolazione allo-specifica, le CD4IL-10 secernono livelli più elevati di IL-10 e comparabili di IFN-γ rispetto a cellule di controllo; inoltre, mostrano un fenotipo anergico e soppressivo. Nel complesso, i risultati di questi studi forniscono un razionale per l'uso di CD4IL-10 per inibire la reazione di GvHD, preservando la GvL a seguito di allo-HSCT per curare tumori mieloidi e rappresentano il primo passo per lo sviluppo di cellule Tr1 allo-specifiche e incrementerà l'utilizzo delle Tr1 come terapia per indurre tolleranza verso antigeni selezionati, riducendo la soppressione immunitaria generale.
T regulatory type 1 (Tr1) cells are a subset of CD4+ regulatory T (Treg) cells induced in the periphery and characterized by IL-10 production. During the last decade much effort has been dedicated to establish suitable methods for Tr1 cell generation in vitro for Treg-cell based therapy. We demonstrated that Tr1 cells can be generated in vitro in an antigen-specific manner with recombinant IL-10 or IL-10-producing tolerogenic DC-10. Proof-of-principle clinical trials in allo-HSCT demonstrated the safety of Treg-based cell therapy with these Tr1 cells. However, Tr1 cell cultures generated with the above mentioned methods include a fraction of non-Tr1 cells that may limit the efficacy of immunotherapy with Tr1 cells. To overcome this limitation we developed a protocol to generate Tr1 (CD4IL-10) cells using a Lentiviral Vector (LV) encoding for human IL-10 and , as marker gene. We showed that enforced IL-10 expression confers Tr1 phenotype and functions to human CD4+ T cells, including killing of myeloid cells. Moreover, adoptive transfer of CD4IL-10 cells into immune-deficient mice suppresses xeno-GvHD (Andolfi G. and Fousteri G., Mol Ther 2012). However, it is still unclear whether adoptive therapy with CD4IL-10 cells can affect Graft versus Leukemia (GvL) activity. The aims of my PhD project are: 1. to define whether killing mediated by CD4IL-10 cells is super-imposable to that of classical Tr1 cells and to validate the use of polyclonal CD4IL-10 cells as cell therapy in humanized pre-clinical models of GvL and GvHD; 2. to develop a new in vitro protocol to generate an homogeneous population of allo-antigen specific IL-10-producing Tr1 cells by LV-IL-10 gene transfer. To achieve the first aim the cytotoxic activity of polyclonal CD4IL-10 cells has been tested against a panel of primary blasts. In vitro studies show that the cytolysis of CD4IL-10 cells is HLA-class I- and granzyme B-dependent, is specific for CD13+ cells, and requires CD54-mediated adhesion and CD112 expression on target primary leukemic blasts. Moreover, in vivo studies show that adoptive transfer of CD4IL-10 cells in humanized models prevents xeno-GvHD mediated by human allogeneic T cells, while sparing their GvL capacity. In addition, we prove that CD4IL-10 T cells have potent anti-leukemia effects also in vivo. To achieve the second aim human naive CD4+ T cells were co-cultured with allogeneic in vitro differentiated mature DC. During second stimulation T cells are transduced with LV-IL-10, and CD4IL-10 cells are selected, expanded, and functionally characterized. Upon allo-antigen specific stimulation, CD4IL-10 cells secrete significantly higher levels of IL-10 and comparable amounts of IFN- compared to control cells, and display an anergic and suppressive phenotype. Overall, results from these studies provide a strong rationale for the use of CD4IL-10 cells to prevent GvHD while preserving GvL in allo-HSCT to cure myeloid malignancies and represent the first step for the development of allo-antigen specific Tr1 cells and will contribute to increase the use of Tr1-based immunotherapy, inducing tolerance to selected antigens, while minimizing general immune suppression.

O transplante de células-tronco hematopoéticas alogênico (alo-TCTH) é uma opção de tratamento para uma variedade de doenças neoplásicas e não neoplásicas, principalmente de origem hematológica sendo doença do enxerto-contra-hospedeiro (DECH) a sua principal complicação. As células Natural Killer (NK) são os primeiros linfócitos a se recuperarem após o TCTH. Além da capacidade de promover o efeito enxerto-versus-leucemia (EVL), as células NK do doador parecem capazes de promover a pega do enxerto e de prevenir o desenvolvimento da DECH. As células NK compreendem aproximadamente 10% dos linfócitos do sangue periférico e são caracterizadas fenotipicamente pela expressão do antígeno de superfície CD56 (CD, cluster of differentiation) e pela ausência de CD3 (CD56+CD3-). O subtipo de células NK CD56dim (baixa densidade do antígeno) é naturalmente mais citotóxico que o subtipo CD56bright (alta densidade do antígeno) o qual é caracterizado pela capacidade de produção de citocinas. Com base nisso, o objetivo do trabalho é avaliar a presença de células NK nos dias 7, 14, 21 e 28 após o TCTH alogênico e autólogo, caracterizando sua frequência, seu imunofenótipo e a sua capacidade de produzir fatores de crescimento hematopoético e citocinas relacionadas.
Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (allo-HSCT) is an option of treatment for a variety of neoplastic and non-neoplastic diseases and graft-versus-host disease (GVHD) is its main complication. Natural Killer cells (NK) are the first lymphocytes to recover after HSCT. In addition to the ability to promote graft versus leukemia effect (GVL), donor NK cells appear to be capable of promoting engraftment and preventing the development of GVHD. NK cells comprise approximately 10% of peripheral blood lymphocytes and are characterized phenotypically by the expression of the CD56 surface antigen and absence of CD3 (CD56 + CD3-). The CD56dim (low density of antigen) NK cell subtype is naturally more cytotoxic than the CD56bright (high density of antigen) subtype which is characterized by the ability to produce cytokines. Based on this, the objective of the study is to evaluate the presence of NK cells on days 7, 14, 21 and 28 after allogeneic and autologous HSCT, characterizing their frequency, their immunophenotype and their capacity to produce hematopoietic growth factors and related cytokines.

La GVH chronique (cGVHD) est une complication fréquente de l’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH) dont la physiopathologie demeure partiellement comprise. Les données disponibles ont établi le rôle des lymphocytes T (LT) et B (LB) au cours de la cGVHD, mais la qualité de leur interaction et les sous-types de LT impliqués restent à définir. L’interaction entre les LT et les LB se fait au niveau du centre germinatif (CG) aboutissant à la production de LB mémoires et de cellules productrices d’anticorps de haute affinité grâce aux signaux d’aide reçus par les LT folliculaires helpers (TFH) finement contrôlés par une population régulatrice (TFR). La possibilité d’interroger les évènements se déroulant au niveau du CG par l’analyse de leur contingent circulant (c) nous a permis de mieux comprendre la physiopathologie de la cGVHD. En effet, la signature phénotype des cTFH suggère un gain de fonction au cours de la cGVHD, confirmée par étude fonctionnelle, et corrélant avec le phénotype des LB observé. De plus, les mécanismes de régulation apparaissent défectueux au cours de la cGVHD, puisque les cTFR présentent un défaut numérique expliqué par un défaut de résistance à l’apoptose et de prolifération. D’autre part, nous avons analysé une population de LT CD4+CD146+CCR5+, leur conférant une capacité de migration au travers des structures endothéliales et vers les sites inflammatoires. Cette population est significativement augmentée au cours de la cGVHD, et les modèles murins de cGVHD recevant des splénocytes de souris CD146-/- voient leur score clinique amélioré. L’expression de CD146 est associée à une polarisation Th17 justifiant un traitement par TMP778 (inhibiteur de RORγt) améliorant la cGVHD chez la souris. L’analyse de ces populations révèle des anomalies de la balance effecteurrégulateur et de potentielles cibles thérapeutiques à évaluer en clinique
Chronic GVHD (cGVHD) remains a major complication of allogeneic stem cell transplantation and its pathogenesis poorly understood. Previous reports established the role of T cells and B cells during cGVHD, but the quality of their interaction and T cell subsets involved remain to be defined. T cell – B cell crosstalk occurs in the germinal center generating memory B cells and high affinity antibody secreting cells consecutively to signals provided by T follicular helper cells (TFH) which are tightly controlled by a regulatory subset (TFR). The opportunity to interrogate events occurring in the germinal center through the analysis of their circulating contingent (c), allowed us to better understand cGVHD pathogenesis. cTFH phenotypic signature suggest an enhanced function during cGVHD, confirmed in functional studies, and correlating with observed B cell phenotype. In addition, regulatory mechanisms appeared defective during cGVHD, as cTFR showed a numerical deficiency, explained by a defect in resistance to apoptosis and low proliferative capacity. We also studied a T cell subset expressing CD4+CD146+CCR5+, giving the capacity to migrate through endothelial structures and toward inflammatory sites. This population is significantly increased during cGVHD, and cGVHD murine models receiving splenocytes from CD146-/- mice showed improved clinical score. CD146 expression is associated with a Th17 polarization justifying a treatment by TMP778 (RORγt inhibitor) improving cGVHD in mice. The analysis of these different populations revealed an abnormal effector-regulator balance and potential therapeutic targets to evaluate in clinic

