In vivo administration of a lentiviral vaccine targets DCs and induces efficient CD8(+) T cell responses.

The present study evaluates the potential of third-generation lentivirus vectors with respect to their use as in vivo-administered T cell vaccines. We demonstrate that lentivector injection into the footpad of mice transduces DCs that appear in the draining lymph node and in the spleen. In addition, a lentivector vaccine bearing a T cell antigen induced very strong systemic antigen-specific cytotoxic T lymphocyte (CTL) responses in mice. Comparative vaccination performed in two different antigen models demonstrated that in vivo administration of lentivector was superior to transfer of transduced DCs or peptide/adjuvant vaccination in terms of both amplitude and longevity of the CTL response. Our data suggest that a decisive factor for efficient T cell priming by lentivector might be the targeting of DCs in situ and their subsequent migration to secondary lymphoid organs. The combination of performance, ease of application, and absence of pre-existing immunity in humans make lentivector-based vaccines an attractive candidate for cancer immunotherapy.

Effects of epitope modification on T cell receptor-ligand binding and antigen recognition by seven H-2Kd-restricted cytotoxic T lymphocyte clones specific for a photoreactive peptide derivative.

We tested for antigen recognition and T cell receptor (TCR)-ligand binding 12 peptide derivative variants on seven H-2Kd-restricted cytotoxic T lymphocytes (CTL) clones specific for a bifunctional photoreactive derivative of the Plasmodium berghei circumsporozoite peptide 252-260 (SYIPSAEKI). The derivative contained iodo-4-azidosalicylic acid in place of PbCS S-252 and 4-azidobenzoic acid on PbCS K-259. Selective photoactivation of the N-terminal photoreactive group allowed crosslinking to Kd molecules and photoactivation of the orthogonal group to TCR. TCR photoaffinity labeling with covalent Kd-peptide derivative complexes allowed direct assessment of TCR-ligand binding on living CTL. In most cases (over 80%) cytotoxicity (chromium release) and TCR-ligand binding differed by less than fivefold. The exceptions included (a) partial TCR agonists (8 cases), for which antigen recognition was five-tenfold less efficient than TCR-ligand binding, (b) TCR antagonists (2 cases), which were not recognized and capable of inhibiting recognition of the wild-type conjugate, (c) heteroclitic agonists (2 cases), for which antigen recognition was more efficient than TCR-ligand binding, and (d) one partial TCR agonist, which activated only Fas (C1)95), but not perforin/granzyme-mediated cytotoxicity. There was no correlation between these divergences and the avidity of TCR-ligand binding, indicating that other factors than binding avidity determine the nature of the CTL response. An unexpected and novel finding was that CD8-dependent clones clearly incline more to TCR antagonism than CD8-independent ones. As there was no correlation between CD8 dependence and the avidity of TCR-ligand binding, the possibility is suggested that CD8 plays a critical role in aberrant CTL function.

NLRC5 deficiency impairs MHC class I-dependent lymphocyte killing by cytotoxic T cells

Purpose/Objective: NLRs are intracellular proteins involved in sensing pathogen- and danger-associated molecular patterns, thereby initiating inflammatory responses or cell death. The function of the family member NLRC5 remains a matter of debate, particularly with respect to NF-jB activation, type I IFN, and MHC class I expression. Materials and methods: To study the function of this NLR in vivo, we generated Nlrc5-deficient mice. Results: We found that NLRC5 deletion led to a mild reduction in MHC class I expression on DCs and an intermediate decrease on B cells, while MHC class I levels were dramatically lowered on T, NKT, and NK cells. Nlrc5-/- lymphocytes showed decreased H-2 gene transcript abundance and, accordingly, NLRC5 was sufficient to drive MHC class I expression in a human lymphoid cell line. Moreover, endogenous NLRC5 localized to the nucleus and occupied the proximal promoter region of H-2 genes. Notably, cytotoxic T cell-mediated elimination of Nlrc5-/- lymphocytes was markedly reduced. In addition, we observed low NLRC5 expression in several murine and human lymphoid-derived tumor cell lines. Conclusions: We found that NLRC5 acts as a key transcriptional regulator of MHC class I genes, in particular in lymphocytes. Loss of NLRC5 expression represents an advantage for evading CD8+ T cellmediated elimination by downmodulation of MHCI levels * a mechanism transformed cells may take advantage of. Therefore, our data support an essential role for NLRs in directing not only innate, but also adaptive immune responses (Staehli F et al. J Immunol 2012).

