Establishment of a PCR-method used for chimerism analysis

Neben Infektionen und Graft-versus-Host-Reaktionen nach allogener Stammzelltransplantation, stellen das Rezidiv der Grunderkrankungen und die Transplantatabstoßung die schwerwiegendsten Probleme bei diesem Patientenklientel dar. Um jene frühzeitig zu erkennen, werden Chimärismusanalysen eingesetzt, mit deren Hilfe das Auftauchen kleinster Mengen an Empfängerknochenmarkszellen im peripheren Blut nachgewiesen werden können. Hierfür stehen verschiedene Möglichkeiten mit unterschiedlichen Sensitivitäten und Anwendungsbereichen zur Verfügung, wie die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), die Amplifikation von short tandem repeats (STR) mittels Polymerasekettenreaktion (PCR) und die allelspezifische quantitative Real-time-PCR (qRT-PCR) mittels TaqMan, um die es in dieser Arbeit geht. Mit Hilfe von speziellen Zielsequenzen auf unterschiedlichen Allelen, die Alizadeh et al. 2002 veröffentlichten, kann in der qRT-PCR bereits eine von 1000 Zellen nachgewiesen werden und somit zu einem frühen Zeitpunkt ein mögliches Rezidiv oder eine Abstoßung erkannt werden. In dieser Arbeit wurden für die beschriebenen Allele und das SRY-Gen Standardreihen mit unterschiedlichen Konzentrationsstufen erstellt, mit Hilfe derer man die Ergebnisse der PCR aus Patientenproben einordnen und den Chimärismus berechnen konnte. Eine zusätzliche Kalibrierung der Proben wurde mit Standardreihen vorbestimmter Konzentrationsstufen des Housekeeping-Gens HCK durchgeführt, das auch bei der Auswertung der Patientenproben zum Einsatz kam. Somit war es im Rahmen der Etablierung der PCR an der Uniklinik Würzburg möglich, in dieser Arbeit 395 Proben zu bestimmen, von denen 127 Proben von 26 Patienten ausgewertet und mit extern ermittelten STR-PCR-Ergebnissen verglichen werden konnten. Die hieraus gewonnenen Daten wurden mit den von Alizadehet al.[59] veröffentlichten Daten verglichen bezüglich der Anwendbarkeit der allelspezifischen PCR auf das Patientenkollektiv der Uniklinik Würzburg und der Auswertung ihrer Sensitivität sowie klinischen Verwendbarkeit. 50 Um die ermittelten Chimärismen in einen klinischen Zusammenhang zu stellen, erfolgte die Zuordnung zu vier Gruppen mit verschiedenen Prozentspannen, bei denen unterschiedliche Szenarien in der klinischen Bewertung durchgespielt wurden. Die Schwächen der etablierten PCR bestanden vor allem darin, dass 12,5% der Proben dieser Methode nicht zugänglich waren und angenommen werden muss, dass der Assay z.T. zu sensitiv war. Gerade in einem Bereich von > 5%igen Chimärismen stimmten die erhobenen Daten nicht mehr mit den Kontrollen überein, sondern gaben möglicherweise falsch hohe Chimärismen an. Fehlende prospektive Daten machten es nicht möglich, in der Arbeit unstimmige Werte durch Beobachtung des weiteren klinischen Verlaufs auf ihre Richtigkeit zu prüfen. Für die weitere Bewertung des Assays wäre es wichtig, dies in zukünftige Untersuchungen mit einzubeziehen.The most common complications after hematopoetic stemcell transplantation are replapse of the malignant disease, rejection of the transplant, infections and graft-versus-host-disease. Therefore the development and use of chimerism analysis is a major component of the management after stem cell transplantation to detect even smallest ammounts of recipient cells in the peripheral blood. There are different possibilities to detect the chimerism status. FISH (fluorescent-in-situ hybridisation), amplification of short tandem repeats by PCR (STR-PCR) or allele specific quantitative real-time-PCR (qRT-PCR) with TaqMan can be used. In the presented thesis qRT-PCR was evaluated in a 80 patient cohort. Based on specific sequence polymorphisms in 11 different alleles, Alizadeh et al. published a RT-PCR-based assay in 2002, which is able to detect 1 of 1000 chimeric cells. According to this assay, an earlier detection of relapse or rejection seems possible than before. The published alleles from Alizadeh and the SRY-gene were used for developing different dilution series to calculate the chimerism status of patient blood samples. An additional calibration was realized by using dilution series of the housekeeping gene HCK, which was also necessary for the calculation of the chimerism value of the samples. In this thesis 395 samples from patients treated at the university hospital Würzburg, were tested and 127 samples from 26 patients were evaluated and compared with external data of STR-PCR. The sensitivity of the presented assay and its clinical use were compared to the assay and data published by Alizadeh et al. . Four groups of differentially ranges of chimerism were established to classify the results in the clinical context. 12,5 % of the samples were not analyzed because of identical alleles between donor and recipient. In addition, the samples with chimerism status greater than > 5 % weren’t able to compare with external data because the values were so different from the STR-PCR ones