L’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH) reste à l’heure actuelle la seule thérapie curative de nombreuses hémopathies malignes. Les lymphocytes T (LT) du donneur constituent une immunothérapie contre les cellules de la leucémie (ou lymphome) appelé effet « GVL » pour « Graft versus Leukemia ». Malheureusement cet effet est intimement lié à la maladie du greffon contre l’hôte appelée « GVH » pour « Graft versus Host » (destruction des cellules saines du receveur par les LT du donneur). L’allogreffe de CSH est de plus en plus souvent réalisées avec des greffons mobilisés par du G-CSF. Quelques publications identifient des cellules immunosuppressives avec un phénotype peu précis CD11b+ Gr1+ induites par le G-CSF pouvant regrouper plusieurs sous-types cellulaires et sans trouver de contre-partie humaine ou avec un mécanisme d’action peu clair. Nous avons démontré que le G-CSF mobilise chez l’homme, dans la fraction CD34+ du greffon, une population monocytaire. Lorsqu’elle représente plus de 12% des CD34+, les receveurs ont une incidence moindre de la GVH aiguë. Cette même population est phénotypiquement et fonctionnellement conservée chez la souris. En réponse à l’IFN-γ relargué par les LT allogéniques, elle produit de l’Oxyde Nitrique capable d’induire l’apoptose de ces LT in vitro. In vivo, nous avons pu décortiquer (chez la souris uniquement) les mécanismes de régulation de la GVH aiguë. Les LT apoptotiques phagocytés par les macrophages capables alors de devenir tolérogènes en produisant du TGF-β et ainsi d’induire des LT régulateurs. Dans le modèle murin d’allogreffe de CSH, le transfert adoptif de cette population purifiée protège le receveur de la GVH aiguë. Nous pensons que si cette population peut être cultivée et expandue ex vivo, elle pourrait être une thérapie cellulaire préventive contre la GVH
Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation (Allo-HSCT) is the most effective immunotherapy for acute leukemia, due to the development of graft-versus-leukemia (GVL) effect mediated by alloreactive donor T cells. However, donor T cells specific for recipient alloantigens are also responsible for graft-versus-host disease (GVHD), a life-threatening complication that frequently occurs after allo-HSCT. The administration of Granulocyte colony stimulating factor (G-CSF) is routinely performed to collect Peripheral Blood Stem Cells (PBSC) from healthy donors for allo-HSCT. Few studies identified that G-CSF can induce myeloid suppressive cells in mice (CD11b+ Gr1+) with no human counterpart. We demonstrated in our study that G-CSF can induce a new population named CD34+Monocyte. The cumulative incidence of acute grade II to IV GVHD following allo-HSCT was lower in patients receiving grafts containing CD34+ monocyte frequencies above 12% of the CD34+ population. In mice, we demonstrated that G-CSF mobilized a highly conserved CD34+ monocyte population. CD34+Monocytes require T cell-mediated IFN-γ to produce Nitric Oxide that inhibits T cell activation and proliferation. In vivo, we report that CD34+ monocyte-derived NO regulates the alloreactive response by inducing T cell apoptosis and subsequently, the induction of regulatory T cells. In fact, uptake of apoptotic T cells by macrophages triggers them to produce high levels of TGF-β that drives the expansion of Tregs and induces immune tolerance. Such tolerogenic monocytes could represent a good candidate for the development of novel immunoregulatory and therapeutic cellular therapies

La survenue de la maladie du greffon contre l’hôte aiguë (GVHa) après l’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH) reste une source majeure de mortalité et morbidité pour laquelle des avancées thérapeutiques restent indispensables. Les lymphocytes NKT invariants (iNKT) possèdent de multiples propriétés à potentiel immuno-régulateur et anti-tumoral, mais peu de données existent chez l’homme dans le cadre de l’allogreffe de CSH. Nous avons récemment montré qu’une bonne reconstitution en iNKT post greffe ainsi qu’une bonne richesse et capacité d’expansion des iNKT du greffon, notamment du sous type CD4-, étaient corrélés à une moindre survenue de GVHa chez les patients. Ce travail avait pour objectif de déterminer quel sous type de iNKT humain pouvait réguler la réponse allo-immune et ses mécanismes d’action. Dans le modèle murin humanisé de xéno-GVH, chez la souris NSG, nous avons mis en évidence que le sous-type iNKT CD4- humain ,contrairement au sous type CD4+, permettait de diminuer la survenue de GVH et d’améliorer la survie des souris NSG greffées avec des PBMC humains enrichis ou non en lymphocytes iNKT. Nous avons montré de façon concordante, in vivo et in vitro, que les iNKT CD4- humains diminuent le profil Th1 et Th17 des lymphocytes T conventionnels et leur marqueurs d’activation après stimulation allo- et xéno-génique. Par ailleurs, les iNKT CD4- humains induisent la mortalité des cellules dendritiques in vitro et in vivo, contrairement au sous-type iNKT CD4+ qui induit leur maturation. Par contre, les iNKT CD4- n’ont pas d’impact sur les lymphocytes T régulateurs, ni sur la prolifération des T conventionnels. Ils n’altèrent pas non plus la qualité de la prise de greffe des cellules humaines dans la souris NSG. Nous concluons, que contrairement aux iNKT murins, le sous-type iNKT CD4- humain, et non pas CD4+, est capable de diminuer la survenue de xéno-GVH dans le modèle murin NSG par une régulation directe de la réponse immune allogénique. Ces résultats obtenus dans ce modèle préclinique ouvrent la possibilité d’une nouvelle thérapie cellulaire utilisant ces cellules chez l’homme pour prévenir la survenue de GVH aiguë
The occurrence of acute graft versus host disease (aGVHD) after allogeneic stem cell transplantation (allo-SCT) is a major source of mortality and morbidity and new therapeutic advances are urgently needed. Despite the numerous immunomodulatory properties depicted for the iNKT lymphocytes, there are few studies of these lymphocytes in human allo-SCT and GVHD setting. We previously reported that a higher iNKT reconstitution in patients after allo-SCT and higher graft CD4- iNKT expansion rates, were associated with reduced risk of aGVHD in patients. In this study we aimed to assess a direct immune regulatory role of CD4+ or CD4- iNKT subsets and their mechanisms of action during the allo-immune response. We demonstrated that the human iNKT CD4- subset, but not the CD4+ subset, was associated with reduced xeno-GVHD and prolonged survival of humanized NSG mice infused with human PBSC with or without iNKT cells. We also concomitantly showed, both in vitro and in vivo, that human iNKT CD4- could dampen Th1 and Th17 conventional T cell allo and xeno-responses as well as T cell activation markers. In addition, whereas iNKT CD4+ could stimulate DC maturation, iNKT CD4- induced their apoptosis, in vitro and in vivo. We did not observe any impact on regulatory T cells and conventional T cell proliferation. iNKT CD4- did not impact the engraftment of human cells in NSG mice. We conclude that, by contrast with mice, in humans, the CD4- subset and not their CD4+ counterpart can directly down-regulate the allo-immune response. These results obtained in a robust humanized preclinical xeno-GVH mice model could open new strategies of cellular therapy in the prevention of acute GVHD

