Institut für Transfusionsmedizin

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1 Institut für Transfusionsmedizin Direktor: Prof. Dr. Rainer Blasczyk Tel.: 0511/ Keywords: Transplantationsimmunologie, immunologische Toleranz, Tissue Engineering, adoptive Immuntherapie, regenerative Zelltherapie Forschungsprofil Das Institut für Transfusionsmedizin befasst sich mit transplantationsimmunologischen und zelltherapeutischen Fragestellungen im Zusammenhang mit hämatopoetischen Stammzelltransplantationen sowie Zell-, Gewebe- und Organtransplantationen. Es bestehen die Forschungsschwerpunkte adoptive Immuntherapie, regenerative Zelltherapie, molekulare Immungenetik, chronische Transplantatabstoßung und Zytaphereseverfahren. Der Schwerpunkt adoptive Immuntherapie befasst sich mit der vor allem bei allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantationen bedeutsamen Therapieoption mit Antigen-spezifischen T-Zellen gegen Virus- und Tumorantigene. Hierzu werden zum einen mit genomischen und proteomischen Techniken MHC-präsentierte Peptidkandidaten als Targets für Peptid-selektive T-Zellen ermittelt und zum anderen Verfahren für die ex vivo Identifizierung, Selektion und Expansion der Effektor-T-Zellen entwickelt. Dabei spielen Untersuchungen zur Beeinflussung von Crosspräsentationen zwischen den Pathways der MHC Klasse I und II Moleküle eine zentrale Rolle. Zur Translation in die klinische Anwendung wurde die Herstellung Antigen-spezifischer T-Zellen unter GMP-Bedingungen umgesetzt, so dass für eine wachsende Zahl von Antigenen eine Herstellungserlaubnis nach Arzneimittelgesetz erteilt werden konnte, die die Initiierung klinischer Studien ermöglicht. Der Schwerpunkt regenerative Zelltherapie befasst sich mit Strategien zur Toleranzinduktion für allogene Zellen, Gewebe und Organe im Rahmen allogener Therapiekonzepte. Durch gentechnische Modifikationen wird die Expression von MHC-Molekülen so weit ausgeschaltet, dass zum einen eine allogene Erkennung durch T-Zellen und Antikörper sowie zum anderen eine NK-Zell-vermittelte Zelllyse verhindert werden. In in vivo Untersuchungen konnte ein erheblicher Überlebensvorteil dieser modifizierten Zellen (Invisible Cells) nachgewiesen werden. Die präklinischen Untersuchungen konzentrieren sich derzeit auf universell einsetzbare allogene Endothelzellen für bioartifizielle Organe (Hybridlunge und LVAD) sowie Gewebe (Cornea) und komplette Organe (Lunge, Nieren) in allogenen Maus, Ratten und Schweinemodellen. Darüber hinaus werden humane ipsc in gleicher Weise modifiziert, um daraus differenzierte Zellen immunologisch unsichtbar zu machen. Eine Anwendung ist die Herstellung MHC-freier Thrombozyten zur universellen klinischen Anwendung. Der Schwerpunkt molekulare Immungenetik befasst sich mit der Strukturanalyse humaner MHC Moleküle durch massenspektrometrische Peptidanalytik und röntgenkristallographische Proteinanalytik zur Prädiktion von Funktionsunterschieden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen, die in bioinformatische Tools einfließen, können dazu beitragen, einzelnen Aminosäurepositionen individuelle Gewichtungen hinsichtlich ihres Einflusses auf das Peptidselektionsverhalten zuordnen zu können, so dass Krankheitsassoziationen, Arzneimittelunverträglichkeiten und immunologische Dysregulationen besser verstanden und in neue klinische Konzepte eingebracht werden können. Der Schwerpunkt chronische Transplantatabstoßung befasst sich mit einer Verbesserung der Detektion von Antikörpern bei allogener Organtransplantation unter Verwendung rekombinanter Designer-Proteine sowie mit einer funktionellen Charakterisierung dieser Antikörper. Zudem werden Untersuchungen zur Aufklärung der Wirkungsweise nichtzytotoxischer Antikörper durchgeführt und Biomarker zur Charakterisierung einer Transplantatabstoßung identifiziert. Der Schwerpunkt Zytaphereseverfahren befasst sich mit verschiedenen Methoden, die bei der Bereitstellung definierter Zellpopulationen wie Blutstammzellen, Granulozyten, Lympozytensubpopulationen, Monozyten und Thrombozyten 557

