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Die Therapie viraler Infektionen nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation (HSZT) stellt aufgrund der Toxizität und limitierten Wirksamkeit der zur Verfügung stehenden Virostatika nach wie vor eine große Herausforderung dar. Als attraktive Behandlungsoption bietet sich hier die Immuntherapie in Form eines adoptiven T-Zelltransfers an. Die bislang für eine klinische Anwendung zur Verfügung stehenden Protokolle dienen jedoch entweder nur der Isolation Antigen-spezifischer T-Zellen gegen einzelne Viren oder sind sehr zeitaufwendig. Der Fokus der aktuellen Forschung liegt daher auf der Entwicklung zeitsparender Protokolle und der simultanen Isolierung von Antigen-spezifischen T-Zellen gegen mehrere Viren für einen prophylaktischen Einsatz sowie zur Therapie multipler Infektionen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein für den klinischen Einsatz geeignetes, GMP-konformes und zeitsparendes Protokoll zur simultanen Isolierung und anschließenden Charakterisierung Antigen-spezifischer polyklonaler CD4+ und CD8+ T-Zellen gegen die nach allogener HSZT häufig auftretenden Viren Adenovirus (AdV), Epstein-Barr-Virus (EBV) und Cytomegalievirus (CMV) evaluiert. Als Isolationsmethode wurde der Cytokine Sekretion Assay (CSA) in Kombination mit magnetischer Anreicherung nach Antigenstimulation gewählt. Dabei war es möglich, selbst aus sehr geringen Ausgangsfrequenzen und unterschiedlicher Dominanz einzelner Spezifitäten eine simultane Isolation von Antigen-spezifischen T-Zellen gegen AdV, EBV und CMV durchzuführen. Mit der Entwicklung eines geeigneten Expansionsprotokolls wurden die angereicherten T-Zellen nach einer 14-tägigen Expansion hinsichtlich ihrer Virus-Spezifität, Polyfunktionalität und Epitopspezifität untersucht. Von sieben nach GMP-Richtlinien durchgeführten Isolationen Virus-spezifischer T-Zellen war die Anreicherung aller im Screening gefundener Spezifitäten in sechs Fällen (86%) erfolgreich. Je nach Antigen waren 3-33% der CD4+ und 7-35% der CD8+ T-Zellen polyfunktional im Sinne einer simultanen Sekretion von IFNg, TNFα und IL-2. Ebenso war es möglich, unter den isolierten Virus-spezifischen T-Zellen für alle untersuchten Spender epitopspezifische T-Zellen gegen HLA-gematchte Peptide nachzuweisen. In der Praxis hat sich die gewählte Screening-Methode – ein direkt ex vivo durchgeführtes intrazelluläres FACS auf IFNg-Produktion – leider als nicht ausreichend prädikativ erwiesen, da die geringen Frequenzen Virus-spezifischer T-Zellen zu nahe an der Nachweisgrenze liegen. Eine Isolation Virus-spezifischer T-Zellen gegen die im Screening als positiv eingestuften Spezifitäten war unter den CD4+ T-Zellen nur zu 91% (20/22) und unter den CD8+ T-Zellen nur zu 85% (22/26) möglich. Hier könnte für die Zukunft über eine dem Screening vorangehende Antigen-spezifische Expansion nachgedacht werden. In einigen Fällen war es bereits möglich, die klinische Wirksamkeit der so isolierten „Multivirus-spezifischen“ T-Zellen im Rahmen von sogenannten „individuellen Heilversuchen“ nachzuweisen. Das hier entwickelte GMP-konforme Protokoll zur simultanen Isolierung Antigen-spezifischer T-Zellen gegen AdV, EBV und CMV bietet somit eine attraktive Behandlungsoption bei viralen Infektionen nach allogener HSZT. Für einen Wirksamkeitsnachweis sollten jedoch GCP-konforme, kontrollierte klinische Studien durchgeführt werden.