In patients undergoing hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) with HLA-identical donors, genetic polymorphisms result in a mismatch between donors and recipients in their minor histocompatibility antigens (mHAgs), and tumors may also express tumor-associated antigens (TAA) that may not be abundantly present in the donors. Donor T cells can recognize such mHAgs and TAAs as foreign antigens and generate an objective response against hematologic malignancies in a graft-versus-tumor (GVT) effect. However, a major side effect of HSCT occurs when donor T cells are alloreactive against the recipients’ normal cells, leading to graft-versus-host disease (GVHD). The ability to identify T cell clones that are exclusively involved in the GVT or GVHD responses remains elusive. In this study, we looked at clonally-driven CD3+ T cells in patients with hematologic malignancies prior to and after transplantation. We identified Vbeta families of increased expression involved in GVHD or GVT responses, with Vbetas 4, 11, and 23 being associated with GVHD, Vbetas 9, 16, and 20 being associated with GVT, and Vbetas 2, 3, 7, 8, 12, 15, and 17 being involved in GVHD and/or GVT. We were also able to identify some of the Vbeta families that were increased in the peripheral blood at the site of GVHD. Furthermore, one of our twelve patients had donor lymphocyte infusions (DLIs) for treatment of relapse, from which we were able to observe oligoclonal T cells that emerged at the time of post-DLI remission and re-establishment of GVHD.

L’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques allogéniques (HSCT, hematopoietic stem cell transplantation) reste le seul traitement curatif pour de nombreux patients atteints d’hémopathies malignes. Dans près d’un cas sur deux, l’allogreffe se complique de réaction chronique du greffon contre l'hôte (GVH (graft-versus-host) chronique). Les lymphocytes B régulateurs sont une population de lymphocytes B sécrétant de l’interleukine (IL)-10 et capables d’inhiber les réactions inflammatoires. Nous avons montré que chez l’homme atteint de GVH chronique active, la fréquence des lymphocytes B régulateurs est diminuée dans le sang périphérique. Les lymphocytes B régulateurs sont principalement enrichis dans la population B de phénotype mémoire et plasmablastique. Une augmentation de la fréquence des plasmablastes et une diminution du nombre de lymphocytes B de phénotype mémoire chez les patients allogreffés atteints de GVH chronique active suggèrent des altérations de la différenciation terminale des lymphocytes B. Nos travaux ont également porté sur les lymphocytes NK qui ont un rôle cytotoxique. Nous avons identifié l’un des récepteurs de surface des lymphocytes NK, CD245, comme étant la myosine 18A. La myosine 18A est impliquée dans l’organisation du cytosquelette et constitue un récepteur du surfactant A. Nous avons montre qu’il s’agissait d’un récepteur co-activateur de la cytotoxicité NK et que cette augmentation de cytotoxicité pourrait être liée à la stimulation de l’expression de la molécule de stimulation CD137 (4-1BB) à la surface du lymphocyte NK. Ces résultats suggèrent un potentiel rôle thérapeutique de l’utilisation d’anticorps agonistes spécifiques de CD245
Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) remains the only curative treatment for many patients with haematological malignancies. In almost half of the cases, it is complicated by chronic graft-versus-host disease (cGVHD). Regulatory B cells are a population of B cells secreting interleukin (IL)-10 that can inhibit the immune responses. We have shown that in patients with active cGVHD, the frequency of regulatory B cells is decreased in the peripheral blood. Regulatory B cells are enriched in the memory B cell and plasmablast B cell pools. Increased plasmablasts frequencies and decreased memory B cells frequencies were found in patients with active cGVHD, suggesting alterations in the terminal differentiation of B cells. Our work also focused on NK cells that have a cytotoxic role. We identified one surface receptor of NK cells, CD245, as myosin 18A. Myosin 18A is involved in the organization of the cytoskeleton and is a receptor of the surfactant A. We have shown that myosin 18A was a coactivating receptor of the NK cytotoxicity and that this increase in cytotoxicity could be linked to the stimulation of the expression of CD137 (4-1BB) on the surface of the NK lymphocyte. These results suggest a potential therapeutic role of the use of specific CD245 agonist antibodies

La viticoltura si trova ad affrontare il problema dalla lotta contro i patogeni che comporta costi ingenti dovuti anche alla sostituzione di piante infette. Le patologie più gravi sono l’Infezione degenerativa, l’Accartocciamento fogliare e il Complesso del legno riccio, tutti causati da infezioni virali. L’impresa cilena Concha y Toro ha deciso di studiare la presenza dei virus all’interno dei propri vigneti in modo da evitarne la diffusione, applicando la tecnica analitica della Real Time PCR, strategia SYBR® Green e TaqMan®. L’obiettivo di questa ricerca è di mettere a punto un protocollo che permetta di rilevare la presenza dei virus applicando una strategia multiplex, al fine di ridurre i costi e i tempi di analisi. Inoltre è possibile inserire un controllo interno che assicuri la veridicità di una risposta negativa alla presenza del virus. Sono state costruite curve standard per le analisi in singleplex dei virus testati dall’azienda e del gene actina di vite, allo scopo di ottimizzare l’analisi. È seguito lo studio delle analisi in duplex prima con l’introduzione del controllo interno e in seguito con test per analizzare combinazioni di virus. Sono state confrontate le efficienze delle curve standard verificando che il valore rimanesse all’interno di un range stabilito e che non ci fosse differenza significativa tra l’analisi in singleplex e la corrispondente in duplex. Lo stesso è stato ripetuto per un protocollo in triplex. Sono state studiate la sensibilità e la specificità di ogni analisi in modo da validare il metodo. I risultati ottenuti hanno dato la possibilità di ottimizzare i protocolli singleplex e confermato la possibilità di introdurre il gene actina come controllo interno nelle analisi. Sono stati raggiunti ottimi risultati anche in molte delle combinazioni in duplex tra virus. In futuro sarà necessario approfondire lo studio delle sensibilità e specificità d’analisi in modo da validare il metodo evitando falsi negativi o falsi positivi.

