Through the recruitment of immunologic mechanisms, allogeneic hematopoeitic cell transplantation (HCT) has been establiched as a curative treatment for various hematologic diseases. The most convenient source to obtain hematopoietic progenitor cells are peripheral blood stem cells (PBSCs) which are harvested from the donor via leukapheresis after mobilization with granulocyte-colony stimulating factors. With the introduction of reduced intensity condition (RIC), the curative potential of allogeneic HCT became accessible to older and/or frail patients otherwise ineligible for HCT. However, new challenges arise as the increasing age of patients is inevitably accompanied by a comparable increase in the age of donors. Safety considerations of collecting PBSCs might attain new dimensions. Data to potential risks in elderly donors are lacking. Moreover, the impact of donor’s age on the feasibility of PBSCs collection and on the quality of the harvest in terms of stem cells (CD34+) and natural killer (NK)-cells has not been studied. It is also unknown whether PBSCs obtained from donors above 50 years would negatively influence engraftment or the incidence of graft-versus-host disease (GVHD) in the recipient. These questions were explored in a retrospective study including 167 recipients of an allogeneic HCT (52.7% after RIC) from a matched related sibling. Median donors’ age was 47 years [67 (40%) donors were > 50 years including 34 donors > 60 years]. Safety of mobilization and leukapheresis was age independent. Adequate PBSCs were collected from all donors though a higher CD34+-cell count was seen in donors < 50 years (p<0.0005), whereas harvests from donors > 60 years contained a higher NK-cell count (p=0.003). Engraftment in the recipient occurred after a median of 12 days and was not affected by an advanced donor age. Similarly, a higher incidence of GVHD was not seen in recipients of harvests from older donors. For the first time, we show that donor’s age, even beyond 60 years, does not preclude successful collection of PBSCs from siblings, does not jeopardize the short-term safety of the donor, and is not associated with deleterious sequels for the recipient in terms of engraftment or GVHD. As NK-cells have been implicated in the suppression of GVHD, and the mediation of a graft versus leukemia effect, the impact of the higher number of NK-cells in harvests from elderly donors on relapse of hematologic malignancies in the recipient warrants further studies.

Through the recruitment of immunologic mechanisms, allogeneic hematopoeitic cell transplantation (HCT) has been establiched as a curative treatment for various hematologic diseases. The most convenient source to obtain hematopoietic progenitor cells are peripheral blood stem cells (PBSCs) which are harvested from the donor via leukapheresis after mobilization with granulocyte-colony stimulating factors. With the introduction of reduced intensity condition (RIC), the curative potential of allogeneic HCT became accessible to older and/or frail patients otherwise ineligible for HCT. However, new challenges arise as the increasing age of patients is inevitably accompanied by a comparable increase in the age of donors. Safety considerations of collecting PBSCs might attain new dimensions. Data to potential risks in elderly donors are lacking. Moreover, the impact of donor’s age on the feasibility of PBSCs collection and on the quality of the harvest in terms of stem cells (CD34+) and natural killer (NK)-cells has not been studied. It is also unknown whether PBSCs obtained from donors above 50 years would negatively influence engraftment or the incidence of graft-versus-host disease (GVHD) in the recipient. These questions were explored in a retrospective study including 167 recipients of an allogeneic HCT (52.7% after RIC) from a matched related sibling. Median donors’ age was 47 years [67 (40%) donors were > 50 years including 34 donors > 60 years]. Safety of mobilization and leukapheresis was age independent. Adequate PBSCs were collected from all donors though a higher CD34+-cell count was seen in donors < 50 years (p<0.0005), whereas harvests from donors > 60 years contained a higher NK-cell count (p=0.003). Engraftment in the recipient occurred after a median of 12 days and was not affected by an advanced donor age. Similarly, a higher incidence of GVHD was not seen in recipients of harvests from older donors. For the first time, we show that donor’s age, even beyond 60 years, does not preclude successful collection of PBSCs from siblings, does not jeopardize the short-term safety of the donor, and is not associated with deleterious sequels for the recipient in terms of engraftment or GVHD. As NK-cells have been implicated in the suppression of GVHD, and the mediation of a graft versus leukemia effect, the impact of the higher number of NK-cells in harvests from elderly donors on relapse of hematologic malignancies in the recipient warrants further studies.