2 zum Einsatz kommen. Im Rahmen klinischer Studien wird hierbei untersucht, inwieweit der Zellertrag dieser Verfahren gesteigert werden kann und gleichzeitig Belastungen und Risiken für Blutspender vermindert werden können. Eine Optimierung dieser Verfahren spielt auch eine bedeutsame Rolle für die Herstellung Antigen-spezifischer T-Zellen innerhalb des immuntherapeutischen Forschungsschwerpunkts. Ausgewähltes Forschungsprojekt Invisible Cornea: Modifikation der MHC Expression der Cornea zur Prävention einer Transplantatabstoßung Die hohe Variabilität des Human Leukozyten Antigen (HLA) Systems stellt ein relevantes Hindernis in der allogenen Gewebe- und Organtransplantation dar. Bei der Hornhaut führt die fehlende Vaskularisierung zu einem typischen immunprivilegierten Status, welcher das Risiko der Transplantatabstoßung nach einer allogenen Transplantation signifikant reduziert. Dennoch zeigen Patienten, die eine Hornhaut-Transplantation auf Grund eines Traumas oder einer Infektion sowie eine Re-Transplantation benötigen, ein hohes Risiko für eine immunologische Abstoßung. Die Zahl der HLA Mismatche zwischen dem Hornhauttransplantat und dem Empfänger korreliert eng mit dem Abstoßungsrisiko. Wir haben bereits in umfangreichen Vorversuchen zeigen können, dass die Immunogenität allogener Zellen mittels eine RNA-interferenz Strategie, die zu einer Herunterregulierung der MHC Moleküle auf der Zelloberfläche führt, drastisch vermindert werden kann. Im Rahmen eines DFG-geförderten Projekts wurde die Machbarkeit und Effizienz des MHC Silencings in humanen und murinen Hornhäuten evaluiert. Ziel dieses Projektes war die Verhinderung der Abstoßung nach allogener Hornhauttransplantation. Mit Hilfe eines lentiviralen Vektors wurden für MHC Transkripte spezifische shrnas in den Endothelzellen der Hornhaut permanent exprimiert. Sowohl in humanen als auch in murinen Hornhäuten konnte die MHC Expression um bis zu 90% reduziert werden (Abb. 1). Histologische Analysen und Immunfluoreszenz- Färbungen der Zona occludens-1 (ZO-1) zeigen, dass in MHC-gesilencten Hornhäuten die Struktur und insbesondere die Integrität des Endothels durch die Transduktion und die Herunterregulierung der MHC Expression nicht beeinträchtigt werden. Dies ist essentiell, um die Transparenz und Physiologie der Hornhaut zu bewahren. In in vitro Untersuchungen zeigten allogene T-Zellen eine signifikant niedrigere Kapazität zu proliferieren und pro-inflammatorische Zytokine (z.b. TNA-α) zu sezernieren, wenn die Hornhäute MHC-gesilenct waren. In vivo wurde der Effekt des MHC Silencing der Hornhaut in einem allogenen Hornhauttransplantations-Mausmodell evaluiert. Hornhäute aus C3H Mäusen (H-2Kk) wurden ex vivo transduziert, um die MHC Klasse I Expression zu reduzieren, und in Balb/c Mäuse (H-2Kd) transplantiert. In diesem MHC-Mismatch Transplantationsmodell zeigten MHC-gesilencte Hornhäute keine Zeichen einer Abstoßung und keine T-Zell Infiltration im Vergleich zu MHC-exprimierenden Hornhäuten. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass MHC-gesilencte Hornhäute eine deutlich erhöhte Abstoßungsresistenz nach allogener Transplantation besitzen. Dieses Cornea-Transplantationsmodell des selektiven und permanenten MHC Silencings und der dadurch erreichten immunologischen Unsichtbarkeit zeigt, dass dieser Ansatz ein bedeutendes Potential hat, Organtransplantate zu optimieren und die Belastungen der Abstoßung und der Immunsuppression erstmals drastisch zu vermindern. Statt der bisher durch eine intensive Immunsuppression angestrebten immunologischen Blindheit des Empfängers zur Verzögerung einer Abstoßung, verspricht die immunologische Unsichtbarkeit des Transplantats ein verbessertes Transplantatüberleben ohne die Risiken der Immunsuppression. Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: DFG 558