A Doença Enxerto Contra Hospedeiro Associada à Transfusão (DECH-AT) é uma reação transfusional rara, porém fatal, que ocorre devido à presença de células T no sangue doado e que pode ser prevenida por meio da irradiação do sangue do doador e de seus componentes antes da transfusão. Assim, o controle de qualidade associado à irradiação do sangue é necessário para se garantir a qualidade do produto transfundido. Neste trabalho é proposta a caracterização e a adaptação da resposta do dosímetro Fricke para uso na dosimetria da irradiação de sangue, mais especificamente o Fricke Xilenol Gel (FXG). Este é um dosímetro químico radiocrômico, que apresenta as vantagens de ser tecido equivalente e de permitir a inferência espacial da dose absorvida dentro da faixa de doses usados na prevenção DECH-AT. Dessa maneira, de modo a possibilitar a inferência de dose absorvida em todo o intervalo utilizado na prevenção da DECH-AT (25 a 50 Gy), o FXG foi caracterizado e adaptado para aplicações dosimétricas envolvendo a irradiação de sangue e derivados. Os resultados com o novo dosímetro apontaram adequabilidade para toda a faixa necessária de doses absorvidas, com sensibilidade e desvanecimento temporal satisfatórios para aplicações rotineiras. Além disso, pela metodologia proposta neste trabalho, foi possível determinar as distribuições espaciais das doses absorvidas com o dosímetro proposto de uma maneira rápida e simples, mostrando assim que este dosímetro apresenta características convenientes para o controle de qualidade para a dosimetria da irradiação de sangue e de hemocomponentes.
The Transfusion Associated Graft Versus Host Disease (TA-GVHD) is a rare transfusion reaction, however fatal, which develops due to the presence of donor T lymphocytes in the donated blood and that can be avoided by the irradiation of the donated blood blood and blood components prior to transfusion. Thus, the associated quality control of blood irradiation is necessary to guarantee the quality of the transfused product. In this work it is proposed the characterization and adaptation of the response of a Fricke dosimeter to be used for dosimetry of blood irradiation, more especiafically the Fricke Xylenol Gel (FXG). This is a radiochromic chemical dosimeter, which presents advantages to be tissue equivalent and allows the spatial absorbed dose inference. In this manner, in a way to possibilitate the absorbed dose inference in the full interval used for the prevention of the TA-GVHD (25 to 50 Gy) the FXG was characterized and adapted for dosimetry applications involving blood and blood components irradiation. The results with the new dosimeter showed adequability for the necessary absorbed doses, with satisfactory sensibility and time fading for routine applications. Furthermore, according to the methodology proposed in this work, it was possible to determine the spatial absorbed dose distributions with the new dosimeter in an fast and simple way, showing that this dosimeter presents convenient characteristics for dosimetry quality control of irradiated the blood and blood components.

Les mécanismes assurant l'homéostasie du compartiment lymphocytaire T périphériqueveillent à préserver à la fois le nombre, la diversité et la qualité des cellules T qui le composent. Cesmécanismes sont fortement sollicités chez un receveur d'allogreffe de cellules soucheshématopoïétiques puisqu'une déplétion initiale plus ou moins intense de son compartimentlymphocytaire périphérique est induite par le conditionnement pré-greffe. Le retour àl'homéostasie s'effectue grâce à la prolifération homéostatique des lymphocytes du donneurapportés par le greffon non manipulé, avant la reconstitution beaucoup plus tardive d'uncompartiment lymphocytaire T naïf opérationnel, en fonction des capacités de thymopoïèse dureceveur. L'IL-7 et l'IL-15, qui jouent un rôle majeur dans la survie des cellules T naïves et/oumémoires, participent étroitement à l'expansion des cellules T induite par la lymphopénie etméritent à ce titre le qualificatif de cytokines homéostatiques.Des protocoles de conditionnement d'intensité variable exposent à un risque équivalent demaladie du greffon contre l'hôte, sinon de rechute, en dépit de l'induction d'un degré variabled'inflammation. Ceci suggère que l'expansion homéostatique périphérique des lymphocytes T dudonneur est un facteur déterminant de l'évolution bénéfique ou défavorable de l'allogreffe.Une étude prospective de 107 patients répartis en deux cohortes, l'une aprèsconditionnement myéloablatif, l'autre après divers protocoles de conditionnement d'intensitéréduite nous a permis de comparer l'impact du degré de lymphopénie et d'inflammation sur lestaux systémiques d'IL-7 et d'IL-15, l'expression de leurs récepteurs par les lymphocytes Tcirculants et l'évolution clinique.Nous confirmons une évolution en miroir des taux plasmatiques d'IL-7 et de lalymphocytose et nous montrons que la cinétique des taux d'IL-7 post-allogreffe est semblablequelque soit l'intensité des protocoles de conditionnements utilisés. En revanche, si les taux d'IL-15présentent une cinétique en miroir similaire à celle de l'IL-7, la valeur au pic et l'aire sous la courbed'IL-15 diffèrent nettement selon le type de conditionnement, mais sont fortement corrélésà la CRP plasmatique.L'incidence des maladies aiguës du greffon contre l'hôte de grade 2 à 4 est similaire dansnos deux cohortes, mais le délai de survenue est plus tardif après un conditionnement réduit. Aprèsanalyse multivariée, notre étude permet de conclure à l'intérêt prospectif de la déterminationprécoce des taux plasmatiques d'IL-7 : dans les conditionnements myéloablatifs, un taux d'IL-7supérieur à 11,9 pg/mL à J+14 est prédictif, tandis que dans les conditionnements réduits, c'est untaux supérieur à 5,9 pg/mL à J+30 qui s'avère prédictif. Dans notre cohorte de patients sousconditionnement myéloablatif, de faibles taux d'IL-15 à J+14 sont associés en analyse univariée etmultivariée à la survenue ultérieure d'une rechute de l'hémopathie maligne. Une relation similairemais plus tardive (J+90) est retrouvée chez les receveurs d'un conditionnement réduit.Outre l'intérêt prospectif pour les patients de la détermination précoce des tauxplasmatiques d'IL-7 et d'IL-15, cette étude comparative a permis de cerner d'une part le rôleessentiel de la lymphopénie dans l'accumulation d'une concentration critique d'IL-7 nécessairepour piloter l'expansion homéostatique des cellules T matures et, d'autre part l'impact du contexteinflammatoire sur l'augmentation de la concentration plasmatique d'IL-15. Celle-ci, par son actiondirecte sur les l'expansion des cellules T CD8+ mémoires et ses effets contributifs à l'expansionhoméostatique des cellules T naïves, apparaît renforcer l'action de l'IL-7 en potentialisant son rôledans l'alloréactivité, bénéfique en terme de protection vis-à-vis de la rechute mais délétère enterme de réaction de greffon contre hôte.

