AG Wuchter

Stammzellforschung

Die zelluläre Interaktion mit der Umgebung bestimmt das Schicksal humaner hämatopoetischer Stammzellen (HSC). Insbesondere die Regulation zwischen Differenzierung und Selbsterneuerung erfordert eine fein ausbalancierte Kommunikation mit der Stammzellnische im Knochenmark. Zahlreiche lösliche wie auch zelluläre Determinanten spielen dabei eine Rolle. 

Übergeordnetes Ziel dieser Arbeiten ist nicht nur ein besseres zellbiologisches Verständnis der Interaktion hämatopoetischer Stammzellen mit der Stammzellnische, sondern auch die präklinische Identifikation und Charakterisierung von Reagenzien zur Stammzell¬mobilisierung und Differenzierung. 

Im klinischen Kontext steht die Optimierung der Mobilisierung und Sammlung hämatopoetischer Stammzellen von autologen und allogenen Spendern zum Zwecke der Stammzelltransplantation im Fokus. In mehreren Arbeiten zusammen mit Kollegen der Inneren Medizin III der UMM und der Abteilung Innere Medizin V des Universitätsklinikums Heidelberg wurden Sammlungs- und Transplantationsdaten im Kontext der Hochdosis-Chemotherapie und autologen Stammzelltransplantation systematisch analysiert.

Es wurden Verfahren zum Benchmarking der Leukapherese evaluiert und weiterentwickelt, z.B. anhand einer prädiktiven Formel zur Abschätzung des Sammlungsergebnisses bei autologen und allogenen Stammzellspendern. Zudem wurde der Einsatz von Plerixafor als präemptive oder „Rescue“-Therapie bei Patienten mit nicht ausreichender Stammzell-Mobilisierung untersucht. Auch das Timing der Mobilisation, sowie die Effizienz verschiedener G-CSF-Präparate (Filgrastim, Lenograstim, Biosimiliar) wird untersucht. Ein weiteres Ziel ist die Optimierung der Stammzellprozessierung und Kryokonservierung.

1. Heuer A, Löwhagen S, Uhlig S, Hetjens S, Büttner S, Pflästerer B, Diehlmann A, Klein S, Klüter H, Bieback K, Wuchter P. Flow Cytometric Characterization of Hematopoietic Stem and Progenitor Cell Subpopulations in Autologous Peripheral Blood Stem Cell Preparations after Cryopreservation. Transfus Med Hemother. 2023 Sep 15;50(5):417-427. DOI: 10.1159/000533624 .
2. Kayser S, Schlenk RF, Steiner M, Klüter H, Wuchter P. Predicting Successful Hematopoietic Stem Cell Collection in Healthy Allogeneic Donors. Transfus Med Hemother. 2023 Jun 30;50(5):396-402. DOI: 10.1159/000531236 .
3. Wuchter P, Diehlmann A, Klüter H. Closer to nature – The role of MSCs in recreating the microenvironment of the hematopoietic stem cell niche in vitro. Transfus Med Hemother. 2022 Jan 14;49(4):258-267. DOI: 10.1159/000520932 .
4. Kriegsmann K, Wack M, Pavel P, Schmitt A, Kriegsmann M, Bruckner T, Müller-Tidow C, Wuchter P. Collection, cryostorage, transplantation and disposal of hematopoietic stem cell products. Biol Blood Marrow Transplant. 2019 Feb;25(2):382-390. DOI: 10.1016/j.bbmt.2018.09.013 .
5. Kriegsmann K, Schmitt A, Kriegsmann M, Bruckner T, Anyanwu A, Witzens-Harig M, Müller-Tidow C, Klein S, Wuchter P. Orchestration of chemomobilization and G-CSF administration for successful hematopoietic stem cell collection. Biol Blood Marrow Transplant. 2018 Jun;24(6):1281-1288. DOI: 10.1016/j.bbmt.2018.01.030 .
6. Wuchter P, Hundemer M, Schmitt A, Witzens-Harig M, Pavel P, Hillengass J, Goldschmidt H, Ho AD, Lisenko K. Performance assessment and benchmarking of autologous peripheral blood stem cell collection with two different apheresis devices. Transfus Med. 2017 Feb;27(1):36-42. DOI: 10.1111/tme.12364 .
7. Wuchter P, Saffrich R, Giselbrecht S, Nies C, Lorig H, Kolb S, Ho AD, Gottwald E. Microcavity arrays as an in vitro model system of the bone marrow niche for hematopoietic stem cells. Cell Tissue Res. 2016 Jun;364(3):573-584. DOI: 10.1007/s00441-015-2348-8 .

Hintergrund

Aphereseverfahren werden erfolgreich zur Auftrennung von antikoaguliertem Vollblut und zur Entnahme bzw. Austausch von Blutkomponenten eingesetzt. Je nach Indikationsstellung kann zwischen präparativen Aphereseverfahren zur Gewinnung und Herstellung von Blutprodukten und therapeutischen Aphereseverfahren zur Behandlung von pathophysiologisch wirksamen Blutbestandteilen unterschieden werden.

