Search

Renal transplantation is a preferred choice of treatment for patients who have lost their kidney function due to end-stage renal disease (ESRD). Transplantations in Finland have been centralized to Helsinki University Hospital for both paediatric and adult patients. The results of the kidney transplantation program in Finland have improved over the years and are now excellent, with a one-year graft survival of over 90 %. The major improvements concern short-term problems, and the main challenge today is chronic rejection and long-term survival. The key to further improvements is prevention of chronic rejection and the adequate level of immunosuppression. This thesis was designed to study the prevalence of human leukocyte antigen (HLA) antibodies and to evaluate the relevance of identified donor-specific antibodies (DSA) in the graft outcome. The focus was on graft function, as assessed by the glomerular filtration rate (GFR) and occurrence of delayed graft function (DGF). Another goal for this study was to evaluate various techniques for measuring the immunisation status of a patient and the sensitivity and specificity of different crossmatch techniques with the aim of developing practices in histocompatibility testing. Several cohorts were used in this study. HLA allele frequency, haplotype and panel reactive antibody (PRA) calculations included the data provided by the Finnish Bone Marrow Donor Registry (19807 individuals) and the Finnish Cord Blood Bank (2699 individuals). In addition, 30 immunised patients were included. A total of 235 patients waiting for kidney transplant and 40 deceased donors were used in the prediction of crossmatch outcome. Retrospective clinical studies included 123 pediatric and 771 adult kidney transplant patients. In our study of the Finnish population, a limited amount of allelic diversity was found. For many HLA antigens, practically only one allele is identified. For example, it is extremely unlikely that A3, A11 and A24 are found to be alleles other than A*03:01, A*11:01 or A*24:02, respectively. Also, the most common Finnish HLA haplotypes have very high frequencies when compared to other populations and some haplotypes are unique to the Finnish population. In virtual PRA, HLA antibodies identified against all potential donors were assessed and reported as a PRA% value. This value describes the percentage of donors that present antigens that the patient is immunised against. Due to the uniqueness of the Finnish HLA composition, the use of a calculated population-specific PRA provides a more accurate and reliable estimate of the level of immunisation against available donors Three different crossmatch methods were compared against virtual crossmatch (VXM) results. The flow cytometric crossmatch (FCXM) and Luminex crossmatch (LXM) proved to be the most accurate methods according to the receiver operating characteristic (ROC) analysis, with area under curve (AUC) values of 0.861 and 0.805, respectively. The performance of the complement-mediated lymphocytotoxicity crossmatch (CDCXM) was not as good (AUC: 0.724). There was no clear correlation between the serum samples providing false positive and negative results in each crossmatch technique, which indicates that the main reason for the differences is that each method identifies a different type of antibodies. In the pediatric cohort, HLA antibodies were detected in half of the samples. During the follow-up, one third of the patients presented antibodies against the transplanted kidney. We did not find any association between DSA and poor GFR at the time of sampling or later during the follow-up. In the adult cohort one third (265/771) of the patients were immunised. DSA was detected in 13% (103/771) of the patients at the time of