Le greffon de sang placentaire permet d’accéder aux indications de l’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH) en l’absence de disponibilité d’un donneur non apparenté compatible. De part ses propriétés intrinsèques, cette source n’expose pas à un risque plus élevée de réaction de greffon contre l’hôte (GVH) au regard des incompatibilités qu’elle autorise ni à un taux plus élevé de rechutes. En revanche, elle comporte un risque supérieur de non prise de greffe et une reconstitution immunologique post‐greffe retardée responsable d’une morbidité et d’une mortalité liées aux infections. L ‘expansion homéostatique périphérique des lymphocytes T du sang placentaire est un facteur déterminant de l’évolution bénéfique ou défavorable de l’allogreffe de CSH de sang placentaire. Dans les premières semaines post‐greffe, la prolifération homéostatique des cellules T joue un rôle critique par son implication dans l’immunité anti‐tumorale et antiinfectieuse. Cette dualité qui a été le fil conducteur de ce travail de thèse est délicate à maitriser car elle concerne des cellules T dont les propriétés sont tout à fait singulières. Il s’agit de cellules T naïves pour la plupart fraichement émigrées du thymus, leur nombre est limité et elles contiennent un contingent non négligeable des cellules T régulatrices.Dans ce contexte, l’impact d’une lymphodéplétion profonde engendrée par l’utilisation du sérum anti‐lymphocytaire (SAL) est encore largement méconnu et tout particulièrement dans le cadre de l’allogreffe de sang placentaire.La première partie de nos travaux comprend deux études rétrospectives évaluant l’impact du sérum anti‐lymphocytaire dans les greffes de sang placentaires après conditionnement myéloablatif et après conditionnement atténué. Les résultats de ces deux études concordent : le SAL est responsable d’une lymphodéplétion profonde chez le receveur qui diminue le taux de GVH aiguë de grade II à IV sans améliorer notablement la prise de greffe. En revanche, il est associé à une altération de la survie globale en aggravant sévèrement la 6 mortalité liée à la procédure. Dans ces deux études, nous avons retrouvé une augmentation du taux de complications infectieuses chez les receveurs qui ont bénéficié d’un conditionnement avec SAL. Au travers des données recueillies, nous avons également observé que les cellules immunocompétentes présentes dans le sang placentaire sont souvent très altérées : en moyenne, seulement 40% d’entre elles sont viables et vont donc pouvoir participer activement à la reconstitution immunitaire post‐greffe.La constatation de cette fragilité des cellules T de sang de cordon nous a conduit à son évaluation in vitro. L’analyse de la viabilité des lymphocytes T démontre qu’elle est globalement médiocre mais variable en fonction des cordons au cours des tous premiers jours de culture sans que les conditions de recueil ou de stockage ne puissent être incriminées. Cette viabilité peut être améliorée par l’exposition quotidienne des cellules T à de faible dose (100 pg/mL) d’interleukine‐7 (IL‐7) sans potentialiser la réponse allogénique. Le risque in vivo d’augmenter significativement l’alloréactivité en utilisant l’IL‐7 avec des greffons non‐manipulés ne peut être occulté. Toutefois, les résultats obtenus in vitro lors de la stimulation allogénique des cellules T de sang de cordon en présence d’IL‐7 montre qu’à faibles doses, celle‐ci améliore préférentiellement la viabilité des lymphocytes quiescents, non engagés dans la réponse alloréactive.L’ensemble de ces résultats souligne l’intérêt d’une connaissance précise non seulement de la quantité mais aussi de la qualité des cellules T de sang de cordon infusées lors de l’allogreffe. Les thérapeutiques actuelles et à venir bloquant leur réactivité ou au contraire potentialisant leur viabilité doivent intégrer cette donnée pour mieux maitriser leur action potentielle et l’adapter au cas par cas
The placental blood graft provides access to indications for hematopoietic stem cell transplantation (CSH) in the absence of availability of a compatible unrelated donor

L'allogreffe hématopoïétique permet de traiter des maladies cancéreuses de nature hématologique. Mais les lymphocytes T allogéniques présents dans le greffon hématopoïétique sont responsables d'une complication majeure : la réaction du greffon contre l'hôte (GVH). Le développement de nouvelles approches thérapeutiques pour moduler l'alloréactivité des lymphocytes T du greffon est donc nécessaire pour prévenir la GVH. Ce travail montre que la molécule CD45RC exprimée par les lymphocytes T chez le rat et chez l'homme, permet de distinguer des sous populations T ayant des propriétés alloréactives différentes. Les cellules T CD45RChigh contiennent des cellules alloréactives responsables de l'apparition de la GVH, tandis que les cellules T CD45RClow contiennent des cellules régulatrices capables de la contrôler. Ce travail suggère que la molécule CD45RC pourrait être un marqueur prédictif de l'évolution de la GVH chez l'homme, améliorant l'efficacité des allogreffes hématopoïétiques
Haematopoietic allograft is the most powerful treatment against haematological malignancies. But allogeneic mature T lymphocytes present in the haematopoietic transplant are responsible for a major complication: the graft against the host (GVHD). The development of new strategies to modulate the alloreactivity of T cells in the transplant is thus necessary to prevent GVHD. This work shows that CD45RC expressed by T lymphocytes in the rat and in the humans, allows to distinguish distinct T cell subsets with different alloreactive functions. The CD45RChigh subset contains alloreactive lymphocytes responsible for GVHD, while the CD45RClow subset contains regulatory T lymphocytes capable of controlling this disease. This work suggests that D45RC could be a predictive marker of the GVHD evolution, improving the efficiency of this treatment

Viele Publikationen haben bereits den Einfluss verschiedener Zytokingenvariationen auf die Ensteheung einer Graft versus Host Disease untersucht. Ich habe den Einfluss verschiedener Zytokin- und Zytokinrezeptorgenvariationen des Interleukin 10-Gens auf die Ausprägung von GvHD und die Überlebensrate nach allogener Blutstammzelltranplantation bei Patienten mit einer hämatologischen Neoplasie untersucht. Die GvHD zählt zu einer gefürchteten Komplikation bei Patienten nach einer allogenen Stammzelltransplantation. Sie kann als akute Form innerhalb von 100 Tagen nach Transplantation, sowie als chronische Form im späteren Verlauf auftreten. Sowohl die akute wie auch die chronische GvHD können bis zum Tode des Patienten führen oder durch Organschäden und die langandauernde intensive Immunsuppression die Lebensqualität der Patienten sehr beeinträchtigen. Es fehlt bis heute das genaue Verständnis, warum einige Patienten eine schwerwiegende GvHD entwickeln, während andere Patienten von einer nur leichtgradig auftretenden GvHD auf Grund eines damit assoziierten GvL-Effektes sogar profitieren. Das Interleukin 10 spielt neben anderen Zytokinen aufgrund seiner antiinflammatorischen Funktion eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie der GvHD. Durch IL 10 kommt es zu einer Herunterregulation von MHC Klasse 2 und Kostimulatorischen Molekülen auf der Zelloberfläche, womit die Fähigkeit antigenpräsentierender Zellen zur Antigenpräsentation supprimiert wird. Interleukin 10 bewirkt außerdem eine Hemmung der Produktion proinflammatorischer Faktoren wie z.B. Interferon a, oder TNF-a, sowie eine Suppression der Transkription von NF- kB. Für diese Analyse wurden die GvHD-relevanten klinischen Daten von 360 konsekutiven Patienten ausgewertet, die zwischen 2001 und 2011 in der Universitätsmedizin Göttingen eine allogene Transplantation erhielten und eine Einteilung in die Schweregrade der akuten und der chronischen GvHD vorgenommen. Es wurde eine Genotypisierung ausgewählter Single Nucleotide Polymorphisms des IL 10–Gens und des IL 10–Rezeptorgens mittels SNaPshot-Analyse und TaqMan® Genotyping Assays vorgenommen. Durch univariate, gefolgt von multivariaten logistischen Regressionsanalysen der Daten mit Bezug zum klinischen Verlauf wurden Genvarianten mit Einfluss auf das Auftreten und den Schweregrad der GvHD identifiziert. Für die Überlebenszeitanalysen wurde ein simpler Logrank–Test verwendet, um Variablen mit einem p-Wert < 0,20 herauszufiltern, mit denen anschließend eine Cox–Regressionsanalyse durchgeführt wurde. In Voruntersuchungen (v.a. Hansen et al) war der SNP IL-10 -597 Genotyp A (= IL-10 -592) im Patienten, in Kombination mit dem G-Allel im SNP IL-10Rβ K47E (=IL-10Rβ c238) im Spender, bereits als wichtiger protektiver Faktor gegen eine schwere aGvHD in Matched-related-Donor (MRD)-transplantierten Patienten beschrieben worden. Der protektive Effekt dieser Kombination war in unserem Datensatz über alle Patienten hinweg nur als Tendenz erkennbar, während sich der alleinige protektive Effekt des R K47E G-Allel im Spender bei Patienten mit malignen Lymphomen als signifikant erwies. Dieser Unterschied in unseren Analysen, kann an der inhomogenen Zusammenzusetzung des Kollektivs aus MRD- und MUD- transplantierten Patienten liegen. Der protektive Effekt der oben genannten Kombination wurde bisher nur in reinen MRD-Kollektiven nachgewiesen und war in reinen MUD-Kollektiven nicht vorhanden. Weiterhin erwies sich für die chronische GvHD der proximale SNP IL-10 -1087 Genotyp GG des Patienten als assoziiert mit einem erhöhten Auftreten von chronischer GvHD. Dieser Genotyp ist mit einer erhöhten IL 10 Produktion assoziiert. Laut Ergebnissen von Martin und Zhou et al., ist ein erhöhter IL 10–Spiegel mit einer cGvHD assoziiert. Unter den in dieser Untersuchung erstmalig analysierten Polymorphismen des IL 10-Rezeptorgens wurde ein signifikant erhöhtes Risiko für das Auftreten einer schweren akuten GvHD (Grad III und IV) für Patienten festgestellt, die mit einem Spender des Genotyps IL 10 Rα G351R AA transplantiert worden waren. Dieses Risiko war weiter erhöht für die Patienten festzustellen, die zur T-Zell-Depletion im Rahmen der Konditionierung ATG erhalten hatten. Der Einsatz des als prophylaktisch gegen das Auftreten einer schweren GvHD genutzen ATGs war bei dieser Patientengruppe also mit einer zusätzlichen Risikoerhöhung für das Auftreten einer schweren GvHD assoziiert. Der IL 10 Rezeptor besteht aus einer - und einer -Einheit. Analysen der -Einheit des IL 10-Rezeptors beziehen sich größtenteils auf den Rα G159S. Der Rα G351R wurde bisher nicht funktionell oder in genetischen Assoziationsstudien untersucht, weshalb die funktionelle Bedeutung dieses Polymorphismus bisher nicht bekannt ist. Eine funktionelle Rolle dieses Polymorphismus erscheint aber prinzipiell möglich, da er im codierenden Bereich des Gens liegt und mit einem Austausch der Aminosäure Glycin gegen Arginin verbunden ist. Die Bedeutung der in dieser Arbeit erstmalig untersuchten SNPs, insbesondere des Polymorphismus IL 10 Rα G351R AA, sollte in unabhängigen Patientenkollektiven hinsichtlich seiner klinischen Relevanz weiter überprüft werden, auch um die Assoziation mit einer höheren Inzidenz an schwerer akuter GvHD bei Patienten, die ATG erhielten, detaillierter zu untersuchen. Um den Effekt besser zu verstehen, sollte diese Genvariante auch in ihrer Funktionalität in vitro untersucht werden. Neben dem Interleukin 10 sind noch viele weitere Zytokine an der Entstehung bzw. der Verhinderung einer GvHD beteiligt und es ist wichtig, hier mit der Genotypisierung von Kandidatengenen fortzufahren, um weitere funktionell bedeutsame Genvarianten zu identifizieren. Im Erfolgsfalle wird durch die Identifizierung dieser Varianten die Erstellung eines genetischen Profils der Patienten vor der geplanten Stammzelltransplantation möglich. Mit Hilfe dieses Profils kann eine bessere Einschätzung des individuellen Risikos getroffen und gegebenenfalls die Medikation frühzeitig dementsprechend angepasst werden.

