T-Zell-Diagnostik - eine neue Welt öffnet sich
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T Zell Diagnostik Eine neue Welt öffnet sich Prof. Dr. Martina Sester Abteilung für Transplantations‐ und Infektionsimmunologie Institut für Virologie Universität des Saarlandes 66421 Homburg Tel.: 06841‐1623557, Fax ‐1621347 [email protected] Übersicht Die Rolle der adaptiven Immunantwort bei der Kontrolle infektiöser Erreger Methoden zur Bestimmung Antigen‐ spezifischer T Zellen Einsatzgebiete ‐ Beispiele • CMV Infektion nach Transplantation • Infektion mit M. tuberculosis Die Induktion der adaptiven Immunantwort im zeitlichen Verlauf Erregermenge/Immunität Angeborene Immunität Antikörper T Zellen Infektion Zeit Erreger‐Last/T‐Zellantwort Die adaptive Immunantwort bei persistierenden Erregern T Zellen Gleichgewicht Infektion Zeit Übersicht Die Rolle der adaptiven Immunantwort bei der Kontrolle infektiöser Erreger Methoden zur Bestimmung Antigen‐ spezifischer T Zellen Einsatzgebiete ‐ Beispiele • CMV Infektion nach Transplantation • Infektion mit M. tuberculosis Quantifizierung und Charakterisierung Antigen‐spezifischer T Zellen Sester et al. (2008) J Lab Med 32: 121 T Zell Immunmonitoring bei klinisch relevanten Erregern /BKV Infektionsmonitoring Steuerung der antiviralen Therapie Sensitive Diagnostik einer latenten Infektion Monitoring antiviraler und immuntherapeutischer Strategien Epidemiologie Infektionsmonitoring Impfmonitoring Epidemiologie Infektionsmonitoring Übersicht Die Rolle der adaptiven Immunantwort bei der Kontrolle infektiöser Erreger Methoden zur Bestimmung Antigen‐ spezifischer T Zellen Einsatzgebiete ‐ Beispiele • CMV Infektion nach Transplantation • Infektion mit M. tuberculosis Die CMV Infektion nach Transplantation Direkte Manifestationen einer CMV Infektion CMV als Risikofaktor einer Abstoßung Freeman, Am J Transplant (2009), 9: 2453 (indirekte Effekte) Monitoring Strategie Frühzeitige Identifizierung von Risikopatienten Kombinierte Verwendung von • Viruslastmessverfahren und • Messung CMV spezifischer T Zellen Erreger‐Last/T‐Zellantwort CMV spezifische T Zellantwort bei stabiler CMV Kontrolle T Zellen Gleichgewicht Infektion Zeit CMV spezifische T Zellantwort bei stabiler CMV Kontrolle CMV specific CD4 T cells (%) 64 16 8 CMV specific CD4 T cells (%) 4 2 1 0.5 0.25 CMV specific CD4 T cells (%) CMV spezifische CD4 T Zellen (%) 32 0.125 <0.05 seropositiv 64 32 16 8 4 2 1 0.5 0.25 0.125 13.5 64 32 16 8 4 2 1 0.5 0.25 0.125 <0.05 64 32 16 8 4 2 1 0.5 0.25 0.125 <0.05 8.00 14.0 6.5 8.25 14.5 7.0 8.50 15.0 7.5 8.75 15.5 8.0 9.00 9.25 years after transplantation 15.0 8.5 9.50 15.5 3.0 9.5 3.5 10.0 16.0 4.0 10.5 4.5 11.0 16.5 5.0 11.5 years after transplantation Sester et al. (2002) J Virol 76: 3748; Sester et al. (2003) Transplantation 76: 1229 Quantitative Veränderungen CMV spezifischer T Zellen nach Transplantation Erreger‐Last/T‐Zellantwort Quantitative Abnahme Immunsuppression Symptome Erkrankung Zeit CMV‐DNA (pg/ml) CMV spez. CD4 T Zellen (%) Der Abfall CMV spezifischer CD4 T Zellen als Prädiktor für CMV Erkrankung 16 CMV Symptome 8 4 2 1 0.5 0.25 0.125 <0.05 256 128 64 32 16 8 4 2 <1 0.0 i.v. GCV 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 Wochen nach Transplantation 17.5 0.0 2.5 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 Wochen nach Transplantation Sester et al. (2001) Transplantation 71: 1287 Fehlen CMV spezifischer T Zellen als prädiktives Maß für CMV Erkrankung all patients p=0.02 R+ D+/R- p=0.15 p=0.12 incidence of subsequent CMV disease (%) 40 10/28 30 17/78 20 1/7 5/35 10 1/30 0 negative positive 0/22 negative positive negative positive CMI at end of prophylaxis Kumar et al. (2009) Am J Transplant 9: 1214 Qualitative Veränderungen CMV spezifischer T Zellen nach Transplantation Quantitative Abnahme Erreger‐Last/T‐Zellantwort Phänotyp Funktion Qualitative Veränderungen Symptome Erkrankung Zeit Phänotypische und funktionelle Veränderungen bei Anstieg der Viruslast Sester et al. (2008) J Lab Med 32: 121 Zusammenfassung – CMV ‐mögliche klinische Anwendungen‐ Frühe Identifizierung von Patienten mit Infektrisiko • Analyse der Viruslast • Analyse der Quantität und Qualität CMV spezifischer T Zellen Erleichterte Therapie‐Indikation Monitoring der Therapie‐Dauer Einschätzung des Risikos einer Reaktivierung nach Therapie‐Ende Übersicht Die Rolle der adaptiven Immunantwort bei der Kontrolle infektiöser Erreger Methoden zur Bestimmung Antigen‐ spezifischer T Zellen Einsatzgebiete ‐ Beispiele • CMV Infektion nach Transplantation • Infektion mit M. tuberculosis Immundiagnostik der latenten Infektion mit M. tuberculosis antigens/ peptides APC PPD ESAT‐6/CFP‐10/TB7.7 Skin test IFN‐ release assay T cell cytokine induction activation/ cytokine induction cytokine induction ELISA ELISPOT assay QuantiFERON TB gold T‐SPOT.TB Flow‐cytometry activation marker cytokine induction IGRA cytokine Unterscheidung zwischen BCG Impfantwort und Infektion RD‐1 RD‐1 codiert für ESAT‐6 und CFP‐10 RD‐1 vorhanden bei M. tuberculosis M. kansasii M. marinum M. szulgai M. flavescens M. leprae (?) RD‐1 Deletion RD‐1 Deletion bei M. bovis BCG atypischen Mykobakterien (z.B. M. avium) Andersen et al Lancet (2000) 356: 1099 Mögliche Konstellationen ‐ ELISPOT Negativ‐ kontrolle Positiv‐ kontrolle ESAT‐6 CFP‐10 positiv negativ negativ unschlüssig negativ unschlüssig Typische Beispiele ‐ Durchflusszytometrie PPD ESAT‐6 0% CFP‐10 0% 0% Kein Kontakt 0,17% 0% 0,01% BCG geimpft 0,68% 0,08% 0,37% CD69 Latente Infektion IFN positiv positiv 23.5% aller Patienten sind ESAT‐6 und/oder CFP‐10 positiv 797 Patienten aus Klinik für Innere Medizin IV und V PPD neg. 50.1% PPD pos. 21.9% ESAT+/CFP+ 11.8% 13.3% ESAT+/CFP‐ ESAT‐/CFP+ 53.0% ESAT‐/CFP‐ 49.9% Hauttest versus IGRA Hauttest ELISA ELISPOT Sensitivität 77 % 70 % 90 % Spezifität 59‐97 % 96 % 93 % Low risk Pai et al Ann Intern Med (2008) 149: 177 Prospektive Aussagekraft von IGRA Umgebungsuntersuchung Hamburg n=601 Kontaktpersonen • 40.4% TST positiv (>5mm) • 11% IGRA positiv (Quantiferon) Bessere Korrelation mit Expositionszeit bei IGRA Allen IGRA positiven Kontaktpersonen wurde INH Prophylaxe angeboten 38% stimmten INH Behandlung zu Diel et al. Am J Respir Crit Care Med 2008, 177: 1164 Prospektive Aussagekraft von IGRA •2 Jahre follow‐up •6 Patienten entwickelten aktive TB 41 QFT+ 4 37 354 TST‐ 182 219 TST+ Progressionsrate •14.6% QFT (6/41) •2.3% TST (5/219) Diel et al. Am J Respir Crit Care Med 2008, 177: 1164 Geringe Spezifität der IGRA zur Identifizierung einer aktiven Tuberkulose Hauttest ELISA ELISPOT Sensitivität 65 % 80 % 81 % Spezifität 75 % 79 % 59 % TB suspects Sester et al Eur Respir J (2011) 37: 100 Verlust der IL‐2 Produktion bei aktiver Tuberkulose 8.6% 78.9% 19.4% 12.5% 4.5% 75.0% 5.2% 26.6% 20.5% 100 75.4% 61.9% 11.5% % cytokine positive cells among PPD specific T cells A B Erfolgreich behandelte TB 80 60 40 20 0 IFNg single 54.4% 46.4% 77.6% 2.2% IFN- 96.1% 2.3% 1.6% 4.3% 46.5% 100 18.1% 52.6% 0.9% % cytokine positive cells among PPD specific T cells C IL2 single D Aktive TB 80 60 40 20 0 IFNg single IL-2 IFNg-IL2 IFNg-IL2 IL2 single IFN/IL‐2 pos. <56% Spezifität: 100% Sensitivität: 70% Sester et al PLoS One (2011) 6(3):e17813 Dominanz multifunktioneller T Zellen bei nicht aktiven Stadien Latente Infektion BCG‐geimpft IFN/IL‐2 pos. <56% Spezifität: 100% Sensitivität: 70% Sester et al PLoS One (2011) 6(3):e17813 Zusammenfassung ‐ TB Schnelles Ergebnis (8‐24h) Unterscheidung einer latenten Infektion von einer BCG Impfantwort Serielle Tests möglich Bessere Praktikabilität und Compliance Erhöhte Sensitivität bei Immunsupprimierten CAVE! – Eingeschränkte Sensitivität bei Hochimmunsupprimierten Modifikationen der IGRA zur Unterscheidung einer latenten und aktiven TB Zusammenfassung – TB ‐mögliche klinische Anwendungen‐ „Intention to test = Intention to treat“ Indikation zur Durchführung eines IGRA wie beim Hauttest • Umgebungsuntersuchungen • Einsatz bei Immunsupprimierten ‐ Risikoeinschätzung vor Transplantation ‐ Risikoeinschätzung vor Gabe von TNF‐ Antagonisten
