Kan man nulstille et immunsystem?

Til og med år 2000 var der i Danmark udført mere end 4.000 nyretransplantationer og ca. 1.500 patienter levede i 2000 med en velfungerende donornyre. Men omkring 250 patienter står konstant på venteliste.

Man har opnået store fremskridt inden for kortidsoverlevelsen, og i dag har 90% af de nyretransplanterede en velfungerende donornyre efter et år. Derimod er langtidsoverlevelsen ikke blevet forbedret væsentligt gennem de seneste 15 år, med en tiårsoverlevelse på ca. 50%. Ydermere har de i dag anvendte behandlinger bivirkninger, især som følge af overimmunosuppression, med opportunistiske infektioner og cancer til følge.

Igennem de seneste 20-30 år har man i et stigende antal eksperimentelle forsøg vist, at der findes metoder til at opnå tolerance over for det transplanterede organ, samtidig med at kroppens øvrige polyklonale reaktivitet bevares. I denne artikel vil de centrale eksperimenter og fund blive beskrevet.

Thymus T-celle-selektion og T-celle-aktivering

T-celler spiller en vigtig rolle ved organafstødning. Under deres modning i thymus bliver T-cellerne udsat for selektion således at de perifere T-celler bliver i stand til at koble sig på major histocompatibility complex- molekyler (MHC), og at de først bliver i stand til at blive aktiveret, hvis de udsættes for et ikke-selv-peptid, et såkaldt allo-peptid.

Kroppens T-celler undersøger konstant alle MHC'er for mulige bundne antigener. Antigenpræsenterende celler (APC) optager frie antigener og præsenterer dem via MHC for T-celle-receptoren (TCR). Interaktionen mellem TCR og MHC har tidligere været anset for at være T-cellens endeligt aktiverende signal. Denne opfattelse må med vores nuværende viden siges at være en grov forenkling.

Kostimulation - basale immunologiske studier

Man observerede i 1970'erne, at T-celler, der blandes med celler, der tydeligt er anderledes, ikke altid bliver aktiveret. Hvis man udsatte T-celler for antigen bundet til isolerede MHC-proteiner, ville T-cellerne overgå til en anergisk tilstand, hvorfra de ikke kunne aktiveres igen. Der skal således tilsyneladende mere til end blot genkendelsen af et peptid før T-cellen aktiveres. Denne observation førte til tosignalshypotesen (kostimulationshypotesen) for aktiveringen af T-celler (1): For at en T-celle kan aktiveres, er det nødvendigt med yderligere signaler ud over signal 1, der er bindingen mellem TCR og MHC, kaldet kostimulatoriske signaler.

I 1980'erne fandt man den første kostimulatoriske receptor: CD28 (2). Når et CD28 monoklonalt antistof (mAB) kombineres med et mAB mod regionen CD3 på TCR (anti-CD3 mAB får T-cellen til at »tro« at den er koblet sammen med et MHC), medfører det T-celle-aktivering. Efterfølgende blev to CD28-ligander på APC'er fundet, nu kaldet CD80 og CD86 (CD80/86).

I 1987 klonede Brunet et al (3) receptoren CTLA4, nu CD152, på T-cellen. CD152 bandt sig også til CD80/86, endog med større affinitet end CD28, men funktionen af CD152 kendte man ikke.

Ved at splejse den ekstracellulære del af CD152 sammen med den konstante region på et IgG1 hos mennesker, dannede man et kimerisk molekyle, kaldet CTLA4-ig, der kunne anvendes til studiet af CD152's binding til CD80/86.

CTLA4-ig hos mennesker bandt sig heldigvis effektivt til muse-CD80/86, og kostimulationshypotesen kunne afprøves.

Diabetiske mus modtog Langerhansske øer fra mennesker via transplantation under nyrekapslen og fik CTLA4-ig som eneste immunosupprimerende behandling. Musene afstødte aldrig disse øer. Ved at binde sig til CD80/CD86 forhindrede CTLA4-ig T-celle-aktivering via CD28 receptoren (4).

Blokering af CD80/86:CD28-signalet medførte antigenspecifik tolerance. Man kunne fjerne nyrerne, der indeholdt de humane Langerhansske øer, og når man efterfølgende transplanterede øer fra den samme donor, afstødte musene ikke disse. Øer fra en anden menneskedonor blev derimod afstødt på normal vis.