Tumor targeting with newly designed biparatopic antibodies directed against two different epitopes of the carcinoembryonic antigen (CEA).

In an attempt to improve tumor targeting and tumor retention time of monoclonal antibodies (MAbs), we prepared biparatopic antibodies (BpAbs) having the capability of binding 2 different non-overlapping epitopes on the same target antigen molecule, namely, the carcinoembryonic antigen (CEA). Six BpAbs were constructed by coupling 2 different Fab' fragments from 4 different specific anti-CEA MAbs recognizing 4 CEA epitopes (Gold 1-4). Demonstration of the double paratopic binding of these antibodies for CEA was confirmed in vitro by inhibition radioimmunoassay and cross-inhibition analysis by surface plasmon resonance (SPR; BIACORE) technology. Using the latter technique, the affinity constants for CEA immobilized onto the sensor chip were found to range from 0.37 to 1.54 x 10(9) M(-1) for the 4 parental F(ab')2 fragments and from 1.88 to 10.14 x 10(9) M(-1) for the BpAbs, demonstrating the advantage of biparatopic binding over conventional F(ab')2 binding. The Ka improvement was particularly high for BpAb F6/35A7 and BpAb F6/B17 with a 9.5- and 8.1-fold increase, respectively, as compared with the parental F(ab')2. In vivo, the 6 BpAbs were compared with their 2 respective parental F(ab')2 by injection of 131I-BpAb/125I-F(ab')2 parental fragments into nude mice xenografted with the human colon carcinoma T380. Dissection 72 hr post-injection demonstrated that BpAb B17/CE25 and BpAb F6/B17 gave higher tumor uptake than that of their parental F(ab')2. This finding is particularly interesting for BpAb F6/B17, which compared favorably with the F6 F(ab')2, one of the best parental F(ab')2 fragments used in our study.

CD8+ cytotoxic T lymphocyte activation by soluble major histocompatibility complex-peptide dimers.

CD8+ cytotoxic T lymphocyte (CTL) can recognize and kill target cells that express only a few cognate major histocompatibility complex class I-peptide (pMHC) complexes. To better understand the molecular basis of this sensitive recognition process, we studied dimeric pMHC complexes containing linkers of different lengths. Although dimers containing short (10-30-A) linkers efficiently bound to and triggered intracellular calcium mobilization and phosphorylation in cloned CTL, dimers containing long linkers (> or = 80 A) did not. Based on this and on fluorescence resonance energy transfer experiments, we describe a dimeric binding mode in which two T cell receptors engage in an anti-parallel fashion two pMHC complexes facing each other with their constant domains. This binding mode allows integration of diverse low affinity interactions, which increases the overall binding and, hence, the sensitivity of antigen recognition. In proof of this, we demonstrated that pMHC dimers containing one agonist and one null ligand efficiently activate CTL, corroborating the importance of endogenous pMHC complexes in antigen recognition.

Influence of HLA-C expression level on HIV control.

A variant upstream of human leukocyte antigen C (HLA-C) shows the most significant genome-wide effect on HIV control in European Americans and is also associated with the level of HLA-C expression. We characterized the differential cell surface expression levels of all common HLA-C allotypes and tested directly for effects of HLA-C expression on outcomes of HIV infection in 5243 individuals. Increasing HLA-C expression was associated with protection against multiple outcomes independently of individual HLA allelic effects in both African and European Americans, regardless of their distinct HLA-C frequencies and linkage relationships with HLA-B and HLA-A. Higher HLA-C expression was correlated with increased likelihood of cytotoxic T lymphocyte responses and frequency of viral escape mutation. In contrast, high HLA-C expression had a deleterious effect in Crohn's disease, suggesting a broader influence of HLA expression levels in human disease.

Hes1 is a critical but context-dependent mediator of canonical Notch signaling in lymphocyte development and transformation.