Tolerogene Dendritische Zellen (DZ) und regulatorische T-Lymphozyten (Treg) verfügen über die Fähigkeit, destruktive Immunantworten zu verhindern. Die Hoffnung besteht, solche Zellen in naher Zukunft für therapeutische Zwecke einzusetzen, um z. B. Immunantworten nach Transplantation, aber auch bei Autoimmunität und Allergie antigenspezifisch zu supprimieren. Zum jetzigen Zeitpunkt ist die Generierung solcher Zellen aufwendig und noch nicht für die klinische Routine geeignet. Zudem sind die Mechanismen noch wenig verstanden, wie diese Zellen eine gewünschte Immunhemmung in vivo auszulösen und wie der möglichen Gefahr einer zu starken Immunhemmung zu begegnen ist. Das Kleinnagermodell Ratte ist für die biomedizinische Forschung noch immer von großer Bedeutung, umso überraschender ist es, dass insbesondere tolerogene DZ und Treg in diesem Modell bisher nur unzureichend untersucht wurden. Das Ziel der Arbeit war deshalb, diese Immunzellen umfassend zu charakterisieren und ihre Funktion auf das Immunsystem zu untersuchen. Tolerogene DZ wurden mit GM-CSF und IL-4 aus Knochenmarkvorläuferzellen generiert (= IL-4 DC). Der Anteil an natürlich vorkommenden Treg mit einem Phänotyp CD4posCD25posFoxp3pos umfasst ca. 5-8% der peripheren naiven CD4pos TLymphozyten. Die Charakterisierung der IL-4 DC zeigte im Vergleich zu reifen DZ der Milz eine bis zu 26-fach geringere Expression von Oberflächenmolekülen wie MHC-Klasse II Molekül, CD80, CD86, ICAM-1 und CD25. Diese geringe Expression änderte sich auch nicht, wenn die Zellen verschiedensten Reifungssignalen wie das Replattieren,LPS, TNF-α und CD40L ausgesetzt wurden. IL-4 DC verfügen somit über einen robusten und gegenüber Reifungssignalen überaus resistenten Phänotyp. IL-4 DC nehmen Antigene durch Endozytose auf und sind unfähig, sowohl naive TLymphozyten zu aktivieren, als auch antigenspezifische T-Lymphozyten zu restimulieren. Zudem sind sie in der Lage, die Aktivierung naiver T-Lymphozyten und die Restimulierung antigenspezifischer T-Lymphozyten durch reife Milz-DZ zu bzw. zu verzögern. Dabei verringerte sich die Proliferation der TLymphozyten um bis zu 95%. Diese Beeinflussung der Proliferation ist nach Zugabe der IL-4 DC bereits innerhalb von 24 Stunden zu messen. Die verringerte Aktivierung geht zu dem mit einer verringerten Zytokinausschüttung (IL-2 um 49% und IFN-γ um 92%) einher. Die inhibitorischen Eigenschaften der IL-4 DC scheinen aber nicht ausschließlich auf der verringerten Expression kostimulatorischer Moleküle zu beruhen. Der Nachweis der beiden inhibitorischen Oberflächenmoleküle PD-L1 und PD-L2 auf IL-4 DC lässt ebenfalls eine Bedeutung dieser Moleküle bei der Vermittlung inhibierender Signale vermuten. Auch die suppressive Wirkung löslicher Faktoren wurde in der vorliegenden Arbeit gezeigt. Überstände einer 24-stündigen Kultur mit einer Million IL-4 DC hemmten die Aktivierung naiver T-Lymphozyten durch reife Milz-DZ um etwa 90%. Für diese Immunhemmung scheint das in diesen Überständen nachgewiesene Zytokin TGF-β (bis 300 pg/ml) verantwortlich zu sein. Im Vergleich dazu wiesen Überstände reifer Milz-DZ, die nicht die Aktivierung von T-Lymphozyten hemmten, eine TGF-β Konzentrationen von bis 100 pg/ml auf. Im Gegensatz dazu scheint zelltoxisches Stickstoffmonoxid nur eine geringe Rolle bei der Inhibierung der T-Zellproliferation zu spielen. Die Zugabe des NO Synthase-Inhibitors NMMA verringerte zwar den Anteil an NO um ca. 50%, doch führte dies nicht zu einer Steigerung der Proliferation von T-Lymphozyten. IL-4 DC sind zwar nicht in der Lage, T-Lymphozyten zur Proliferation zu bringen, doch bedeutet dies nicht, dass keinerlei Veränderungen auf molekularer Ebene festzustellen wären. So sind T-Lymphozyten nach ihrer Inkubation mit IL-4 DC nicht in der Lage, in Gegenwart von reifen Milz-DZ zu proliferieren. Dieser anergische Zustand wurde nach Zugabe von IL-2 aufgehoben. Zudem können diese TLymphozyten nach ihrer Inkubation mit IL-4 DC die Aktivierung naïver TLymphozyten hemmen. Naïve und aktivierte T-Lymphozyten können dies nicht. Diese Beobachtung, die auf eine Induktion von Treg schließen lässt, wurde genauer untersucht. In der Tat zeigten durchflusszytometrische Analysen eine 1,6-fach verstärkte Expansion von CD4posCD25posFoxp3pos T-Lymphozyten aus natürlich vorkommenden Treg in Gegenwart von IL-4 DC. Dabei erfolgte die Expansion von CD4posCD25posFoxp3pos T-Lymphozyten unabhängig vom Reifegrad der DZ. So waren auch reife Milz-DZ dazu in der Lage, die Zahl der natürlich vorkommenden Treg zu erhöhen. Doch wiesen diese mit Milz-DZ inkubierten Treg einen verminderten inhibitorischen Effekt auf. Im Gegensatz dazu waren die mit IL-4 DC inkubierten Treg in der Lage die Aktivierung naiver T-Lymphozyten zu hemmen. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass sich das regulatorische Potential von DZ nicht ausschließlich vom Phänotyp bzw. ihrem Reifegrad ableiten lässt, sondern dass hierzu auch ihre funktionellen Eigenschaften zu untersuchen sind. Die Induktion von Treg mit suppressiven Eigenschaften durch in vitro generierte tolerogene IL-4 DC könnte ein wichtiger Mechanismus zur Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz darstellen. Vor einer klinischen Umsetzung sind aber noch weitergehende Untersuchungen notwendig, um das Zusammenspiel zwischen tolerogenen DZ und Treg zu verstehen, aber auch um die Auswirkungen eines Transfers großer Mengen regulatorischer Zellen auf das Immunsystem des Empfängers zu untersuchen. / Tolerogenic dendritic cells (DC) and regulatory T (Treg) cells are able to prevent destructive immune responses. There is reason to hope that it may soon be possible to use DC and Treg cells to suppress immune responses antigen-specific, not only after transplantation, but also in the case of autoimmunity and allergy. At the moment, the generation of such cell types is very time-consuming and not suitable for clinical routine. In addition, it is not yet fully understood how these cells elicit a desired protective immune response in vivo and how the risks of an excessive immune suppression can be managed. The rat is one of the most important animal models in biomedical research. It is therefore surprising that tolerogenic DC and Treg cells in particular have not been more thoroughly investigated in this model. Thus, the aim of the present study was to systematically characterize these immune cells and investigate their impact on the immune system. Tolerogenic DC were generated from bone marrow precursors cultured with GM-CSF and IL-4 (= IL-4 DC). The proportion of naturally occurring Treg cells with a CD4posCD25posFoxp3pos phenotype comprises approximately 5-8% of the peripheral CD4pos T cells. The characterization of IL-4 DC revealed an up to 26-fold reduced expression of surface molecules such as MHC class II molecules, CD80, CD86, ICAM-1 and CD25 in comparison to mature splenic DC (S-DC). This low expression did not change when the cells where stimulated with different maturation-inducing signals such as replating, LPS, TNF- α and CD40L. Thus, these cells possess a robust phenotype resistant to maturation-inducing stimuli. IL-4 DC take up antigen via endocytosis and are not able to activate naïve T cells or to restimulate antigen-specific T cells. Furthermore, they are able to inhibit and prolongate mature S-DC induced T cell proliferation as well as mature S-DC induced restimulation of antigen-specific T cells, respectively. Thereby, the T cell proliferation was reduced up to 95%. This strong inhibitory effect was mediated within 24 hours in association with a reduced cytokine production (IL-2 about 49% and IFN-γ about 92%). The inhibitory properties of IL-4 DC don´t seem to be caused exclusively by the reduced expression of co-stimulatory molecules. In this study, the detection of the inhibitory molecules PD-L1 and PD-L2 on IL-4 DC suggests they have an impact on mediating inhibitory signals to the T cells. In addition, a suppressive effect of soluble factors was shown. The supernatant of one million IL-4 DC, collected after a 24 hour culture, suppressed mature S-DC induced proliferation of naïve T cells by about 90%. TGF-β, which was detected in the supernatant (up to 300 pg/ml), appears to be the causing soluble factor for this immune inhibition. By contrast, the supernatants of mature S-DC, which did not inhibit the activation of T cells, showed a TGF-β concentration of only about 100 pg/ml. The cytotoxic nitric oxide does not contribute to the IL-4 DC-mediated inhibition of T cell proliferation. The NO synthase inhibitor NMMA reduced the amount of NO by about 50%, but the decreased NO levels did not influence T cell proliferation. Indeed, IL-4 DC are not able to induce T cell proliferation, but this doesn´t mean that there is no change on the molecular level. For instance, T cells co-cultured with IL-4 DC during a first culture are not able to proliferate in the presence of mature S-DC during a second culture. This anergic-like state, however, could be abolished by adding exogenous IL-2. In addition, T cells co-cultured with IL-4 DC are able to inhibit the activation of naïve T cells. Naïve and activated T cells were not able to inhibit the mature S-DC induced T cell proliferation. This observation suggests the induction of Treg cells and was investigated in more detail. Indeed, flow cytometric analysis showed a 1.6-fold expansion of CD4posCD25posFoxp3pos T cells from naturally occurring Treg cells in the presence of IL-4 DC. Thereby, the expansion of CD4posCD25posFoxp3pos T cells occurs independently of the maturation state of DC. Both immature IL-4 DC as well as mature S-DC were able to expand the percentage of naturally occurring Treg cells. However, Treg cells pre-incubated with mature S-DC demonstrated a diminished inhibitory effect compared to Treg cells pre-incubated with IL-4 DC. Treg cells pre-incubated with IL-4 DC were able to inhibit the activation of naïve T cells. In this study it was shown that the regulatory potential of DC cannot be deduced solely by their phenotype or maturation state. Other factors, such as functional properties, need to taken into consideration, too. The induction of Treg cells with suppressive properties induced by in vitro generated tolerogenic IL-4 DC might provide an important mechanism for the maintenance of peripheral tolerance. However, for clinical application further investigation is necessary, not only to understand the interactions between tolerogenic DC and Treg cells, but also to investigate the impact of the transfer of a larger quantity of regulatory cells on the immune system of the recipient.

