De rol van natural killer cell-gemedieerde cytoxiciteit bij afstoting van de transplantnier.

Ondanks de ontwikkeling van krachtige immunosuppressieve therapie, blijft afstoting de meest frequente oorzaak van voortijdig verlies van een getransplanteerde nier. Dit onderstreept de noodzaak om de onderliggende mechanismen van afstoting beter te begrijpen. Het huidige paradigma maakt een onderscheid tussen T-cel gemedieerde afstoting (TCMR), verwijzend naar tubulointerstitiële ontsteking door alloreactieve T-lymfocyten, en antilichaam-gemedieerde afstoting (ABMR), verwijzend naar microvasculaire ontsteking door donorspecifieke antilichamen (HLA-DSA). Dit paradigma wordt echter door verschillende waarnemingen in twijfel getrokken.

Microvasculaire ontsteking van de transplantnier is een bijzonder uitdagend probleem, en een van de belangrijkste voorspellers voor het falen van de transplantnier. Hoewel men aanneemt dat deze histologische letsels worden uitgelokt door HLA-DSA, heeft een aanzienlijk deel van de patiënten met microvasculaire ontsteking geen circulerende HLA-DSA. Momenteel wordt microvasculaire ontsteking in afwezigheid van HLA-DSA niet erkend door de internationale Banff classificatie, waardoor dit fenotype het risico loopt een blinde vlek te worden, en verdere diagnostische en therapeutische stappen worden uitgesteld.

Dit doctoraatsproject had als doel de fenotypes en mechanismen van microvasculaire ontsteking te ontrafelen. Onze eerste betrachting was het verkrijgen van een nauwkeurige karakterisering van microvasculaire ontsteking door middel van een reeks epidemiologische en moleculaire studies. Vervolgens was ons tweede doel om nieuwe inzichten te verkrijgen in de etiologie en pathofysiologie van microvasculaire ontsteking.

In het eerste deel van dit proefschrift voerden we een kritische evaluatie uit van de veranderingen in de Banff classificatie voor antilichaam-gemedieerde afstoting, een diagnostisch instrument voor afstoting dat wereldwijd wordt gebruikt in de klinische praktijk. Wij stelden vast dat de prognostische waarde van de huidige Banff classificatie minder goed is dan bij vorige versies, en dit veroorzaakt werd door het schrappen van de tussencategorie "verdacht voor ABMR". Deze tussencategorie bestond hoofdzakelijk uit gevallen van HLA-DSA negatieve microvasculaire ontsteking. Hieruit concluderen wij dat een binaire classificatie van ABMR de heterogeniteit van deze ziekte oversimplificeert.

Vervolgens trachtten wij te verduidelijken of microvasculaire ontsteking zonder HLA-DSA als een afzonderlijke moleculaire entiteit moet worden beschouwd. Interessant genoeg waren er geen verschillen in het moleculaire landschap van HLA-DSA negatieve in vergelijking met HLA-DSA positieve microvasculaire ontsteking. Ondanks deze transcriptionele overeenkomst was de prognose na microvasculaire ontsteking slechter voor HLA-DSA positieve patiënten, wat suggereert dat de onderliggende oorzaak anders is bij HLA-DSA negatieve patiënten.

Het transcriptoom van microvasculaire ontsteking toonde een duidelijk onderscheid met andere fenotypes, wat impliceert dat moleculaire transcripten gebruikt zouden kunnen worden als diagnostisch hulpmiddel. Daarom ontwikkelden wij afzonderlijke modellen voor de voorspelling van ABMR en TCMR, hierbij gebruikmakende van zo weinig mogelijk transcripten om de implementatie in de klinische praktijk te vergemakkelijken. Een 2-genen model werd gevalideerd voor ABMR, bestaande uit PLA1A en GNLY, net als een 2-genen model voor TCMR, bestaande uit IL12RB1 en ARPC1B. Deze moleculaire scores waren niet alleen relevant voor diagnostische doeleinden, maar associeerden ook met de prognose van de transplantnier. Hierdoor konden patiënten worden geïdentificeerd die een hoger risico liepen op falen van de transplantnier, maar waarvan de biopsie niet voldeed aan alle Banff criteria voor ABMR en TCMR.

Het tweede deel van dit proefschrift was gericht op het verbeteren van ons mechanistisch inzicht in de oorzaken van microvasculaire ontsteking. Door microarray analyse en deconvolutie konden we de genexpressie en immuuncellen ophelderen die ABMR uniek onderscheiden. Er werd een specifiek verband gevonden tussen microvasculaire ontsteking en infiltratie van NK cellen, wat ook de belangrijkste voorspeller was voor falen van de transplantnier. De conclusies van deze studie plaatsten NK cellen, een voorheen ondergewaardeerd celtype in afstoting, in de voorhoede van het ABMR onderzoek, en identificeerden een potentieel therapeutisch doelwit.

Na het identificeren van een centrale rol voor NK cellen, bouwden we verder op de hypothese dat “missing self” betrokken is bij het ontstaan van microvasculaire ontsteking. Missing self is een antilichaam-onafhankelijke NK cel stimulus, en zou een deel van de HLA-DSA negatieve gevallen van microvasculaire ontsteking kunnen verklaren. Deze hypothese werd recent gesuggereerd door in vitro onderzoek en dierenproeven, maar nog niet geëvalueerd in grotere klinische cohorten. In een populatie-gebaseerde studie toonden wij aan dat missing self cumulatief het risico van microvasculaire ontsteking na niertransplantatie verhoogde, onafhankelijk van andere NK cel stimuli, zoals HLA-DSA of CMV ziekte. In combinatie met een groeiende hoeveelheid bewijsmateriaal geven deze resultaten aan dat microvasculaire ontsteking door missing self kan beschouwd worden als een unieke vorm van afstoting.

Tot slot stelden we ons tot doel om op een diepere manier te ontrafelen wat het functionele en ruimtelijke profiel is van infiltrerende immuuncellen bij afstoting. Met behulp van single cell RNA sequencing stelden we een cellulaire atlas samen van de menselijke transplantnier in stabiele en pathologische omstandigheden. Hierbij werd in gevallen van microvasculaire ontsteking een specifieke expressie vastgesteld van pro-inflammatoire signalen in CD16-positieve NK-cellen en niet-klassieke monocyten. Vanuit de cellulaire atlas werden cel-specifieke genetische kenmerken afgeleid. Deze werden gebruikt om de specifieke associaties tussen immuuncellen en afstoting te bestuderen in een onafhankelijke cohorte van biopsies. Opvallend genoeg werd hierbij een grote variatie vastgesteld in de samenstelling van infiltrerende immuuncellen bij biopsies die er nochtans gelijkaardig uitzagen onder de standaard microscoop. Aangezien het grootste deel van deze heterogeniteit onverklaard bleef, wijst onze studie op een niveau van complexiteit dat het huidige dichotome paradigma van afstoting te boven gaat. Daarom stellen wij dat het meer aangewezen zou zijn om een diagnostisch spectrum van afstoting aan te nemen, waarin erkend wordt dat verschillende alloimmune stimuli gelijktijdig kunnen optreden en de daaruit volgende activatie van immuuncellen sterk kan variëren.