Zu den präparativen Aphereseverfahren gehören u.a. die Plasmapherese (Plasmaspende), die Thrombozytapherese (Thrombozytenspende), die Erythrozytapherese (Erythrozytenspende), die Leukozytapherese (Leukozytenspende) und die Apherese von hämatopoetischen Stamm- und Progenitorzellen (periphere Blutstammzellspende). In therapeutischer Intention werden Aphereseverfahren z.B. für die Entnahme von Leukozyten (Leukozytendepletion) bei Leukämiepatienten mit Leukostasesymptomatik (Hyperleukozytose), zum Plasmaaustausch, zum Erythrozytenaustausch oder zur extrakorporalen Photopherese eingesetzt.

Daneben wird seit einigen Jahren der Einsatz von Aphereseverfahren für diagnostische Zwecke (diagnostische Apherese) untersucht. Diagnostische Apheresen könnten u.a. für die Sammlung von zirkulierenden Tumorzellen zur Liquid Biopsy Diagnostik bei Patientinnen und Patienten mit Krebserkrankungen eingesetzt werden.

Methoden

Grundlagenforschung

Die Arbeitsgruppe translationale Aphereseforschung beschäftigt sich umfassend mit der systematischen Untersuchung und Optimierung von Aphereseprozessen.

Hierzu werden grundlagenwissenschaftliche Verfahren, wie ein eigens entwickeltes „in-vitro Apheresemodell“ verwendet, welches die Untersuchung von Aphereseprozessen unter standardisierten Bedingungen ermöglicht.

Zusätzlich zur Untersuchung von Aphereseprozessen wird an Methoden zur Aufbereitung der Aphereseprodukte (Apheresat) zu diagnostischen und therapeutischen Zwecken geforscht. Hierbei ergeben sich Schnittstellen zu den Bereichen Zell- und Gentherapie, da insbesondere Leukapheresate als Ausgangsprodukte eine zentrale Rolle im Herstellungsprozess einnehmen (z.B. Herstellung von CAR-T-Zellprodukten).

Klinische Forschung / Entwicklung neuer Aphereseverfahren

In Kooperation mit klinischen Kolleginnen und Kollegen werden Aphereseverfahren in klinischen Forschungsprojekten evaluiert. Ein Kooperationsprojekt untersucht derzeit die Sicherheit und Machbarkeit von diagnostischen Aphereseverfahren in Patientinnen und Patienten mit Krebserkrankungen (Diagnostische Apherese).

Die Weiterentwicklung bereits etablierter Aphereseverfahren wird systematisch in kontrollierten Studien untersucht. Neben der Prozess- und Produktqualität (Machbarkeit) wird mit großer Sorgfalt auf die Sicherheit des Spendervorgangs (Spendensicherheit) geachtet.

Prozess- und Qualitätsüberwachung etablierter Aphereseverfahren

Die kontinuierliche Überwachung der Prozess- und Produktqualität von Aphereseverfahren und der Sicherheit der Spendenden in der täglichen Routine bildet die Grundlage zur Entwicklung neuer Fragestellungen und ist Ausgangspunkt für Innovation und Fortschritt.

Die wissenschaftliche Auswertung und Veröffentlichung dieser Untersuchungen ist von großer Relevanz, da diese Erkenntnisse in der medizinischen Fachwelt benötigt werden, damit bestehende Richtlinien und Empfehlungen überprüft und ggf. angepasst werden können.

Aktuelle Fragestellungen und wissenschaftliche Projekte

1. Diagnostische Apherese zur Sammlung von zirkulierenden Tumorzellen für die Liquid Biopsy Diagnostik
2. Systematische Untersuchung von Thrombozytaphereseverfahren hinsichtlich Machbarkeit und Sicherheit
3. Auswertung von peripheren hämatopoetischen Stammzellapheresen

Publikationen (Auswahl)

• Blüm P, Glas C, Bieback K, Kayser S, Klüter H, Wuchter P. Impact of Preanalytical Sample Preparation on the Recovery Rate of Cryopreserved Allogeneic Hematopoietic Stem Cells. Eur J Haematol. 2026 May;116(5):604-614. DOI: 10.1111/ejh.70118 . Epub 2026 Jan 19. PMID: 41553051; PMCID: PMC13050676.
• Dill V, Blüm P, Lindemann A, Biederstädt A, Högner M, Götze KS, Bassermann F, Hildebrandt M. Comparison of two autologous hematopoietic stem cell mobilization strategies in patients with multiple myeloma: CE plus G-CSF versus G-CSF only: A single-center retrospective analysis. Transfusion. 2024 May;64(5):871-880. DOI: 10.1111/trf.17829 . Epub 2024 Apr 10. PMID: 38600674.
• Blüm P, Kayser S. Chimeric Antigen Receptor (CAR) T-Cell Therapy in Hematologic Malignancies: Clinical Implications and Limitations. Cancers (Basel). 2024 Apr 22;16(8):1599. DOI: 10.3390/cancers16081599 . PMID: 38672680; PMCID: PMC11049267.