Die akute myeloische Leukämie (AML) und das myelodysplastische Syndrom (MDS) stellen heterogene myeloische Neoplasien dar, deren Übergang in einander fließend ist. Während bei der AML ein Differenzierungsblock sowie eine unkontrollierte Proliferation myeloischer Vorläuferzellen dominieren, zeichnet sich das MDS vorrangig durch Dysplasien und variable Zytopenien, sowie ein erhöhtes Risiko der Transformation in eine AML aus. Trotz unseres zunehmenden Verständnisses dieser Erkrankungen ist die Prognose für AML und MDS Patienten noch immer häufig ungünstig. Auch mit der Entwicklung neuer zielgerichteter Therapiekonzepte behält die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation ihre große Bedeutung in der Therapie von AML und MDS. Insbesondere bei Patienten mit prognostisch ungünstigen Merkmalen stellt sie häufig die einzige kurative Therapieoption dar. Entsprechend kommt einer Risikostratifizierung bei Diagnose sowie im Krankheitsverlauf zur individuellen Therapieentscheidung eine große Bedeutung zu um personalisierte Behandlungen zu ermöglichen. Diese kann durch klinische Variablen, Immunphänotypisierung und zyto- oder molekulargenetische Veränderungen erfolgen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit neuen klinischen, molekularen und durchflusszytometrischen Markern um die bestehenden Risikoklassifikationssysteme für Patienten mit AML und MDS weiter zu verfeinern und legt ein besonderes Augenmerk auf Patienten, die eine allogene Stammzelltransplantation erhalten. Der erste Abschnitt dieser Arbeit zeigt die prognostische Relevanz der leukämischen Stammzellpopulationen – definiert über die CD34+/CD38- Zellpopulation bzw. die GPR56 Expression - bei Diagnosestellung. Sowohl in der AML als auch im MDS scheint ein hoher Anteil leukämischer Stammzellen eine Subgruppe von Patienten mit ungünstiger Prognose unabhängig von aktuellen Risikostratifikationen und auch trotz Durchführung einer allogenen Stammzelltransplantation identifizieren zu können. Im zweiten Abschnitt wird ein Überblick über die zunehmende Relevanz der Risikostratifikation im Krankheitsverlauf - im Sinne der Bestimmung einer messbaren Resterkrankung (MRD) – erörtert und mit der Expressionshöhe von BAALC und MN1 mögliche neue Marker zur MRD Bestimmung vorgestellt. Der dritte Abschnitt zeigt, dass auch die Wahl des Konsolidierungskonzeptes die initiale molekulargenetische Risikostratifizierung beeinflussen kann. Während eine hohe Expression der AML-assoziierten Gene BAALC und MN1 bei AML Diagnose mit einer ungünstigen Prognose einhergeht, wenn die Patienten mit einer Chemotherapie behandelt werden, scheint eine allogene Stammzelltransplantation diesen prognostischen Einfluss aufzuheben. Außerdem wird die Relevanz einer allogenen Stammzelltransplantation bei älteren Patienten mit der prinzipiell eher günstigen molekulargenetischen Konstellation NPM1 mutiert/FLT3-ITD Wildtyp diskutiert. Im vierten Abschnitt wird der Einfluss klinischer Parameter auf die Prognose von AML und MDS Patienten diskutiert. Patienten mit einer sekundären (nach anderen myeloischen Erkrankungen) oder therapieassoziierten AML (nach vorausgegangener zytostatischer Therapie) weisen unter konventioneller Chemotherapie eine sehr ungünstige Prognose auf. Im Gegensatz dazu legen die Ergebnisse nahe, dass das Überleben nach allogener Stammzelltransplantation – wenn das genetische Risiko beachtet wird - nicht wesentlich schlechter ist als das von Patienten mit de novo AML. Außerdem wird gezeigt, dass sowohl das Vorliegen einer Adipositas zum Zeitpunkt der Diagnose einer AML als auch ein Gewichtsverlust zwischen Diagnose und allogener Stammzelltransplantation mit einer ungünstigen Prognose einhergehen. Zuletzt werden zwei Konditionierungsintensitäten vor Stammzelltransplantation in MDS Patienten verglichen und gezeigt, dass vor allem bei jüngeren Patienten intensivere Protokolle bessere Ergebnisse erzielen. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit neue Möglichkeiten auf, die Risikostratifizierung für Patienten mit myeloischen Erkankungen sowohl bei Diagnose als auch im Krankheitsverlauf zu verbessern und leistet somit einen wichtigen Beitrag zur weiteren Personalisierung der Therapie von AML und MDS.:1. INTRODUCTION / EINLEITUNG 5 1.1 AML 5 1.1.1 DIAGNOSIS AND DISEASE CLASSIFICATION 5 1.1.2 RISK STRATIFICATION AT DIAGNOSIS 6 1.1.3 TREATMENT 8 1.2 MDS 9 1.2.1 DIAGNOSIS AND DISEASE CLASSIFICATION 9 1.2.2 RISK STRATIFICATION AT DIAGNOSIS 10 1.2.3 TREATMENT 12 1.3 ALLOGENEIC HEMATOPOIETIC STEM CELL TRANSPLANTATION 13 2. FREQUENCY OF LEUKEMIA INITIATING CELL POPULATIONS AT DIAGNOSIS OF AML AND MDS 14 2.1 BACKGROUND 14 2.2 OWN CONTRIBUTION 14 Prognostic Impact of the CD34+/CD38- Cell Burden in Patients with Acute Myeloid Leukemia receiving Allogeneic Stem Cell Transplantation. Am J Hematol 2017; 92: 388-396. 15 High expression of the stem cell marker GPR56 at diagnosis identifies acute myeloid leukemia patients at higher relapse risk after allogeneic stem cell transplantation in context with the CD34+/CD38- population. Haematologica 2020. 105: 229260 15 The pre-treatment CD34+/CD38- cell burden as prognostic factor in MDS patients receiving allogeneic stem cell transplantation. Biol Blood Marrow Transplant 2019; 25: 1560-1566. 15 3 MEASURABLE RESIDUAL DISEASE DETECTION IN AML 37 3.1 BACKGROUND 37 3.2 OWN CONTRIBUTION 37 High Blood BAALC Copy Numbers at Allogeneic Transplantation Predict Early Relapse in Patients with Acute Myeloid Leukemia. Oncotarget 2017; 8:87944-87954. 38 Prognostic impact of blood MN1 copy numbers before allogeneic stem cell transplantation in patients with acute myeloid leukemia. HemaSphere 2019; 3: e167. 38 4. THE USE OF ALLOGENEIC HSCT IMPACTS THE RELEVANCE OF GENETIC PROGNOSTICATORS AT AML DIAGNOSIS 59 4.1 BACKGROUND 59 4.2 OWN CONTRIBUTION 59 Outcomes of older patients with NPM1 mutated and FLT3-ITD negative acute myeloid leukemia receiving allogeneic transplantation. HemaSphere 2020. 3; 4: e326. 59 Allogeneic stem cell transplantation mitigates the adverse prognostic impact of high diagnostic BAALC and MN1 expression in AML. Ann Hematol 2020. 99: 2417-2427. 60 5. CLINICAL AND TREATMENT-ASSOCIATED PROGNOSTICATORS IN AML AND MDS 76 5.1 BACKGROUND 76 5.2 OWN CONTRIBUTION 77 ELN risk stratification and outcomes in secondary and therapy-related AML patients consolidated with allogeneic stem cell transplantation. Bone Marrow Transplant. 2020 Nov 19. doi: 10.1038/s41409-020-01129-1. [Online ahead of print] 77 Nutritional status at diagnosis and weight changes impact outcomes in acute myeloid leukemia patients receiving allogeneic hematopoietic stem cell transplantation HemaSphere 2021. 5:2(e532). 77 Comparison of non-myeloablative and reduced-intensity allogeneic stem cell transplantation in older patients with myelodysplastic syndromes. Am J Hematol 2019; 94:1344-1352. 77 6. CONCLUSION / ZUSAMMENFASSUNG 106 7. REFERENCES / REFERENZEN 108 8. INDEX OF ABBREVIATIONS / INHALTSVERZEICHNIS 114 9. EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG ZUR VORGELEGTEN HABILITATIONSSCHRIFT 116 10. COMPLETE LIST OF PUBLICATIONS / PUBLIKATIONSVERZEICHNIS 117 11. CURRICULUM VITAE / LEBENSLAUF 129 12. ACKNOWLEDGEMENTS / DANKSAGUNG 132

Zusammenfassung Hintergrund. Seit der Verbesserung der Methoden der HSCT und der Einführung der dosisreduzierten Konditionierungsregime haben sich die Indikationen für die Durchführung der HSCT erweitert. Das akute Nierenversagen ist dabei eine häufige Komplikation nach der HSCT. Die Entwicklung einer CKD in unterschiedlichen Patientenpopulationen ist einerseits mit dem multiplem Auftreten einer AKI und andererseits langfristig mit einer erhöhten Mortalität assoziiert. Ob dies allerdings für die Situation einer HSCT gültig ist, ist derzeit unklar. Eine HSCT mit myeloablativer Konditionierung hat verglichen mit der HSCT mit dosisreduzierter Konditionierung und mit einer nicht–myeloablativen Konditionierung in den bisherigen Studien eine höhere Inzidenz der AKI aufgewiesen. Die Daten in der