Die akute Graft-versus-Host-Krankheit (GvHD) ist eine der Hauptkomplikationen nach einer allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation, die die Effizienz der Therapie und deren Einsatz limitiert. Aktuelle Präventionsstrategien und Therapien beinhalten systemisch wirkende Immunsuppressiva. Diese haben oft zahlreiche Nebenwirkungen und erhöhen die Rate von Tumorrezidiven und schweren Infektionen. Therapierefraktäre Verläufe der GvHD sind häufig und können mit einer schlechten Prognose vergesellschaftet sein. Neuartige Präventions- und Behandlungsansätze sind daher Gegenstand intensiver Forschung. Eine zentrale Rolle in der Pathogenese der akuten GvHD spielen CD4+ T Zellen. Alloreaktive T Zellen vermitteln eine proinflammatorische Immunantwort, produzieren entsprechende Zytokine und aktivieren weitere Effektorzellen. Diese Immunkaskade induziert eine systemische Entzündungsreaktion und führt zu Organ- und Gewebsschädigung. Der spezifischen Modulation dieser alloreaktiven CD4+ T Zellen hin zu einer Toleranzentwicklung gegenüber dem Empfängergewebe wird eine große Bedeutung in der Entwicklung innovativer GvHD-Präventionsstrategien beigemessen. Es konnte in murinen Modellen gezeigt werden, dass die ex vivo-Behandlung eines allogenen bzw. xenogenen Transplantats mit dem CD4-gerichteten nicht-depletierenden Antikörper MAX.16H5 zu einer verminderten GvH-Reaktion führte. Eine Beeinträchtigung des Graft-versus-Leukämie-Effekts war nicht nachweisbar. Toleranzinduktionen durch monoklonale Antikörper gegen Oberflächenrezeptoren von Immunzellen im Rahmen von Autoimmunerkrankungen und GvHD werden in zahlreichen Studien untersucht. Darüber hinaus ist bekannt, dass in der GvHD-Pathogenese bestimmte microRNAs, 17 bis 25 Nukleotide lange, nicht kodierende, einzelsträngige RNA-Moleküle, eine Schlüsselrolle spielen. Die molekularen Mechanismen, die der Toleranzentwicklung des MAX.16H5 Antikörpers zugrunde liegen, sind jedoch nicht abschließend geklärt. Daher war es Ziel der vorliegenden Doktorarbeit (i) ein in vitro Stimulationsmodell für weitergehende Untersuchungen am MAX.16H5 Antikörper zu etablieren und (ii) durch Quantifizierung der microRNA-Expression unter T Zellstimulierung zur Aufklärung von molekularen Mechanismen der Toleranzinduktion des Antikörpers beizutragen. Das etablierte in vitro Stimulationsmodell diente zur Analyse und Phänotypisierung von CD4+ T Zellen nach Antikörperinkubation und Stimulation. Es konnte gezeigt werden, dass eine MAX.16H5-Behandlung zu einer verminderten Aktivierung (CD25-Expression) von T Zellen nach 24 h und 72 h in Kokultur mit murinen Milzzellen bei einem 10:1 bzw. 8,2:1 Verhältnis (humane CD4+ T Zellen zu murinen Milzzellen) führte. Dieses Modell kann als Grundlage für weitere in vitro Studien dienen, um Prozesse der Toleranzinduktion durch monoklonale Antikörper zu untersuchen, und liefert einen wichtigen Beitrag für die präklinische Analyse des MAX.16H5 Antikörpers im Hinblick auf die Entwicklung funktioneller Tests. Weiterhin wurde in dieser Arbeit die Expression von microRNAs in CD4+ T Zellen nach Bindung des MAX.16H5 Antikörpers untersucht. Hierzu wurden humane CD4+ T Zellen mit dem MAX.16H5 Antikörper behandelt und (i) ohne Stimulation, (ii) mit murinen Milzzellen bzw. (iii) mit Phytohämagglutinin inkubiert. Das microRNA-Expressionsprofil wurde mit Next Generation Sequencing bestimmt. In dieser Screeninganalyse wurden zahlreiche microRNAs gefunden, die unter den verschiedenen Stimulationsbedingungen nach MAX.16H5-Inkubation differentiell exprimiert waren. Die Expression der miR-18a-3p und miR-598-3p wurde anschließend mit qPCR näher untersucht. Eine statistisch signifikante Regulation konnte für miR-598-3p nach 72 h Inkubation nachgewiesen werden. Es ist der bisher einzige Hinweis auf einen molekularen Effekt der MAX.16H5-Behandlung auf CD4+ T Zellen. Ob dieser Unterschied funktioneller Natur, im Sinne eines Toleranz-induzierenden Phänotyps ist, werden zukünftige Studien zeigen. Zudem wird aktuell die miR-598-3p als potenzieller Biomarker für den Nachweis einer erfolgreichen Inkubation mit MAX.16H5 untersucht, was für zukünftige klinische Studien von großer Wichtigkeit ist.:1. Einleitung 1 1.1 Literaturübersicht 1 1.1.1 Die hämatopoetische Stammzelltransplantation 1 1.1.2 Die allogene Stammzelltransplantation 2 1.1.3 Die Graft-versus-Host-Krankheit 5 1.1.4 Die Prävention und Behandlung der akuten GvHD 8 1.1.5 Neue Strategien zur GvHD-Behandlung und -Prävention 10 1.1.6 Der Graft-versus-Leukämie-Effekt 13 1.1.7 Der CD4-gerichtete MAX.16H5 Antikörper zur Prävention der GvHD 14 1.1.8 Die Toleranzinduktion durch monoklonale Antikörper 16 1.1.9 Die microRNA 19 1.1.10 Die Rolle von miRNAs in der GvHD 20 1.1.11 Die Rationale für die Untersuchung von miR-18a-3p 21 1.1.12 Die Rationale für die Untersuchung von miR-598-3p 22 2 Fragestellung und Experimentdesign 23 3 Material und Methoden 25 3.1 Materialien 25 3.1.1 Verwendete Zellen 25 3.1.2 Geräte 25 3.1.3 Chemikalien, Medien und Reagenzien 26 3.1.4 Verbrauchsmaterialien 27 3.1.5 Oligonukleotide 28 3.1.6 Antikörper 28 3.1.6.1 Antikörper für Durchflusszytometrie 28 3.1.6.2 Antikörper für Zellinkubation 29 3.2 Methoden 29 3.2.1 Schematische Darstellung der methodischen Arbeitsschritte 29 3.2.2 Zellkulturarbeiten 31 3.2.2.1 Auftauen von Zellen 31 3.2.2.2 Konservierung von Zellen 31 3.2.2.3 Bestimmung der Zellzahl von PBMCs und Splenozyten 32 3.2.3 Isolation humaner PBMCs aus Spenderblut 32 3.2.4 Isolation muriner Milzzellen 33 3.2.5 Isolation humaner CD4+ T Zellen und MACS-Separation humaner und muriner Zellen 33 3.2.6 Inkubation mit dem murinem MAX.16H5 IgG1 Antikörper 35 3.2.7 Inkubation humaner CD4+ T Zellen 35 3.2.8 Durchflusszytometrie 36 3.2.9 RNA-Isolation 37 3.2.10 RNA-Fällung 38 3.2.11 Next Generation Sequencing von miRNAs 38 3.2.12 Next Generation Sequencing – Analyseschema 41 3.2.13 Reverse Transkription und qPCR 41 3.2.13.1 Reverse Transkription 42 3.2.13.2 qPCR 43 3.2.14 Statistische Analyse, Tabellen und Abbildungen 44 4. Ergebnisse 46 4.1 Etablierung eines in vitro Stimulationsmodells zur Analyse humaner CD4+ T Zellen nach Antikörperinkubation 46 4.2 Next Generation Sequencing zur miRNA-Expressionsanalyse in CD4+ T Zellen nach MAX.16H5 IgG1-Inkubation 50 4.2.1 FACS-Analyse isolierter CD4+ T Zellen vor und nach Antikörperinkubation 50 4.2.2 Separation muriner Milzzellen von humanen CD4+ T Zellen 53 4.2.3 NGS-miRNA-Expressionsanalyse in stimulierten und unstimulierten CD4+ T Zellen nach 72 h Inkubation 55 4.2.3.1 MiRNA-Expression nach MAX.16H5 IgG1-Inkubation und PHA-Stimulation 57 4.2.3.2 MiRNA-Expression nach MAX.16H5 IgG1-Inkubation und Stimulation mit murinen Milzzellen 59 4.2.3.3 MiRNA-Expression nach MAX.16H5 IgG1-Inkubation und ohne Stimulation 61 4.2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse der NGS-Analyse 63 4.3 FACS-Analyse von CD4+ T Zellen nach 24 h und 72 h Inkubation 64 4.3.1 FACS-Analyse von CD4+ T Zellen nach 24 h Inkubation 64 4.3.2 FACS-Analyse von CD4+ T Zellen nach 72 h Inkubation 67 4.4 Validierung der Kandidaten-miRNA mittels qPCR 72 4.4.1 Expression von miR-18a-3p und miR-598-3p nach MAX.16H5 IgG1-Inkubation in CD4+ T Zellen nach 72 h 72 4.4.1.1 FACS-Analyse isolierter CD4+ T Zellen vor und nach Antikörperinkubation 72 4.4.1.2 FACS-Analyse der CD4+ T Zellen nach 72 h Inkubation 74 4.4.1.3 Separation muriner Milzzellen von humanen CD4+ T Zellen 78 4.4.1.4 Expression von miR-18a-3p und miR-598-3p 80 5. Diskussion 85 5.1 Die Expression von miR-18a-3p und der miR-17–92 Cluster 86 5.2 Die Expression von miR-598-3p 88 5.3 Die Differentielle Expression weiterer miRNAs 90 5.3.1 miR-223 90 5.3.2 Let-7d 91 5.3.3 miR-21 91 5.3.4 miR-181c 91 5.3.5 miR-10a 92 5.3.6 miR-150 92 5.3.7 miR-199a 92 5.3.8 miR-155 93 5.4 Die miRNA-Expressionsanalyse mit Next Generation Sequencing 93 5.5 Die Etablierung eines in vitro Stimulationsmodells 96 5.6 Verminderte T Zell-Aktivierung durch MAX.16H5 IgG1 98 6 Zusammenfassung der Arbeit 101 7 Literaturverzeichnis 104 A Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 129 B Erklärung über die Vorbehaltlichkeit der Verfahrenseröffnung zur Verleihung des Titels Dr. med. 130 C Darstellung des wissenschaftlichen Werdegangs 131 D Danksagung 133