3 Abb. 1: Herunterregulierung der MHC Klasse I Expression in der Maushornhaut. (A) Transduktion der Hornhaut mit einem lentiviralen Vektor, der eine β2-microglobulin spezifische shrna kodiert. (B) Hämatoxylin/Eosin Färbung einer MHC Klasse I-gesilencten Hornhaut. (C) Fluoreszenzmikroskopische Analyse der ZO-1 Expression auf MHC-gesilencten Hornhaut-Endothelzellen 559

4 Weitere Forschungsprojekte (mit Stichtag ) Identification of adenoviral-specific T cell epitopes and generation of adenovirus-specific T cells for adoptive immunotherapy Förderung: Deutsche Kinderkrebsstiftung Allogeneic HLA-matched EBV-specific T cells for patients with relapsed or refractory EBV-associated post-transplant malignancies Förderung: BMBF (IFB-Tx) Monitoring Virus-spezifischer T-Zellen bei Kindern nach Stammzelltransplantation zur Therapiesteuerung bei Virusinfektionen Förderung: Elternverein für krebskranke Kinder Hannover e.v. Examination of monoclonal antibody MARB8 to control Epstein-Barr Virus- associated tumors Förderung: Stiftung Immuntherapie Identifizierung von HLA-A*03:01-präsentierten Epitopen des Epstein-Barr-Virus (EBV) zur Erkennung durch MARB8 Projektleitung: Eiz-Vesper, Britta (Prof. Dr. rer. nat.); Förderung: BMBF (IFB-Tx) Dynamics of antigen presentation during infection with human adenovirus (ADV): Evaluation of ADVspecific T-cell responses to newly identified target antigens Projektleitung: Tischer, Sabine (Dr. rer. nat.); Förderung: IFB-Tx Start-Up From CARs to TRUCKs: Induction of a concerted anti-tumor immune response by engineered T cells Projektleitung: Eiz-Vesper, Britta (Prof. Dr. rer. nat.); Kooperationspartner: Mackensen, Andreas (Prof. Dr. med., Erlangen); Förderung: Deutsche Krebshilfe Bedeutung der T-Zell-vermittelten Tumorkontrolle durch Freisetzung und Kreuzpräsentation Epstein- Barr-Virus-assoziierter Antigene aus infizierten malignen B-Zellen nach Rituximab Therapie Förderung: Wilhelm Sander Stiftung Modulation der enzymatischen Aktivität von Hämoxygenase-1 zur Verstärkung des Graft-versus- Leukämie Effektes nach allogener Stammzelltransplantation: Generierung Leukämie-Antigenspezifischer T-Zellen zum Einsatz in der Immuntherapie Projektleitung: Eiz-Vesper, Britta (Prof. Dr. rer. nat.), Immenschuh, Stephan (Prof. Dr. med.); Förderung: Deutsche Jose Carreras Leukämie Stiftung Decreasing the immunogenicity of progenitor cells by regulating MHC expression Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: DFG (DFG, Exzellenzcluster REBIRTH II, RG Tolerogenic Cell Therapy) Large scale production of HLA-silenced platelets for universal use Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: Stiftung für Transfusionsmedizin 560

5 Improving the engraftment of cellular therapeutics Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: DFG (DFG, Exzellenzcluster REBIRTH II, RG Tolerogenic Cell Therapy) Development of a bioartificial lung - Preventing rejection of endothelial cells through silencing HLA class I expression Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: DFG Silencing MHC expression to prevent rejection after keratoplasty: evaluation in a mouse model Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: DFG Modulation of immunosurveillance by Semaphorin 3A Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: DFG (DFG, Exzellenzcluster REBIRTH II, RG Tolerogenic Cell Therapy) Stimulatory and inhibitory receptor/ligand interactions as target for attenuating the human immune response against porcine xenoantigens Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: DFG (Transregio 127) Silencing immunogenicity in the kidney to prevent rejection after transplantation Projektleitung: Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.); Förderung: Stiftung Immuntherapie The basis of HLA-G mediated dysregulation of immune effector cells in chl Projektleitung: Bade-Döding, Christina (Dr. rer. nat.); Förderung: Deutsche Jose Carreras Leukämie Stiftung Heme oxygenase-1 as a therapeutic target in anti-hla antibody-triggered transplant vasculopathy Projektleitung: Immenschuh, Stephan (Prof. Dr. med.); Förderung: DFG Randomized double blind multicenter parallel group phase III study to evaluate the efficacy and safety of DCVAC/PCa versus placebo in men with metastatic castration resistant prostate cancer eligle for 1st line chemotherapy. Chapter I. Screening and leukapheresis Projektleitung: Heuft, Hans-Gert (Prof. Dr. med.); Förderung: SOTIO A.S., Prague Originalpublikationen Aggarwal N, Korenbaum E, Mahadeva R, Immenschuh S, Grau V, Dinarello CA, Welte T, Janciauskiene S. alpha-linoleic acid enhances the capacity of alpha-1 antitrypsin to inhibit lipopolysaccharideinduced IL-1beta in human blood neutrophils. Mol Med 2016;22:DOI: /molmed Börger AK, Eicke D, Wolf C, Gras C, Aufderbeck S, Schulze K, Engels L, Eiz-Vesper B, Schambach A, Guzman CA, Lachmann N, Moritz T, Martin U, Blasczyk R, Figueiredo C. Generation of HLAuniversal ipscs-derived megakaryocytes and platelets for survival under refractoriness conditions. Mol Med 2016;22:DOI: / molmed Bunse CE, Tischer S, Lahrberg J, Oelke M, Figueiredo C, Blasczyk R, Eiz-Vesper B. Granulocyte colony-stimulating factor impairs CD8(+) T cell functionality by interfering with central activation elements. Clin Exp Immunol 2016;185(1): Grau V, Zeuschner P, Immenschuh S, Bockmeyer CL, Zell S, Wittig J, Säuberlich K, Abbas M, Padberg W, Meyer-Schwesinger C, von Brandenstein M, Schlosser M, Dieplinger G, Galliford J, Clarke C, Roufosse C, Becker JU. Immune Complex-Type Deposits in the Fischer-344 to Lewis Rat Model of Renal Transplantation and a Subset of Human Transplant Glomerulopathy. Transplantation 2016;100(5): Greil J, Verga-Falzacappa MV, Echner NE, Behnisch W, Bandapalli OR, Pechanska P, Immenschuh S, Vijayan V, Balla J, Tsukahara H, Schneider M, Janka G, Claus M, Longerich T, Muckenthaler MU, Kulozik AE. Mutating heme oxygenase-1 into a peroxidase causes a defect in bilirubin synthesis associated with microcytic anemia and severe hyperinflammation. Haematologica 2016;101(11):e436-e439 Hübner J, Hoseini SS, Suerth JD, Hoffmann D, Maluski M, Herbst J, Maul H, Ghosh A, Eiz-Vesper B, Yuan Q, Ott M, Heuser M, Schambach A, Sauer MG. Generation of Genetically Engineered Precursor T-Cells From Human Umbilical Cord Blood Using an Optimized Alpharetroviral Vector Platform. Mol Ther 2016;24(7): Kleiner S, Braunstahl GJ, Rüdrich U, Gehring M, Eiz-Vesper B, Luger TA, Steelant B, Seys SF, Kapp A, Böhm M, Hellings PW, Raap U. 561

6 Regulation of melanocortin 1 receptor in allergic rhinitis in vitro and in vivo. Clin Exp Allergy 2016;46(8): Manandhar T, Kunze-Schumacher H, Huyton T, Celik AA, Blasczyk R, Bade-Doeding C. Understanding the obstacle of incompatibility at residue 156 within HLA-B*35 subtypes. Immunogenetics 2016;68(4): Mommert S, Kleiner S, Gehring M, Eiz-Vesper B, Stark H, Gutzmer R, Werfel T, Raap U. Human basophil chemotaxis and activation are regulated via the histamine H4 receptor. Allergy 2016;71(9): Neehus AL, Wistuba J, Ladas N, Eiz-Vesper B, Schlatt S, Müller T. Gene conversion of the major histocompatibility complex class I Caja-G in common marmosets (Callithrix jacchus). Immunology 2016;149(3): Priesner C, Esser R, Tischer S, Marburger M, Aleksandrova K, Maecker- Kolhoff B, Heuft HG, Goudeva L, Blasczyk R, Arseniev L, Köhl U, Eiz-Vesper B, Klöss S. Comparative Analysis of Clinical-Scale IFNgamma-Positive T-Cell Enrichment Using Partially and Fully Integrated Platforms. Front Immunol 2016;7:393 Roesner LM, Heratizadeh A, Wieschowski S, Mittermann I, Valenta R, Eiz-Vesper B, Hennig C, Hansen G, Falk CS, Werfel T. alpha-nac- Specific Autoreactive CD8+ T Cells in Atopic Dermatitis Are of an Effector Memory Type and Secrete IL-4 and IFN-gamma. J