title: The metabolic profile of reconstituting T-cells, NK-cells, and monocytes following autologous stem cell transplantation and its impact on outcome
title: Das metabolische Profil rekonstituierender T-Zellen, NK-Zellen und Monozyten nach autologer Stammzelltransplantation und dessen Einfluss auf den Erkrankungsverlauf
Creators: name: Richter, Silja
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024
Subjects: subject: Autologous stem cell transplantation
subject: Immunometabolism

description: Hintergrund und Ziele: Die Hochdosischemotherapie (HDCT) mit konsekutiver autologer Stammzelltransplantation (auto-SCT) ist eine etablierte Behandlungsform für verschiedene hämatologische Neoplasien, vor allem für das Multiple Myelom (MM), das Hodgkin- (HL) und Non-Hodgkin-Lymphom (NHL). Frühere Studien haben gezeigt, dass das rekonstituierende Immunsystem bei Patient/-innen mit MM und Lymphomen nach einer HDCT und auto-SCT eine wichtige Rolle für den Krankheitsverlauf spielt (Porrata et al. 2001). Da der Stoffwechsel und die Funktionalität von Immunzellen eng miteinander verbunden sind, haben wir die wichtigsten Komponenten und Funktionen der Stoffwechselmaschinerie in rekonstituierenden Immunzellen nach HDCT/auto-SCT analysiert. Material und Methoden: Patient/-innen mit MM oder Lymphomen, die sich zwischen 2018 und 2020 einer HDCT/ auto-SCT unterzogen haben, wurden in die Studie aufgenommen. Als Kontrollpopulation wurden gesunde Blutspender/-innen aus der Abteilung für Transfusionsmedizin eingeschlossen. Peripheres Blut (PB) wurde zu drei Zeitpunkten entnommen: Zeitpunkt 1 (prä-HDCT) war vor der HDCT und mindestens zwei Wochen nach Beendigung der letzten Therapie. Zeitpunkt 2 war während des Engraftments nach auto-SCT, definiert als der erste (± 1) Tag nach Leukozytenregeneration (&gt; 1000 Leukozyten/µl). Zeitpunkt 3 war beim Restaging (post-SCT), wenn die Patient/-innen zum Kontrolltermin in die Klinik kamen. Aus den Proben wurden periphere mononukleäre Zellen (PBMCs) isoliert und diese dann nach Kryokonservierung mittels Durchflusszytometrie analysiert. Ergebnisse und Beobachtungen: Wir beobachteten eine erhöhte Proliferation und eine Hochregulierung der glykolytischen und Fettsäureoxidationsmaschinerie in den Immunzellen während des Engraftments. Die metabolische Aktivierung war bei T-Zellen in fortgeschrittenen Differenzierungsstadien, bei CD56++ NK-Zellen und bei CD14++CD16+ intermediären Monozyten stärker ausgeprägt. Als Nächstes untersuchten wir einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Stoffwechselprofil der Immunzellen und einer frühen Progression beziehungsweise Rückfall bei Lymphompatienten innerhalb der ersten zwölf Monate nach der auto-SCT. Dabei zeigte sich, dass anhaltend erhöhte Stoffwechselparameter mit einem schlechten Krankheitsverlauf korrelierten. (Richter et al. 2022) Schlussfolgerungen: Insgesamt zeigen unsere Daten, dass Immunzellen unabhängig von der zugrundeliegenden Krankheit ihre metabolische Maschinerie unmittelbar nach einer auto-SCT stark aktivieren (Richter et al. 2022). Die metabolische Aktivierung scheint bei Lymphompatienten, welche ein Frührezidiv erleiden, länger anzuhalten und könnte möglicherweise das Potential bieten als prognostischer Frühmarker in einer größeren Gruppe von Patient/-innen weiter validiert zu werden (Richter et al. 2022). Dabei gilt auch zu klären, ob verbleibende Tumorzellen, die mit konventionellen Methoden nicht entdeckt wurden, die erhöhte metabolische Aktivierung im Sinne einer chronischen Aktivierung verursachen.
description: Background and Objectives: High-dose chemotherapy (HDCT) with consecutive autologous stem cell transplantation (auto-SCT) is an established treatment approach for various hematologic malignancies, particularly multiple myeloma (MM), Hodgkin lymphoma (HL), and non-Hodgkin lymphoma (NHL). Previous studies have shown that the reconstituting immune system in patients with MM and lymphomas after HDCT and auto-SCT plays an important role in disease progression (Porrata et al. 2001). Given that metabolism and functionality of immune cells are closely interconnected, we analyzed the main components and functions of the metabolic machinery in reconstituting immune cells following HDCT/auto-SCT. Materials and Methods: Patients with MM or lymphomas who underwent HDCT/auto-SCT between 2018 and 2020 were included in this study. Healthy blood donors from the Department of Transfusion Medicine were enrolled as a control population. Peripheral blood (PB) was collected at three time points: Time point 1 (pre-HDCT) was before HDCT and at least two weeks after the last therapy ended. Time point 2 was during engraftment following auto-SCT, defined as the first day (± 1) after leukocyte recovery (&gt; 1000 leukocytes/µl). Time point 3 was at restaging (post-SCT), when patients returned to the clinic for a follow-up visit. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated from the samples and analyzed by flow cytometry after cryopreservation. Results and Observations: We observed increased proliferation and upregulation of glycolytic and fatty acid oxidation machinery in immune cells during engraftment. Metabolic activation was more pronounced in T cells at advanced differentiation stages, in CD56++ NK cells, and in CD14++CD16+ intermediate monocytes. Next, we investigated a potential correlation between the metabolic profile of immune cells and early disease progression or relapse in lymphoma patients within the first twelve months post-auto-SCT. Our results showed that persistently elevated metabolic parameters were associated with poor disease outcome in lymphoma patients. (Richter et al. 2022) Conclusions: Overall, our data indicate that immune cells, regardless of the underlying disease, strongly activate their metabolic machinery immediately after auto-SCT (Richter et al. 2022). This metabolic activation appears to persist longer in lymphoma patients who experience early relapse, suggesting potential as a prognostic marker, which could be validated in a larger patient cohort (Richter et al. 2022). Additionally, it remains to be determined whether residual tumor cells, undetectable by conventional methods, may be causing the sustained metabolic activation through a mechanism of chronic stimulation.