An den Biologischen Verein e

Aus dem Vortrag zur Preisverleihung des Förderpreises des Biologischen Vereins für junge
Wissenschaftler 2008 am 09.12.2008
Dr. Sebastian Newrzela
"Resistenz polyklonaler, reifer T-Zellen gegenüber der Transformation durch
retrovirale Transduktion"
Nach den ersten Erfolgen der Gentherapie bei angeborenen Immundefekten wurden einige
Fälle von Leukämie nach gammaretroviralem Gentransfer in Blutstammzellen bei Patienten
mit „severe combined immunodeficiency“ (SCID-X1) veröffentlicht. Diese entfachten eine
Diskussion über das Risiko der Insertionsmutagenese bei der Verwendung gammaretroviraler
Vektoren. Durch eine insertionsbedingte Transaktivierung potentieller Onkogene und damit
verbundenen
malignen
Veränderungen
können
gammaretroviral
transduzierte
Blutstammzellen Leukämien hervorrufen.
Aber nicht nur Blutstammzellen werden als Zielzellen in der Gentherapie genutzt. In der
Gruppe von Laer wurde in den letzten Jahren eine neue Gentherapie der HIV-1 Infektion
entwickelt. Hierbei werden dem Patienten genetisch geschützte, autologe T-Lymphozyten
infundiert. Die Gefahr einer Leukämie durch Insertionsmutagenese sollte im Zuge dieser
Studie für reife T-Lymphozyten evaluiert werden.
In einer vergleichenden Analyse wurde untersucht, ob der gammaretrovirale Gentransfer in
reife T-Lymphozyten die gleiche Genotoxizität birgt wie in hämatopoetische Stammzellen.
Hierzu wurden reife T-Lymphozyten und hämatopoetische Progenitoren von C57BL/6(Ly5.1)Mäusen mit multiplen Kopien gammaretroviraler Vektoren transduziert, die für die potenten
T-Zell Onkogene LMO2, TCL1, ⊗TrkA oder das Kontrollgen GFP kodierten. Es wurden sehr
hohe Transduktionseffizienzen mit bis zu 70% für reife T-Lymphozyten und bis zu 98% für
hämatopoetische Progenitoren erzielt, um möglichst leukämiefördernde Bedingungen zu
schaffen. Nach Transplantation in kongene Rag-1 defiziente Empfängertiere (Ly5.2)
entwickelten Onkogen-modifizierte Stammzellen nach einer charakteristischen Latenzperiode
Leukämien/Lymphome. Am häufigsten wurden unreife, CD8+CD4+ doppelpositive TVorläufer Leukämien/Lymphome beobachtet. In einigen Rezipienten führte außerdem eine
Überexpression von TCL1 in hämatopoetischen Stammzellen zu der Entwicklung von
reifzelligen T-Zell Leukämien/Lymphomen und B-Zell Leukämien/Lymphomen. Die
Integrationsanalyse ergab oligo- bis monoklonale Tumore, wobei keine offensichtlich
tumorfördernden, die gammaretroviralen Insertionen flankierenden Gene identifiziert werden
konnten. Bemerkenswerterweise entwickelte keines der T-Zell transplantierten
Empfängertiere ein/e Lymphom/Leukämie, obwohl auch diese Zellen mit den gleichen
Vektoren modifiziert wurden und über einen sehr langen Zeitraum persistierten.
Um die Kontrollmechanismen dieser Resistenz näher zu untersuchen, wurde eine für den
TCR monoklonale, adulte T-Zell Population mit ⊗TrkA transduziert. Nach einer kurzen
Latenzperiode entwickelten sich reifzellige T-Zell Leukämien/Lymphome. Anscheinend
existiert eine Verbindung zwischen der relativen Transformationsresistenz reifer TLymphozyten und dem Konkurrenzverhalten verschiedener T-Zell Klone um stimulatorische
MHC-TCR Nischen.
Weiterhin wurde in vitro durch gammaretroviralen Transfer von LMO2 ein immortalisierter TZell Klon generiert. Dieser zeigte zwar nach einer langen Beobachtungszeit einen CD8-CD4doppelnegativen Phänotyp, aber auch einen rekombinierten TCR. In vitro überwuchs er eine
unmanipulierte Kompetitorpopulation, konnte jedoch nach Transplantation kein/e T-Zell
Lymphom/Leukämie induzieren. Die LM-PCR Analyse des Klons lieferte eine sehr interessante
Integration zwischen den Genen für die alpha-Ketten des IL-2 und des IL-15 Rezeptors,
welche dadurch konstitutiv exprimiert wurden. Dies könnte das erste Beispiel für eine
insertionsbedingte Immortalisierung eines adulten T-Zell Klons sein.
Es konnte zum ersten Mal eindeutig gezeigt werden, dass polyklonale, reife T-Zell
Populationen in vivo eine hohe Transformationsresistenz aufweisen. Durch bestimmte
Bedingungen können jedoch durchaus maligne Veränderung adulter, reifer T-Lymphozyten
induziert werden. Für die Sicherheitsabschätzung gammaretroviraler Gentherapie-Studien mit
reifen T-Lymphozyten sind die vorgestellten Ergebnisse von großer Bedeutung und könnten
darüber hinaus Aufschluss über die populationsdynamischen Kontrollmechanismen reifer TZell Leukämien/ Lymphome geben.