La réaction du greffon contre l’hôte (GvH) est responsable d’un grand taux de morbidité et de mortalité chez les patients recevant des greffes de cellules souches (GCSH) allogéniques. Dans ce contexte, les cellules T régulatrices sont largement étudiées et semblent avoir un grand potentiel d’utilisation dans le domaine de la thérapie cellulaire de la GvH. Parmi les populations cellulaires T régulatrices, les lymphocytes T CD4-CD8- TCRαβ+ « Doubles-Négatifs » (DN), qui ne représentent que 1-3% des lymphocytes T, ont été décrits. Ces cellules ont des propriétés inhibitrices de la réponse immunitaire qui s’avèrent spécifiques aux antigènes auxquels elles ont préalablement été exposées. La répression de la réponse immunitaire par les cellules T DN régulatrices semble être un mécanisme important impliqué dans l’induction de la tolérance aux allo-antigènes. De plus, ces cellules confèrent une tolérance immunitaire dans des modèles de greffes allogéniques et xénogéniques. En effet, ces cellules ont la capacité d’inhiber la réaction contre un allo-antigène auquel elles ont été exposées, sans inhiber la réaction contre un allo-antigène inconnu. Les cellules T DN ont été isolées et caractérisées chez l’homme où elles ont la capacité d’interagir avec des cellules présentatrices d’antigènes (APCs) par un contact cellulaire, comme chez la souris. Cependant, leur capacité immunomodulatrice reste inconnue chez l’humain. Notre objectif consistait donc principalement à étudier le rôle et le mécanisme d’action des cellules T DN régulatrices humaines in vitro, en étudiant leur capacité à inhiber une réaction lymphocytaire mixte (MLR). Nous avons montré que les cellules T DN stimulées par un allo-antigène donné inhibent des cellules syngéniques effectrices dirigées contre ce même alloantigène mais n’inhibent pas des cellules syngéniques effectrices dirigées contre un autre alloantigène, démontrant ainsi la spécificité aux antigènes de ces cellules. De plus, les T DN non stimulées par un allo-antigène n’ont pas de rôle inhibiteur. Cependant, durant cette inhibition, nous n’observons pas de modulation de l’expression des marqueurs d’activation et d’induction de l’apoptose. Afin d’étudier le mécanisme d’action des cellules T DN, nous avons mesuré l’expression intracellulaire de la granzyme B. Les résultats démontrent que les cellules T DN stimulées expriment un niveau significativement plus élevé de granzyme B que les cellules T DN non-stimulées par l’allo-antigène. Ceci suggère que l’immunosuppression induite par les cellules T DN stimulées pourrait passer par la voie granzyme B. Le mécanisme utilisé par ces cellules reste à être confirmé par nos futures expériences.
Graft-versus-Host Disease (GvHD) is a major cause of morbidity and mortality in patients receiving an allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation (HSCT). Many regulatory T cell populations have been studied and shown to have immunosuppressive properties in GvHD. Among these populations, Double Negative CD4-CD8-TCRαβ+ regulatory T cells (DN T) have been described. These cells represent 1-3% of all T cell lymphocytes and are known to have antigen-specific inhibitory functions of the immune response. The suppression of an immune response by DN T cells seems to be an important mechanism involved in the induction of tolerance to allo-antigens. Moreover, these cells also confer immune tolerance in models of allogeneic and xenogenic grafts. DN T cells have the ability to suppress syngeneic T CD4+ and T CD8+ cells in an antigen-specific manner. Therefore, these DN T cells can inhibit the reaction caused by syngeneic effector cells against a specific alloantigen to which they have been previously exposed. However, they cannot inhibit a reaction directed against an unknown alloantigen. Human DN T cells have been isolated and characterized as cells that have the capacity to interact with APCs by cell-to-cell contact, just like in mice. However, their immunomodulatory properties are still unknown in humans. The goal of our project was to study the role and immunomodulatory functions of human DN T cells in Mixed Lymphocyte Reactions (MLR). The MLRs have allowed us to demonstrate that DN T cells, after having been stimulated by an allo-antigen, have an antigen-specific inhibitory function towards the syngeneic effector cells reacting against the same alloantigen that they have been exposed to. Interestingly, they do not inhibit the reaction of these effector cells against an unknown alloantigen. However, stimulated DN T cells did not modulate the expression of the activation markers expressed by the effector cells and did not give a death signal to these cells either. Moreover, we also wanted to study how DN T cells have an immunosuppressive activity. Therefore, we compared the expression of Granzyme B in stimulated versus non-stimulated cells. Our results suggest that DN T cells may use the Granzyme B pathway to immunosuppress the effector cells. In conclusion, our results demonstrate that DN T cells have an antigen-specific inhibitory function. The mechanism used by these DN T cells remains to be confirmed with our future experiments.