Efterfølgende forsøg med blokade af CD80/86:CD28 hos primater var ikke succesfulde. En årsag til denne manglende effektivitet blev afsløret i 1995. Ud over CD80/86: CD28-blokaden blokerer CTLA4-ig også for CD80/86: CD152, da CTLA4-ig jo er dannet ud fra CD152.

CD152's funktion var ukendt, men det viste sig, at CD152-knockoutmus døde af massiv multiorgan-lymfocytinfiltration. Blokerer man CD28-receptoren hos disse mus, forhindres lymfocytinfiltrationen.

Man stod nu med følgende kostimulatoriske teorier: 1) CD80/86:CD28-interaktionen er nødvendig for T-celle-aktivering, 2) CD80/86:CD152-interaktionen syntes at være nødvendig for nedreguleringen af T-celle-aktiveringen.

Da både CD28 og CD152 binder sig til CD80/86, vil CTLA4-ig, der binder sig til CD80/86, indirekte forhindre T-celle-aktivering eller T-celle-nedregulering.

Sideløbende med blokeringen/stimuleringen af CD28, undersøgte man receptor/ligand-komplekset CD40:CD154. En af grundene til, at man rettede opmærksomheden mod CD40:CD154, var, at nyregrafter i forbindelse kronisk afstødning udtrykker signifikant større mængder CD154 på aktiverede T-celler og signifikant højere ekspression af CD40 på glomerulus og tubulært endotel.

CD40 udtrykkes på overfladen af B-celler såvel som APC'ere. Det vil sige med stort set samme fordeling som MHC-II.

Parker et al (5) fandt, at et antistof mod CD154 kan inducere langtidsoverlevelse af Langerhansske øer i gnavere. CD154 bliver primært udtrykt på aktiverede CD4+-T-celler, og interaktionen mellem T-cellens CD154 og APC'ens CD40 (CD154:CD40), medfører en opregulering af CD80/86 på APC'en (Fig. 1 ). Man indgav ikkeaktiverede splenocytter, der kun formidler det første signal mellem MHC-klasse II og TCR, da de ikke udtrykker CD80/86 i større grad. Man hæmmede evt. opregulering af CD80/86 via CD154:CD40-interaktionen, ved at indgive et anti-CD154. Forsøget viste, at CD154:CD40-interaktionen er essentiel for aktiveringen af T-cellen, men er afhængig MHC-klasse II- og TCR-interaktionen, da mus der blev udsat for ovennævnte behandling accepterede deres graft permanent, mens mus, der alene fik anti-CD154, klarede sig mindre godt.

Larsen et al testede blokering af CD154 i den strengere hudallograftmodel. Larsen et al ræsonnerede, at hvis effektiviteten af anti-CD154 skyldtes hæmningen af CD80/86-ekspressionen, så måtte en kombinationsterapi med anti-CD154 for at undgå nye CD80/86-molekyler i at blive udtrykt og CTLA4-ig for at blokere dem, der måtte være udtrykt, være særlig effektiv. Denne kombination viste sig at være effektiv, og hudgrafterne blev accepteret i lang tid (6).

Larsen et al viste desuden, at ciclosporin hæmmede effektiviteten af anti-CD154 og CTLA4-ig. Dette skyldes bl.a., at ciclosporin blokerer førstesignalet via TCR. Dette signal er nødvendigt, for at en senere blokering af de kostimulatoriske signaler kan inducere anergi. For første gang kunne man ikke blot addere et immunosuppressivt stof til transplantationsbehandlingen. En oversigt over signalerne ses i Fig. 1 og Fig. 2 .

Kostimulationens betydning
hos nonhumane primater

Flere forskergrupper har efterfølgende ført de kostimulatoriske forsøg et skridt videre ved at udføre dem på primater (7). Effektiviteten af et humant anti-CD154 mAB (hu5C8) og anti-CD80/86 (CTLA4-ig) er blevet testet alene eller i kombination på allografttransplanterede rhesusaber. De dyr, der fik CTLA4-ig og hu5C8 i kombination i 28 dage, havde velfungerende grafter i mere end 9 mdr., men ikke uendeligt. Hverken CTLA4-ig eller hu5C8 havde vedvarende effekt, når de blev givet alene. Dyr, der fik hu5C8 i 14 dage, havde velfungerende grafter i 100 dage, og et enkelt dyr, der fik hu5C8 i 28 dage, bevarede graftfunktionen i to år. Dette førte til et forsøg, hvor alene hu5C8 blev testet (8). Dyrene fik hu5C8 umiddelbart inden transplantationen, hyppigt i en periode efter og siden hver 28. dag. Dyrene havde velfungerende grafter efter 510 dage, og der var ingen tegn på infektion eller malignitet.