Although canonical Notch signaling regulates multiple hematopoietic lineage decisions including T cell and marginal zone B cell fate specification, the downstream molecular mediators of Notch function are largely unknown. We showed here that conditional inactivation of Hes1, a well-characterized Notch target gene, in adult murine bone marrow (BM) cells severely impaired T cell development without affecting other Notch-dependent hematopoietic lineages such as marginal zone B cells. Competitive mixed BM chimeras, intrathymic transfer experiments, and in vitro culture of BM progenitors on Delta-like-expressing stromal cells further demonstrated that Hes1 is required for T cell lineage commitment, but dispensable for Notch-dependent thymocyte maturation through and beyond the beta selection checkpoint. Furthermore, our data strongly suggest that Hes1 is essential for the development and maintenance of Notch-induced T cell acute lymphoblastic leukemia. Collectively, our studies identify Hes1 as a critical but context-dependent mediator of canonical Notch signaling in the hematopoietic system.

Rôle de la molécule CD47 sur le lymphocyte T dans la régulation de la réponse immunitaire

L’importance respective des lymphocytes T régulateurs naturels générés dans le thymus ou induits en périphérie dans la régulation immunitaire et la résolution de l’inflammation est désormais bien établie. Nous avons contribué à mettre en évidence une nouvelle voie d’induction de lymphocytes T régulateurs périphériques à partir de cellules T humaines CD4+CD25- naïves et mémoires. Nous avons montré que l’engagement de la molécule ubiquitaire transmembranaire CD47 sur la cellule T par un anticorps monoclonal ou par le peptide 4N1K (peptide dérivé du domaine carboxy-terminal de la thrombospondine-1 et spécifique du site de liaison à CD47) induisait des lymphocytes T CD4+ régulateurs exerçant une fonction suppressive sur les lymphocytes T effecteurs. Les propriétés suppressives induites par la thrombospondine-1 confortent les fonctions anti-inflammatoires de cette protéine de la matrice extracellulaire. L’inhibition exercée par les lymphocytes T régulateurs induits dépend du contact intercellulaire entre les cellules T régulatrices et leurs cibles, et est indépendante du TGF-. Nos résultats démontrent également le rôle de CD47 sur le lymphocyte T CD4+ dans la réponse immunitaire spécifique de l’antigène in vivo. En effet, les souris BALB/c déficientes pour CD47 présentent un biais de la sécrétion d’anticorps et de cytokines de type Th1, alors que les souris BALB/c sont décrites comme exprimant un profil de production de cytokines de type Th2. Nos travaux mettent en évidence le rôle de CD47 dans l’inhibition du développement d’une réponse cellulaire et humorale de type Th1 in vivo, confirmant de précédentes études in vitro réalisées avec des cellules T CD4+ humaines. Nous présentons également le rôle inhibiteur de l’engagement de CD28 in vitro sur la différenciation en cellules Th17 des lymphocytes T CD4+ naïfs isolés de souris BALB/c. Le mécanisme proposé est dépendant de la production de l’IL-2 et de l’IFN- et indépendant de la présence de lymphocytes T régulateurs. Notre étude du rôle de deux molécules transmembranaires CD47 et CD28 exprimées sur la cellule T CD4+, contribue à une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans la tolérance immunologique, la résolution de l’inflammation et la différenciation des cellules T "helper" CD4+.

Réponse cellulaire pan-spécifique : analyse de la présentation d’antigènes conservés du virus de l’influenza