verwendeten Literatur sind hinsichtlich der Inzidenzen und der Risikofaktoren für AKI, CKD und Mortalität sehr heterogen. Ziel dieser Studie war eine detailierte Berücksichtigung und Identifikation möglicher Risikofaktoren für das Auftreten einer Nierenschädigung gemäß etablierter AKI- bzw. CKD-Definitionen und Mortalität. Zusätzlich haben wir erstmals untersucht, welche Risikofaktoren für eine standardisierte Nierenfunktionsverschlechterung≥ 15 ml/min (delta-eGFR) nach der HSCT eine wichtige Rolle spielen. Methodik. In diese retrospektive Studie wurden 312 Patienten eingeschlossen, die zwischen Januar 2012 und Dezember 2014 am Universitätsklinikum Dresden eine allogene Stammzelltransplantation erhalten haben und bis Ende Dezember 2016 nachverfolgt wurden. Die Nierenschädigung haben wir anhand der Patientendokumentation im Hinblick auf vorbestehende Erkrankungen und Komplikationen, sowie laborchemisch evaluiert. Unter den untersuchten Risikofaktoren zum Zeitpunkt der Transplantation bzw. vorher waren Alter, Komorbiditätsscore, vorbestehende CKD, einmalig eingeschränkte Nierenfunktion oder Proteinurie vor der HSCT, DM, arterielle Hypertonie, vorbestehende Therapie mit Chemotherapeutika, Konditionierung, Stammzellgewinnung, HLA-Kompatibilität und Empfänger-Spenderkonstellation. Unter den untersuchten Risikofaktoren nach der Transplantation waren die Faktoren: aGVHD, cGVHD, Sepsis, CMV-Reaktivierung, VOD, TMA, immunsuppressive Medikamente wie Cyclosporin A (CsA), Tacrolimus, Methotrexat (MTX), Mycophenolat-Mofetil (MMF); nephrotoxische Antibiotika wie Aminoglykoside, Nichtsteroidale Antirheumatika (NSAR) und bildgebende Verfahren mit Röntgen-Kontrastmittel (KM). Anhand einer Univariat- und Multivariatanalyse haben wir überprüft, welche dieser Risikofaktoren eine signifikante Assoziation mit der AKI, der CKD über die ganze Laufzeit, der eGFR Verschlechterung ≥ 15 ml/min innerhalb des ersten Jahres nach der HSCT und der Mortalität aufwiesen. Ergebnisse. Die Inzidenz der AKI in dieser Studie lag bei 63,5 %: AKI Grad 1 - 17,62 % (55/312), der AKI Grad 2 - 25,32 % (79/312) und der AKI Grad 3 - 20,51 % (64/312). Eine CKD nach der Transplantation zeigte sich bei 203 Patienten (65,1 %). 109 Patienten (34,9 %) wiesen keine Anzeichen für eine chronische Niereninsuffizienz nach der HSCT auf. 127 (40,7 %) haben eine neue CKD nach der HSCT entwickelt, 49 Patienten (15,7 %) hatten eine CKD vor und nach der HSCT und 27 Patienten (8,7 %), die eine einmalig eingeschränkte Nierenfunktion oder Proteinurie vor der HSCT aufwiesen, haben nach der HSCT eine CKD entwickelt. Die Inzidenz der CKD Grad < 3 nach der HSCT lag bei 45,5 % (142/312 Patienten) und der CKD Grad ≥ 3 nach der HSCT bei 19,6 % (61/312 Patienten). Für die Entwicklung einer AKI nach der HSCT zeigten sich in der Multivariatanalyse eine CKD und eingeschränkte Nierenfunktion oder Proteinurie vor der HSCT, Sepsis nach HSCT, ein bildgebendes Verfahren mit einem Röntgen–KM nach HSCT und die Dauer des Aufenthalts auf der ITS als unabhängige Risikofaktoren. Für die CKD-Entwicklung nach der HSCT konnten das Alter vor und nach HSCT, die Dauer der Therapie mit CsA, die Abwesenheit einer Sepsis und die Anzahl der AKI als unabhängige Risikofaktoren identifiziert werden. Als Risikofaktoren für die Entwicklung eines eGFR–Verlustes ≥ 15 ml/min/1,73 m2 innerhalb eines Jahres nach HSCT waren aGVHD-und Sepsis-Entwicklung unabhängige Risikofaktoren. Für die Gesamtmortalität war ausschließlich die Sepsis ein unabhängiges Risiko. Schlussfolgerung. Die HSCT weist eine hohe Inzidenz der AKI, CKD und eine hohe Mortalität auf. Die Mortalitätsrate nach der HSCT ist besonders hoch in den ersten 6 Monaten. Sepsis war der einzige unabhängige Risikofaktor, der sich in der Multivariatanalyse als signifikant für die AKI, CKD, eGFR-Verlust ≥ 15 ml/min/1,73 m2 und gleichzeitig für die Mortalität erwiesen hat. Patienten mit vorbestehender CKD und eingeschränkter Nierenfunktion oder Proteinurie vor der HSCT, die sowohl nach der HSCT