transplantation, even with a negative CDCXM. DGF was more common in patients with DSA than in non-immunised patients (48% and 26%, respectively). DSA against all loci contributed a risk for DGF, but DRB1 seemed to provide the highest relative risk (RR) individually (RR 2.4). Also, the number of DSA and the strength of DSA as measured by cumulative mean fluorescence intensity were significant factors. Munuaisensiirto on hoitomuoto potilaille, joiden omat munuaiset ovat menettäneet toimintakykynsä. Sekä aikuispotilaiden että lapsipotilaiden elinsiirtotoiminta on suomessa keskitetty Helsinkiin. Munuaisensiirtojen tulokset ovat parantuneet ja siirrännäisistä yli 90 % toimii edelleen vuoden kuluttua siirrosta. Etenkin varhaisvaiheen ongelmien hoito on kehittynyt ja tämän päivän haasteet liittyvät erityisesti krooniseen hyljintään ja siirrännäisen pitkäaikaisennusteen parantamiseen. Jotta munuaisensiirtojen tulokset voisivat parantua entisestään, tulisi kiinnittää huomiota kroonisen rejektion varhaiseen tunnistamiseen ja riittävän immunosupression ylläpitämiseen. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli tutkia siirrännäiseen kohdistuvien HLA vasta-aineiden (DSA) vaikutusta munuaisensiirron ennusteeseen. Tutkimuksessa munuaisen toimintaa mitattiin munuaissuodoksella ja siirrännäisen viivästyneellä käynnistymisellä. Työssä vertailtiin myös useita potilaan immunisaatiotason mittaamiseen käytettäviä tutkimusmenetelmiä ja pyrittiin määrittämään DSA:lle raja-arvot, jotka ennustavat valkosolujen sopivuuskokeiden tuloksia. Tavoitteena oli kehittää elinsiirtoihin liittyvien kudossopeutuvuustutkimusten käytäntöjä. Kussakin väitöskirjatutkimuksen osatyössä käytettiin omaa tutkimusaineistoaan. Suomen Kantasolurekisterin (19807 liittyjää) ja Istukkaveripalvelun rekisterin (2699) luovuttajien HLA tietoja käytettiin HLA alleelifrekvenssien ja haplotyyppien määrittämiseen. 30 immunisoituneen potilaan vasta-ainetietoja käytettiin laskennallisen PRA:n määrittämiseen. Laboratoriotekniikoita vertailevassa osatyössä oli mukana 235 elinsiirtoa odottavaa potilasta ja 40 luovuttajaehdokasta. Munuaissiirteen ennusteeseen liittyvissä osatöissä oli mukana 123 lapsipotilasta ja 771 aikuispotilasta. Suomalaisessa väestössä havaittiin rajallinen määrä HLA-alleeleita. Yleisimmillä Suomalaisilla HLA-yhdistelmillä eli haplotyypeillä on hyvin korkea esiintyvyys verrattuna muihin väestöihin ja monet haplotyypeistä ovat väestöllemme omaleimaisia. Väestön HLA-jakauman perusteella voidaan määrittää laskennallinen PRA, joka kuvaa potilaan immunisaation tasoa suhteutettuna Suomalaiseen luovuttajajoukkoon. Elinsiirtoa odottavalle potilaalle pyritään löytämään kudostyypiltään sopiva luovuttaja, jota vastaan potilas ei ole immunisoitunut. Todennäköisyys sopivan siirrännäisen löytymiseen voidaan määrittää vertaamalla potilaan HLA-vasta-aineita luovuttajajoukon HLA-tekijöihin. Menetelmävertailussa havaittiin, että virtaussytometrinen- (FCXM) ja Luminex- (LXM) sopivuuskoe korreloivat parhaiten DSA-tulosten kanssa. Sytotoksinen sopivuuskoe yhdistettynä virtuaaliseen sopivuuskokeeseen kuitenkin antaa mahdollisuuden riskiarviointiin ja merkittävästi vähentää siirtoon liittyviä komplikaatioita. Lapsipotilailla tehdyssä tutkimuksessa puolessa tutkituista näytteistä todettiin HLA-vasta-aineita. Siirron jälkeisenä seuranta-aikana kolmanneksella potilaista todettiin HLA-vasta-aineita siirrännäistä kohtaan. Löydökset eivät kuitenkaan ennustaneet munuaissuodoksella mitattua munuaisen toimintakykyä. Aikuispotilailla tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että kolmannes potilaista oli immunisoitunut ennen munuaisensiirtoa ja 13 %:lla vasta-aineet kohdistuivat siirrännäiseen. Näillä potilailla siirrännäisen käynnistymisen viivästyminen onkin kaksi kertaa todennäköisempää.

