Untersuchung der Monozytapherese hinsichtlich Spenderimmunität und Produktqualität unter dem Einsatz verschiedener Apheresetechniken
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Abstract
The collection of monocytes by leukapheresis to generate dendritic cells has been extensively researched during the recent years. Dendritic cells are the basis for the development of tumor vaccines as used for the treatment of patients with malignant melanoma. In the present study different apheresis devices and program settings as well as the immunological effects on donors were investigated. In this prospective study 15 healthy blood donors were compared due to various apheresis devices and program settings. Leukocyte products were donated four times with an interval of two weeks, respectively. A comparative analysis of the cell separators Fresenius AS.TEC 204 and Cobe Spectra with various software modifi-cations of the MNC program was performed. The composition of the leukocyte populations was analysed in the leukocyte products. The lymphocyte subpopulations of the blood donors were examined up to 6 months to record the immunological effects on the basis of leukocyte donations. In comparison to the program settings with lower centrifugal speed of the apheresis chamber, the standard MNC program of the respective apheresis devices produced significant higher cell yields and collection efficiencies of leukocytes, mo-nocytes and the residual cells, such as platelets and erythrocytes. Increase of the separation factor of the Cobe Spectra and the Coupling Parameter of the Fresenius AS.TEC 204 by 30 % resulted in a higher collection efficiency of monocytes, T-cells and NK-cells by 1.4-fold to 2-fold. In leukocyte donors leukocyte concentrations in-creased partially post-donation, whereas platelet concentrations decreased. The reason for that could be leukocyte recruitment from secondary lymph organs that restored the leukocyte loss in blood during apheresis. In process we found that after three monocyte donations transitory loss of platelets and special leukocyte popula-tions like CD14+-cells, T-cells, T-helper-cells and NK-cells occurred, which could not be replaced immediately. However, during 6 months of cell monitoring in donors no significant cell loss or immunological impairment in the donors was found. Different leukocyte program settings, such as the blood flow rate and the cen-trifugal speed of the apheresis chamber, impact on the proportion of monocular cells as well as the platelet concentration in products. Higher product volume produced by the Fresenius AS.TEC 204 caused a higher erythrocyte contamination. The pre-donation count of donors should be sufficiently high because of a relevant platelet loss during leukapheresis. The evaluation of the program settings shows a higher collection efficiency of mononuclear cells at higher blood flow rate and higher centri-fugal speed. Leukapheresis is considered the method of choice for the production of a sufficient number of dendritic cells for the generation of dendritic cell vaccines in melanoma patients.
Abstract
Die Gewinnung von Monozyten mittels Leukozytapherese, zur Generierung Dendritischer Zellen, wird in den letzten Jahren intensiv erforscht. Dendritische Zellen stellen die Grundlage für die Herstellung von Tumorvakzinen dar, wie sie bei Patienten mit malignem Melanom eingesetzt werden. In der vorliegenden Studie wurden verschiedene Geräte- und Einstellungsoptionen sowie immunologische Auswirkungen der Leukozytapherese auf die Blutspender untersucht. In einer prospektiv monozentrischen Studie wurden 15 gesunde Blutspender hinsichtlich verschiedener Geräte und Programmeinstellungen vergleichend untersucht. Dabei wurde im Abstand von zwei Wochen viermal jeweils ein Leukozyten¬konzentrat gespendet. Es erfolgte eine vergleichende Untersuchung der Zellseparatoren Fresenius AS.TEC 204 und Cobe Spectra mit verschiedenen Einstellungsmodifikationen der Leukozytenprogramme. Die gewonnenen Zellkonzentrate wurden bezüglich der Zusammensetzung der Leukozytenpopulationen analysiert. Bei den Blutspendern erfolgten während des Zeitraums von sechs Monaten unter anderem Untersuchungen der Lymphozytensubpopulationen zu unterschiedlichen Zeitpunkten, um immunologische Auswirkungen im Rahmen der Leukozytenspenden zu erfassen. m Vergleich zu den Programmeinstellungen mit niedrigerer Zentrifugalbeschleunigung der Apheresekammer, ergab die Standardeinstellung der jeweiligen Apheresegeräte signifikant höhere Erträge und Sammeleffizienzen an Leukozyten, Monozyten und unerwünschten Restzellen wie Thrombozyten und Erythrozyten. Eine Erhöhung des Trennfaktors bei der Cobe Spectra und des Kopplungsfaktors bei der Fresenius AS.TEC 204 um 30 % führte zu einer höheren Sammeleffektivität an Monozyten, T-Zellen, und NK-Zellen um das 1,4 bis 2-fache bei beiden Gerätetypen. Während die Leukozytenkonzentration im Blut der Spender nach der Spende teilweise zunahm, fiel die Konzentration an Thrombozyten nach der Spende zunächst ab. Ursächlich hierfür wird eine vom menschlichen Körper initiierte Rekrutierung von Zellen aus verschiedenen Zellpools wie den sekundären Lymphorganen angesehen, durch die Zellverluste rasch ausgeglichen werden. Im Verlauf konnten wir zeigen, dass es im Blut der Spender nach drei Monozytenspenden zumindest kurzfristig zu messbaren Zellverlusten an Thrombozyten, Leukozyten, CD14+-Zellen, T-Lymphozyten, T-Helfer-Zellen und NK-Zellen kommt, die zunächst nicht sofort ersetzt werden können. Während des Beobachtungszeitraums von sechs Monaten konnten wir bei den Spendern allerdings keine gravierenden Zellverluste oder immunologischen Veränderungen nachweisen. Unterschiedliche Einstellungen des Leukozytenprogrammes bei der Leukapherese, wie die Blutflussrate und die Zentrifugalbeschleunigung der Apherese¬kammer, beeinflussen sowohl den Anteil an mononukleären Zellen als auch die Plättchenkonzentration im Zellkonzentrat. Höhere Produktvolumina, wie sie bei der Fresenius AS.TEC 204 erzielt werden, führen zu einer stärkeren Erythrozytenkonta¬mination. Die Blutspender sollten vor der Spende wegen relevanter Thrombozytenverluste ausreichend hohe Plättchenkonzentrationen aufweisen. Die Evaluierung der Sammelprogramme zeigte eine bessere Sammeleffizienz mononukleärer Zellen bei höherem Blutfluss und höherer Zentrifugalbeschleunigung. Das Verfahren der Leukozytapherese zur Gewinnung einer ausreichenden Anzahl Dendritischer Zellen aus Monozyten, stellt derzeit den „Gold-Standard“ für die Generierung von Dendritischen Zellvakzinen für die Therapie bei Patienten mit malignem Melanom dar.