Chimärismusanalyse

Wissenschaftlicher Hintergrund

Die allogene Stammzelltransplantation (HSCT) ist eine potenziell kurative Therapie für eine Reihe von malignen und nicht-malignen hämatologischen Erkrankungen. Ziel der HSCT ist es, das blutbildende System des Patienten durch ein funktionsfähiges Immun- und Hämatopoesesystem eines allogenen Stammzellspenders zu ersetzen. Ob dies gelingt, hängt von mehreren Faktoren ab: hierzu zählen in erster Linie die Intensität des Konditionierungsregimes, die HLA-Kompatibilität zwischen Empfänger und Spender, sowie die Tatsache, ob das Transplantat in-vivo oder ex vivo T-Zell depletiert wurde. Ein vollständiges Anwachsen des Transplantates ist Voraussetzung für den Graft-versus-Leukämie (GvL) Effekt. So ist vor allem in der Frühphase nach HSCT von großer Bedeutung, ob das Transplantat anwächst oder abgestoßen wird. Im weiteren Verlauf tritt die Frage nach dem Wiederauftreten der Grunderkrankung in den Vordergrund. Die Analyse des hämatopoetischen Chimärismus ist ein Standardverfahren bei der Nachsorge von Patienten, die sich einer HSCT unterziehen. Bei der Chimärismusanalyse findet eine quantitative Messung der Spender- und Empfänger-DNA im Blut oder Knochenmark nach einer HSCT statt. In Abhängigkeit des Erfolges der Transplantation können sich verschiedene Formen des hämatopoetischen Chimärismus entwickeln:

1. vollständiger oder kompletter Chimärismus, bei dem die gesamten blutbildenden Zellen vom Spender abstammen,
2. transienter gemischter Chimärismus, bei dem in den ersten Wochen nach Transplantation ein Teil der Blutzellen noch vom Empfänger (ca. 1-5%) abstammt, bevor im weiteren Verlauf ein kompletter Spenderzellchimärismus eintritt,
3. stabiler gemischter (stable mixed) Chimärismus, bei dem sich nach Transplantation ein gemischtes Profil mit unterschiedlichem Anteil von Spender- und Empfängerhämatopoese findet, welches jedoch über die Zeit stabil bleibt,
4. progressiver gemischter Chimärismus, bei dem ein gemischter Anteil von Spender und Empfängerhämatopoese besteht, wobei der Spenderanteil kontinuierlich abnimmt,
5. Chimärismusverlust (loss of chimerism), bei dem zumindest ein teilweiser Spenderzellchimärismus bestand, der jedoch vollständig verloren gegangen ist (Rezidiv der Grunderkrankung oder sekundäres graft failure).

Patienten mit einer malignen hämatologischen Erkrankung und einem gemischten Chimärismus tragen ein deutlich gesteigertes Rezidivrisiko. Insgesamt gilt, dass spätestens zum Tag +28 durch eine Chimärismusanalyse die erfolgreiche Transplantation dokumentiert werden sollte, um bei einem fehlenden “Engraftment” zeitnah weitere therapeutische Schritte einleiten zu können. Die Früherkennung eines gemischten Chimärismus mit anschließender angemessener Behandlung kann daher den Krankheitsverlauf nach HSCT verbessern. Für eine frühe Erkennung ist ein sensitiver Ansatz nötig, um genetische Unterschiede zwischen dem Spender und dem Empfänger zu erfassen. Während mit einer Analyse von DNA-Polymorphismen wie Short Tandem Repeats (STR) bzw. einer Analyse von Deletionen/Insertionen von DNA-Polymorphismen (DIP-Analyse) gefolgt von einer Fragmentlängenanalyse eine Sensitivität von etwa 5-10% erreicht wird, können mit der Droplet-Digital-PCR (ddPCR) Sensitivitäten unter 0,06% erlangt werden, was zu einer sehr frühen Erkennung eines gemischten Chimärismus führt. Ergänzt werden kann die Chimärismusanalyse durch den Nachweis minimaler Resterkrankung (MRD), bei der maligne Zellen direkt über einen krankheitsspezifischen Marker nachgewiesen werden.