eine Sepsis entwickelt haben als auch länger auf der ITS geblieben sind und zusätzlich bildgebende Verfahren mit Röntgen-KM bekommen haben, zeigten sich als am meisten AKI-gefährdete Patientenpopulationen. Ältere Patienten, die nach der HSCT keine Sepsis entwickeln und damit eine längere Überlebensdauer aufgewiesen haben, eine längere Therapie mit CsA erhalten müssen und mehrere AKI entwickeln, haben ein besonders hohes Risiko für die Ausbildung einer CKD. Sepsis und aGVHD waren die Hauptrisikofaktoren für ein höheres Ausmaß einer Nierenfunktionsverschlechterung (delta-eGFR) innerhalb des ersten Jahres nach der HSCT. Insgesamt ist das Vermeiden einer septischen Komplikation nach HSCT der alles überragende Punkt sowohl für das Überleben des Patienten als auch für den Schutz seiner Nieren.:1 Einleitung 1 1.1 Hämatopoetische Stammzelltransplantation (HSCT) 1 1.1.1 Indikationen für die HSCT 1 1.1.2 Auswahl des Spenders 2 1.1.3 Stammzellgewinnung 3 1.1.4 Konditionierung – myeloablativ, nicht-myeloablativ, dosisreduziert 3 1.1.5 Neutrophiles Engraftment und Chimärismus 4 1.2 Akutes Nierenversagen – Definition und Stadieneinteilung 5 1.3 AKI nach Stammzelltransplantation 8 1.4 Assoziation der Mortalitätsrate nach der HSCT mit der AKI 9 1.5 CKD nach der HSCT 10 1.6 Chronische Nierenfunktionsverschlechterung nach HSCT (delta eGFR 11 1.7 Komplikationen nach HSCT, vermutlich assoziiert mit Nierenschädigung 12 1.7.1 Engraftment-Syndrom 12 1.7.2 Sepsis 12 1.7.3 Venenverschlusskrankheit (VOD 13 1.7.4 Akute Graft versus host disease (aGVHD) 14 1.7.5 Thrombotische Mikroangiopathie (TMA) 15 1.7.6 Chronische Graft versus host disease (cGVHD) 15 1.7.7 Calcineurininhibitor - vermittelte Nephrotoxitität 17 1.7.8 Antiinfektiva 18 1.8 Fragestellungen und Ziele 19 2 Patienten und Methoden 20 2.1 Studiendesign 20 2.2 Messparameter und Definitionen 21 2.3 Ethikvotum 24 2.4 Datenanalyse und Statistik 24 3 Ergebnisse 27 3.1 Patientenkollektiv 27 3.2 Inzidenz des akuten Nierenversagens nach der Stammzelltransplantation 32 3.3 Inzidenz der chronischen Niereninsuffizienz nach der Stammzelltransplantation 33 3.4 eGFR-Reduktion nach der HSCT 39 3.5 Inzidenz der Mortalität 40 3.6 Risikofaktoren für die Entwicklung einer AKI nach der HSCT 42 3.7 Risikofaktoren für die Entwicklung einer CKD nach der HSCT 50 3.8 Risikofaktoren für delta eGFR innerhalb des ersten Jahres nach der HSCT 58 3.9 Risikofaktoren für Mortalität 66 4 Diskussion 72 4.1 Inzidenz der AKI, der CKD und der Mortalität 72 4.2 Risikofaktoren für die Entwicklung einer AKI nach der HSCT 74 4.3 Risikofaktoren für die Entwicklung einer CKD nach der HSCT 77 4.4 Risikofaktoren für eine eGFR–Verschlechterung ≥ 15 ml/min/1,73 m2 innerhalb des ersten Jahres nach der HSCT 83 4.5 Risikofaktoren für Mortalität 85 4.6 Ausblick 88 5 Zusammenfassung 89 5.1 Zusammenfassung 89 5.2 Summary 92 6 Literaturverzeichnis 94 7 Abbildungsverzeichnis 113 8 Tabellenverzeichnis 113 9 Danksagung 116 10 Lebenslauf 117

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Die vorliegende medizinische Dissertation untersucht nicht-invasive bildgebende Verfahren wie die konventionelle Sonographie, die Acoustic radiation force impulse (ARFI)-Elastographie sowie die Transiente Elastographie (TE) zur Detektion von Komplikationen in der Frühphase nach allogener Stammzelltransplantation. Dem kurativen Therapieansatz der Stammzelltransplantation steht ein hohes Komplikationspotential gegenüber. Besonders hepatobiliär treten Graft-versus-host Erkrankungen (GvHD) sowie Gefäßkomplikationen (VOD) auf. Der bisherige diagnostische Goldstandard, die Leberbiopsie, ist als invasives Verfahren mit einer hohen Intra- und Inter-Untersucher-Variabilität sowie der geringen Repräsentativität als Screeningmethode ungeeignet. Die Elastographieverfahren ARFI und TE als nicht-invasive Alternativen ermitteln die Lebergewebesteifigkeit als Surrogatparameter fibrotischer Veränderungen und wurden bereits in zahlreichen Studien als geeignete Diagnoseverfahren für Leberfibrose und -zirrhose unterschiedlicher Ätiologie definiert. Ziel dieser prospektiven Pilotstudie war die Evaluation der genannten Methoden zur Detektion von Frühkomplikationen nach allogener Stammzelltransplantation. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sowohl die konventionelle Sonographie als auch die Transiente Elastographie pathologische Organveränderungen vor allem des hepatobiliären Systems detektieren können. Allerdings erscheinen diese Veränderungen unspezifisch. Es bestehen keine signifikanten Unterschiede zwischen Patienten mit und ohne Komplikationen. Anders bei der ARFI-Elastographie. Hier zeigten die Messwerte im linken Leberlappen signifikant höhere Werte bei Patienten mit Komplikationen. Zusammenfassend ist die ARFI-Elastographie zur Prädiktion möglicher Komplikationen nach allogener Stammzelltransplantation geeignet, sollte allerdings mit anderen diagnostischen Verfahren ergänzt werden.

Das Auftreten manifester transplantationsassoziierter thrombotischer Mikroangiopathie sowie das Auftreten leichterer, zumeist subklinischer mikroangiopathischer Veränderungen wurde in einem Kollektiv von Patienten untersucht, die zur Behandlung einer steroidrefraktären oder abhängigen akuten oder chronischen GvHD nach allogener Stammzelltransplantation eine Therapie mit extrakorporalen Photopheresen erhielten. Subklinische mikroangiopathische Schädigung wurde durch ein auf den Messwerten von Fragmentozyten, Thrombozyten sowie der LDH-Aktivität beruhendes Bewertungsschema festgestellt. Das Auftreten von ausgeprägten mikroangiopathischen Veränderungen (Schweregrad 2) ging mit einem erniedrigten Gesamtüberleben einher. Die Reduktion der Steroiddosis und die Verringerung der GvHD-Manifestationen wurden als Parameter für die Wirksamkeit der ECP analysiert. Ihre Effektivität wurde bestätigt. Trotz der nachgewiesenen Effektivität der ECP in der Kontrolle der GvHD zeigte sich eine Tendenz zur Zunahme mikroangiopathischer Veränderungen unter Therapie mit ECP, in Einzelfällen mit schwerwiegenden klinischen Konsequenzen.

Background The role of allogeneic hematopoietic cell transplantation (alloHCT) in acute myeloid leukemia (AML) with mutated IDH1/2 has not been defined. Therefore, we analyzed a large cohort of 3234 AML patients in first complete remission (CR1) undergoing alloHCT or conventional chemo-consolidation and investigated outcome in respect to IDH1/2 mutational subgroups (IDH1 R132C, R132H and IDH2 R140Q, R172K). Methods Genomic DNA was extracted from bone marrow or peripheral blood samples at diagnosis and analyzed for IDH mutations with denaturing high-performance liquid chromatography, Sanger sequencing and targeted myeloid panel next-generation sequencing, respectively. Statistical as-treated analyses were performed using R and standard statistical methods (Kruskal–Wallis test for continuous variables, Chi-square test for categorical variables, Cox regression for univariate and multivariable models), incorporating alloHCT as a time-dependent covariate. Results Among 3234 patients achieving CR1, 7.8% harbored IDH1 mutations (36% R132C and 47% R132H) and 10.9% carried IDH2 mutations (77% R140Q and 19% R172K). 852 patients underwent alloHCT in CR1. Within the alloHCT group, 6.2% had an IDH1 mutation (43.4% R132C and 41.4% R132H) and 10% were characterized by an IDH2 mutation (71.8% R140Q and 24.7% R172K). Variants IDH1 R132C and IDH2 R172K showed a significant benefit from alloHCT for OS (p = .017 and p = .049) and RFS (HR = 0.42, p = .048 and p = .009) compared with chemotherapy only. AlloHCT in IDH2 R140Q mutated AML resulted in longer RFS (HR = 0.4, p = .002). Conclusion In this large as-treated analysis, we showed that alloHCT is able to overcome the negative prognostic impact of certain IDH mutational subclasses in first-line consolidation treatment and could pending prognostic validation, provide prognostic value for AML risk stratification and therapeutic decision making.

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