New blood cells are continuously provided by self-renewing multipotent hematopoietic stem cells (HSC). The capacity of HSCs to regenerate the hematopoietic system is utilized in the treatment of patients with hematological malignancies. HSCs can be enriched using an antibody-based recognition of CD34 or CD133 glycoproteins on the cell surface. The CD133+ and CD34+ cells may have partly different roles in hematopoiesis. Furthermore, each cell has a glycome typical for that cell type. Knowledge of HSC glycobiology can be used to design therapeutic cells with improved cell proliferation or homing properties. The present studies characterize the global gene expression profile of human cord blood-derived CD133+ and CD34+ cells, and demonstrate the differences between CD133+ and CD34+ cell populations that may have an impact in transplantation when CD133+ and CD34+ selected cells are used. In addition, these studies unravel the glycome profile of primitive hematopoietic cells and reveal the transcriptional regulation of N-glycan biosynthesis in CD133+ and CD34+ cells. The gene expression profile of CD133+ cells represents 690 differentially expressed transcripts between CD133+ cells and CD133- cells. CD34+ cells have 620 transcripts differentially expressed when compared to CD34- cells. The integrated CD133+/CD34+ cell gene expression profiles proffer novel transcripts to specify HSCs. Furthermore, the differences between the gene expression profiles of CD133+ and CD34+ cells indicate differences in the transcriptional regulation of CD133+ and CD34+ cells. CD133+ cells express a lower number of hematopoietic lineage differentiation marker genes than CD34+ cells. The expression profiles suggest a more primitive nature of CD133+ cells. Moreover, CD133+ cells have characteristic glycome that differ from the glycome of CD133- cells. High mannose-type and biantennary complex-type N-glycans are enriched in CD133+ cells. N-glycosylation-related gene expression pattern of CD133+ cells identify the key genes regulating the CD133+ cell-specific glycosylation including the overexpression of MGAT2 and underexpression of MGAT4. The putative role of MAN1C1 in the increase of unprocessed high mannose-type N-glycans in CD133+ cells is also discussed. These studies provide new information on the characteristics of HSCs. Improved understanding of HSC biology can be used to design therapeutic cells with improved cell proliferation and homing properties. As a result, HSC engineering could further their clinical use. Veren kantasolut ja niistä muodostuvat esisolut vastaavat miljoonien uusien veri- ja immuunisolujen tuotosta päivittäin. Luuytimestä ja istukkaverestä saatavia kantasoluja käytetään pahalaatuisten veritautien hoidossa. Istukkaverisiirre on hyvä vaihtoehto potilaalle, jolle ei ole kudostyypiltään sopivaa luuydinluovuttajaa tarjolla. Siirteen kannalta tärkeiden solujen biologian tunteminen auttaa kehittämään menetelmiä, joilla voidaan parantaa siirrettyjen solujen hakeutumista potilaan luuytimeen ja nopeuttaa veren uudelleen muodostusta. Tällä tavoin voidaan parantaa nykyisiä hoitotuloksia ja löytää veren kantasoluille uusia terapeuttisia käyttösovelluksia. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin veren kantasoluja runsaasti sisältäviä CD133+ ja CD34+ solupopulaatioita. Geeniekspressioprofiloinnin avulla määritettiin, mitkä geneettiset säätelytekijät ovat ominaisia CD133+ ja CD34+ soluille verrattuna muihin verisoluihin, sekä miten CD133+ ja CD34+ solujen geneettinen säätely eroaa toisistaan. Lisäksi työssä selvitettiin solun pintaproteiineihin liittyneitä sokerirakenteita CD133+ solujen ja kypsien verisolujen välillä. Sokerirakenteilla on merkittävä rooli niin solujen keskinäisessä kuin solun ja sen ympäristön välisessä vuorovaikutuksessa. Tutkimuksessa saatiin merkittävää uutta tietoa istukkaveren CD133+ ja CD34+ soluista. Solujen geeniekspressioprofiilit olivat erilaisia ja soluille ominainen geeniekspressio liittyi erilaisten biologisten prosessien ylläpitoon. Tällä saattaa olla merkitystä käytettäessä näitä soluja potilaiden hoidossa. Eroa nähtiin erityisesti solujen tarttumisominaisuuksia, erilaistumista ja solujen jakautumista säätelevien geenien ekspressiossa. Lisäksi CD133+ solujen geeniekspressioprofiili antoi viitteitä siitä, että CD133+ solut ovat CD34+ soluja primitiivisempiä, ja niillä saattaa siten olla parempi kyky muodostaa erilaisia verisoluja. Tässä tutkimuksessa kuvattiin CD133+ soluille tyypillinen sokerirakenneprofiili. CD133+ soluissa nähtiin enemmän muokkaamattomia ja kaksihaaraisia sokerirakenteita, kun taas monihaaraiset sokerirakenteet olivat yleisempiä CD133- soluissa. Sokerirakenne- ja geeniekspressioprofiilin vertailu mahdollisti CD133+ soluille ominaisia sokerirakenteita säätelevien geenien tunnistamisen. CD133+ soluille ominaiset sokerirakenteet saattavat tarjota uusia mahdollisuuksia varhaisten veren solujen tunnistamiseen ja eristämiseen. Lisäksi sokerirakenteiden muokkauksella voidaan pyrkiä parantamaan veren kantasolujen kulkeutumista ja asettumista potilaan luuytimeen tai hakeutumista muuhun kohdekudokseen.