Immunol 2016;196(8): Sauer MG, Herbst J, Diekmann U, Rudd CE, Kardinal C. SHP-1 acts as a key regulator of alloresponses by modulating LFA-1-mediated adhesion in primary murine T cells. Mol Cell Biol 2016;36(24): Schultze-Florey RE, Tischer S, Schwerk N, Heim A, Eiz-Vesper B, Maecker-Kolhoff B. Monitoring of adenovirus (ADV)-specific T cells in a boy with ADV pneumonia and disseminated disease after lung transplantation. Transpl Infect Dis 2016;18(5): Tischer S, Geyeregger R, Kwoczek J, Heim A, Figueiredo C, Blasczyk R, Maecker-Kolhoff B, Eiz-Vesper B. Discovery of immunodominant T-cell epitopes reveals penton protein as a second immunodominant target in human adenovirus infection. J Transl Med 2016;14(1):286 Wagner B, da Silva Nardi F, Schramm S, Kraemer T, Celik AA, Dürig J, Horn PA, Dührsen U, Nückel H, Rebmann V. HLA-E allelic genotype correlates with HLA-E plasma levels and predicts early progression in chronic lymphocytic leukemia. Cancer 2017;123(5): Abstracts 2016 wurden 28 Abstracts publiziert. Promotionen Fortmeier, Valentin (Dr. med.): Einfluss pharmakologischer Modulation der Hämoxygenase-1 durch Metalloporphyrine auf Expansion und Funktionalität antiviraler T-Zellen. Kraemer, Thomas (Dr. rer. nat.): HLA-E mediated immune regulation is altered in the absence of HLA class I signal peptides. Sukdolak, Cinja (Dr. med.): Frequency assessment of antiviral T cells against human Cytomegalovirus, Adenovirus and Epstein-Barr virus in potential third-party donors. Stipendien Aljabri, Abid (M.Sc.): Signal transduction by human leukocyte antigen class II antibodies in primary human endothelial cells. Bieling, Maren (M.Sc.): Examination of new virus-specific targets to control Epstein-Barr-virus-associated tumors in patients after transplantation. Celik, Alexander: The basis of HLA-G mediated dysregulation of immune effector cells in chl. Wissenschaftspreise Abels, Wiebke: Best Abstract Award der European Federation for Immunogenetics (EFI), Kos (Griechenland). Abels, Wiebke: Best Abstract Award der British Society for Histocompatibility and Immunogenetics, Oxford (Großbritannien). Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.): Best Abstract Award der European Association of Tissue Banks, Hannover. Kunze-Schumacher, Heike: Best Abstract Award der Deutschen Gesellschaft für Transfusionsmedizin und Immunhämatologie (DGTI), Nürnberg. Weitere Tätigkeiten in der Forschung Blasczyk, Rainer (Prof. Dr. med.): 1. Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Transfusionsmedizin und Immunhämatologie (DGTI), Vorstandsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Immungenetik (DGI), Mitglied des Scientific Committee der European Federation for Immunogenetics (EFI), Mitherausgeber der Zeitschrift Transfusionsmedizin, Mitglied des Editorial Boards der Zeitschrift Tissue Antigens sowie für zahlreiche Förderinstitutionen und wissenschaftliche Fachzeitschriften gutachterlich tätig. Eiz-Vesper, Britta (Prof. Dr. rer. nat.): ist als Gutachter für nationale und internationale Forschungsorganisationen sowie für verschiedene wissenschaftliche Fachzeitschriften tätig. Figueiredo, Constanca (PD Dr. rer. nat.): ist als Gutachter für nationale und internationale Forschungsorganisationen sowie für verschiedene wissenschaftliche Fachzeitschriften tätig. Heuft, Hans-Gert (Prof. Dr. med.): ist Associate Editor der Zeitschrift Transfusion Medicine and Hemotherapy, Vorsitzender der Kommission Präparative und Therapeutische Hämapherese der Deutschen Gesellschaft für Transfusionsmedizin und Immunhämatologie (DGTI) und ist gutachterlich für die DGTI und zahlreiche wissenschaftliche Fachzeitschriften tätig Immenschuh, Stephan (Prof. Dr. med.): ist als Gutachter für verschiedene wissenschaftliche Forschungsorganisationen und Fachzeitschriften tätig Bade-Döding, Christina (Dr. rer. nat.): ist als Gutachter für zahlreiche wissenschaftliche Fachzeitschriften tätig. 562