Die HCMV-Infektion stellt für Patienten nach allogener Stammzelltransplantation nach wie vor eine lebensbedrohliche Erkrankung dar. Da die medikamentöse Behandlung der HCMV-Infektion mit schweren Nebenwirkungen verbunden ist und zudem immer häufiger von Virustatika-resistenten HCMV-Stämmen berichtet wird, stellt die adoptive Immuntherapie eine wichtige alternative Therapieoption dar. Die gängigen Protokolle zur Generierung HCMV-spezifischer T-Zellen verwenden vermehrungsfähige Viren oder allogene Zellkulturzusätze, die Expansion der T-Zellen dauert meist mehrere Wochen bis Monate. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Protokoll entwickelt, das die Generierung CMV-spezifischer CD4+ und CD8+ T-Zelllinien aus einer 500 ml Vollblutspende ermöglicht, unter Verwendung von ausschließlich autologen Zell- und Serumkomponenten. Nach Stimulation von Spenderlymphozyten mit verschiedenen HLA-restringierten Peptiden sowie CMV-Antigen und Anreicherung der IFN-g produzierenden Zellen mittels IFN-g secretion assay, konnte in der anschließenden Kultur innerhalb von 10 Tagen eine für einen Transfer ausreichende Menge an T-Zellen gewonnen werden. Die generierten T-Zellen waren auch nach der Expansion hochspezifisch und weiterhin vermehrungsfähig. Die CMV-spezifische Immunantwort wurde noch erweitert, indem ein neues HLA-A*0201 Peptid aus dem HCMV/IE-Antigen definiert wurde, gegen das sich ebenfalls spezifische T-Zellen generieren liessen. Im letzten Teil der Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich das erarbeitete Protokoll auch zur Generierung von EBV-spezifischen T-Zellen einsetzten lässt. Der Transfer solcher T-Zellen stellt eine wichtige Therapieoption für Patienten mit EBV-positivem Hodgkin-Lymphom dar. Die Spezifität und mögliche Alloreaktivität der generierten T-Zellen wurde zwar ex vivo mit verschiedenen Methoden bestimmt, erst in einer klinischen Studie kann aber letztlich die Wirksamkeit und Unbedenklichkeit der generierten und transferierten CD4+ und CD8+ CMV-spezifischen T-Zellen getestet werden. Das entwickelte Protokoll lässt sich dabei leicht an die erforderlichen GMP-Bedingungen anpassen, alle benötigten Reagenzien stehen in geeigneter Qualität zur Verfügung und auch entsprechende Reinräume sind vorhanden. Human cytomegalovirus (HCMV) infection still accounts for high morbidity and mortality in patients undergoing allogeneic stem cell transplantation. Because of an increasing number of reports of HCMV-isolates resistent to current standard antiviral therapy as well as the toxicity of these antiviral agents, the interest in adoptive immunotherapy as an alternative means for treatment and prevention of HCMV disease was promoted. Current protocols for generating HCMV-specific T-cells utilize live virus or allogeneic cellular and serum components and are very time consuming for ex vivo expansion. In the present thesis, a clinical scale protocol was developed for generation of combined CD4+ and CD8+ CMV-specific T-cells by utilizing autologous cellular and serum components derived from one single 500 mL blood draw. Donor lymphocytes were stimulated simultaneously with CMV-specific MHC-I peptides and CMV-antigen. Activated T-cells were isolated with the IFN-g secretion assay and could be expanded within 10 days to numbers sufficient for adoptive transfer. The generated T-cells were highly specific after isolation by efficiently lysing HCMV-infected targets and expansion and further proliferated upon restimulation with CMV-antigen. CMV-specific immune response could be further expanded by defining a new HLA-A*0201 peptide from HCMV/IE and generating specific T-cells against this epitope. The last part of this thesis shows, that the developed protocol can also be translated to EBV-specific T-cells specific for the EBV-proteins expressed by Hodgkin and Non-Hodgkin. Transfer of such T-cells can be an important therapy-option for patients with EBV-positive Hodgkin-lymphoma. Important for transferring the developed protocol to a clinical trial, the alloreactivity against third party against was evaluated, demonstrating a vast reduction in mounting such a response. Nevertheless, clinical efficacy as well toxicity of generated CD4+ and CD8+ CMV-specific T-cells will be evaluated in a clinical trial.