En vigtig pointe fra disse forsøg er, at det potentielt aktiverende CTLA4-ig ikke er nødvendigt for at opnå tolerance.

At kostimulatorisk blokering med anti-CD154 er en effektiv måde til at forebygge afstødning hos primater, er også blevet bevist i forskellige forsøg udført af Kenyon et al (9).

Som ved forsøgene med renale allografter, var anti-CD154 i stand til forhindre afstødning af de Langerhansske øer. Som ved de murine forsøg blev tredjepartsgrafter afstødt, mens nye øer fra den originale donor blev accepteret.

Prækliniske forsøg med
kostimulatorisk blokerende stoffer hos mennesker

Denne sum af ny viden om aktivering af T-celler, sammenholdt med opdagelsen og skabelsen af stoffer, der blokerer kostimulatoriske signaler, har dannet basis for to forsøg med mennesker (10). Af frygt for at anti-CD80/86-midler ikke alene blokerer CD80/86:CD28-interaktionen, men ved et uheld også blokerer CD80/86:CD152-interaktionen og derved stimulerer et immunrespons i stedet for at forhindre et, har man ikke anvendt CTLA4-ig. Den samme tvetydighed havde man ikke mistanke om ved anti-CD154-terapien, der i dyreforsøg havde vist sig at være sikker og effektiv. Man testede anti-CD154 i kliniske protokoller (ikke offentliggjort), for at se om man kunne påvirke forløbet ved transplantation af nyrer og Langerhansske øer og ved autoimmune sygdomme såsom systemisk lupus erytematosus, idiopatisk trombocytopenisk purpura. Desværre og overraskende medførte anti-CD154-midlet fra den ene af to producenter forskellige tromboemboliske komplikationer, og man måtte stoppe de forsøg, hvori dette produkt indgik. Anti-CD154 fra den anden producent har ikke vist de samme komplikationer, og man formoder og håber, at bivirkningerne ved det førstnævnte præparat ikke skyldes anti-CD154, men urenheder i produktet.

Den viden, der præsenteres i denne artikel, er forholdsvis ny og rejser mange spørgsmål, bl.a.: Kan den antiafstødningsmæssige effekt genfindes ved forsøg på mennesker? Kan autoimmune T-celle-sygdomme behandles med kostimulatorisk blokade? Vil disse nye immunosuppressive midler, efterhånden som de testes på flere og i længere tid, prædisponere til særlige opportunistiske infektioner eller udvikling af malignitet? Kan man skabe et stof, der selektivt blokerer CD80/86:CD28-interaktionen uden at blokere CD80/86:CD152-interaktionen. Hvilke intracellulære signaler er forbundet med kostimulation? En bedre forståelse af disse problemstillinger kunne måske føre til udvikling af mere specifikke midler.

Den klonale deletion resulterer i induktion af apoptose i de aktiverede T-celler. Det drejer sig om en proces, der kræver aktiv medvirken fra de involverede APC'er og lymfocytter. Det er her interessant, at nogle af de traditionelle uspecifikke immunosuppressiva, som fx ciclosporin og tacrolimus hæmmer denne proces, mens nogle af de nyere immunosuppressiva herunder mycofenolat mofetil og sirolimus synes at fremme apoptose i lymfocytter. Det er således på nuværende tidspunkt uafklaret, om de traditionelt anvendte uspecifikke immunossupressiva eventuelt vil kunne understøtte kostimulationsblokade på længere sigt.

Hvis det viser sig, at man kan anvende disse kostimulationsblokerende stoffer sikkert på mennesker, vil man stå med et unikt værktøj. Kroppens egne celler vil ikke længere være i stand til at »se« det transplanterede organ. En sådan udvikling af immunologisk tolerance vil potentielt kunne forlænge graftoverlevelsen betydeligt.

Reprints not available. Correspondence to: Eske Kvanner Aasvang, Classensgade 21, 4. tv., DK-2100 København Ø. E-mail: eskeaasvang@dadlnet.dk

Antaget den 8. november 2002.

H:S Rigshospitalet, Nefrologisk Afdeling P.

Ovenstående artikel hviler på et større litteraturgennemgang end litteraturlistens ti numre. Oplysninger om denne baggrundslitteratur kan fås fra forfatteren.