First, we investigate the Bouguer-Lambert-Beer (BLB) law as applied to the transmission of ultrashort pulses through water in the linear absorption regime. We present a linear theory for propagation of ultrashort laser pulses, and related experimental results are in excellent agreement with this theory. Thus we conclude that recent claims of the BLB law violations are inconsistent with the experimental data obtained by our group. Second, we study the dynamics of ultrashort pulses in a Lorentz medium and in water via the saddle point method. It shows that the saddle point method is a more efficient and faster method than the direct integration method to study one-dimensional pulse propagation over macroscopic distances (that is, distance comparable to the wavelength) in a general dielectric medium. Comments are also made about the exponential attenuation of the generalized Sommerfeld and Brillouin precursors. By applying the saddle point method, we also determined that the pulse duration estimated by the group velocity dispersion (GVD) approximation is within 2% of the value computed with the actual refractive index for a propagation distance of 6 m in water.

碩士
淡江大學
機械與機電工程學系碩士班
99
In real applications, a path planning under dynamic environment change is a practical and important topic for the grounded mobile robot. The study elementarily employs the methods of generalized Voronoi tessellation (GVT) and D* Lite shortest path algorithm for the topic. With the excellence of less computation, the topology of scatted waypoint configuration for mapping the terrain is first chosen for the real-time replanning request. The elementary methods are hence theoretically modified to fit adequately the waypoint topology. The modification seeks a swift solution to respond a replanning request corresponding to a waypoint topology change. The sub-sequential processes: waypoint topology change, GVT, and D* Lite form a pre-processing planner. It can be applied standalone to provide an optimized piecewise linear path for robot reaction. With an additional support vector machine (SVM) post-processing smoother, it can also provide a wide-margin safe and smooth path. The smooth path is optimized, too. The solid development based on the waypoint topology, instead of the quantized grid-map of previous researchers, is the most important contribution of the study. With small scaled experiments, evidential results show consistently the model is promising for a great improvement in applications and achieve the original goal of the study.

All-optical devices have attracted many research interests due to their ultimately low heat dissipation compared to conventional devices based on electric-optical conversion. With recent advances in nonlinear optics, it is now possible to design the optical properties of a medium via all-optical nonlinear effects in a table-top device or even on a chip.

In this thesis, I realize all-optical control of the optical group velocity using the nonlinear process of stimulated Brillouin scattering (SBS) in optical fibers. The SBS-based techniques generally require very low pump power and offer a wide transparent window and a large tunable range. Moreover, my invention of the arbitrary SBS resonance tailoring technique enables engineering of the optical properties to optimize desired function performance,

which has made the SBS techniques particularly widely adapted for

various applications.

I demonstrate theoretically and experimentally how the all-optical

control of group velocity is achieved using SBS in optical fibers.

Particularly, I demonstrate that the frequency dependence of the

wavevector experienced by the signal beam can be tailored using

multi-line and broadband pump beams in the SBS process. Based on the theoretical framework, I engineer the spectral profile

to achieve two different application goals: a uniform low group velocity (slow light) within a broadband spectrum, and a group velocity with a linear dependence on the frequency detuning (group velocity dispersion or GVD).

In the broadband SBS slow light experiment, I develop a novel noise current modulation method that arbitrarily tailors the spectrum of a diode laser. Applying this method, I obtain a 5-GHz broadband SBS gain with optimized flat-topped profile, in comparison to the ~40 MHz natural linewidth of the SBS resonance. Based on the broadband SBS resonance, I build a 5-GHz optical buffer and use this optical buffer to delay a return-to-zero data sequence of rate 2.5 GHz (pulse width 200 ps). The fast noise modulation method significantly stabilizes the SBS gain and improves the signal fidelity. I obtain a tunable delay up to one pulse-width with a peak signal-to-noise ratio of 7. I also find that SBS slow light performance can be improved by avoiding competing nonlinear effects. A gain-bandwidth product of 344 dB.GHz is obtained in our system with a highly-nonlinear optical fiber.

Besides the slow light applications, I realize that group velocity dispersion is also optically controlled via the SBS process. In the very recent GVD experiment, I use a dual-line SBS resonance and obtain a tunable GVD parameter of 7.5 ns$^2$/m, which is 10$^9$ times larger than the value found in a single-mode fiber. The large GVD system is used to disperse an optical pulse with a pulse width of 28 ns, which is beyond the capability for current dispersion techniques working in the picosecond and sub picosecond region. The SBS-based all-optical control of GVD is also widely tunable and can

be applied to any wavelength within the transparent window of the

optical fiber. I expect many future extensions following this work

on the SBS-based all-optical GVD control using the readily developed SBS tailoring techniques.

Finally, I extend the basic theory of backwards SBS to describe the forward SBS observed in a highly nonlinear fiber, where asymmetric forward SBS resonances are observed at the gigahertz range. An especially large gain coefficient of 34.7 W$^{-1}$ is observed at the resonance frequency of 933.8 MHz. This is due to good overlap between the optical wave and the high order guided radial acoustic wave. The interplay from the competing process known as the Kerr effect is also accounted for in the theory.

Dissertation