Les méthodes de vaccination actuelles contre l’influenza, axées sur la réponse à anticorps dirigée contre des antigènes hautement variables, nécessitent la production d’un vaccin pour chaque nouvelle souche. Le défi est maintenant de stimuler simultanément une réponse cellulaire pan-spécifique ciblant des antigènes conservés du virus, tel que la protéine de la matrice (M1) ou la nucléoprotéine (NP). Or, la présentation antigénique de ces protéines est peu définie chez l’humain. Nous avons analysé la présentation endogène par les complexes majeurs d’histocompatibilité de classes (CMH)-I et -II de M1 et de NP. Ainsi, les protéines M1 et NP ont été exprimées dans des cellules présentatrices d’antigènes (CPAs). Notamment, des épitopes de M1 et de NP endogènes peuvent être présentées par CMH-I et -II, ce qui résulte en une activation respectivement de lymphocytes T CD8+ et CD4+ précédemment isolés. Étant donné l’importance des lymphocytes T CD4+ dans la réponse cellulaire, nous avons cloné M1 ou NP en fusion avec des séquences de la protéine gp100 permettant la mobilisation vers les compartiments du CMH-II sans affecter la présentation par CMH-I. Des CPAs exprimant de façon endogène ces constructions modifiées ou sauvages ont ensuite été utilisées pour stimuler in vitro des lymphocytes T humains dont la qualité a été évaluée selon la production de cytokines et la présence de molécules de surface (ELISA ou marquage de cytokines intracellulaire). Nous avons observé une expansion de lymphocytes T CD8+ et CD4+ effecteurs spécifiques sécrétant diverses cytokines pro-inflammatoires (IFN-γ, TNF, MIP-1β) dans des proportions comparables avec une présentation par CMH-II basale ou améliorée. Cette qualité indépendante du niveau de présentation endogène par CMH-II de M1 et de NP des lymphocytes T CD4+ et CD8+ suggère que cette présentation est suffisante à court terme. En outre, la présentation endogène de M1 et NP a permis de stimuler des lymphocytes T spécifiques à des épitopes conservés du virus, tel qu’identifié à l’aide une méthode d’identification originale basée sur des segments d’ARNm, « mRNA PCR-based epitope chase (mPEC) ». Ensemble, ces nouvelles connaissances sur la présentation antigénique de M1 et de NP pourraient servir à établir de nouvelles stratégies vaccinales pan-spécifiques contre l’influenza.

Correlates of protective immunity against hepatitis C virus

Le virus de l’hépatite C (VHC) infecte ~185 millions d’individus dans le monde. Malgré le développement des nouvelles thérapies dirigées contre le VHC, on compte deux millions de nouvelles infections chaque année, en particulier dans les pays sous-développés et les populations marginalisées. Comme pour la plupart des virus à infection chronique, le développement d’un vaccin prophylactique efficace est limité par le manque de caractérisation des déterminants de la mémoire immunitaire protectrice lors des épisodes de réinfection naturelle chez les êtres humains. Le VHC représente un modèle unique au sein des virus à infection chronique pour étudier l’immunité protectrice. En effet ~30% des patients infectés par le VHC peuvent être guéris suite à un premier épisode d’infection spontanément. Dans cette thèse, nous avons étudié l’immunité protectrice contre le VHC dans une cohorte d’utilisateurs de drogues par injection qui sont à risque d’être infectés ou réinfectés. Notre hypothèse est que la majorité des patients qui ont résolu une première infection par le VHC sont protégés contre le développement d’une infection chronique s’ils sont réexposés. Cette immunité protectrice est associée à la présence des cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles qui possèdent des fréquences, magnitudes et avidités élevées. La capacité protectrice des cellules T mémoire contre les séquences variables du VHC est dépendante de la diversité et flexibilité du répertoire de leurs récepteurs de cellules T (TCR), qui reconnaissent les séquences variables des épitopes ciblés. Notre premier objectif était de définir et détailler les déterminants de l’immunité protectrice conférée par les cellules T spécifiques du VHC. Nos résultats ont montré que la protection pendant l’épisode de réinfection était associée à une augmentation de la magnitude et du spectre des réponses spécifiques par les cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles, ainsi que par l’apparition d’une population de cellules T tétramère+ CD8+ effectrices qui expriment faiblement le marqueur CD127 (CD127lo) lors du pic de la réponse. Chez les patients qui ont développé une infection chronique pendant l’épisode de réinfection, nous avons observé une expansion très limitée des cellules T CD4 et CD8. Le séquençage des épitopes ciblés par les cellules T CD8 chez ces patients qui sont non-protégés a montré que les séquences de ces épitopes sont différentes des séquences de référence qui étaient utilisées pour tous les essais immunologiques de cette étude. Le deuxième objectif était d’analyser la dynamique du répertoire des TCRs des cellules T CD8 spécifiques chez les patients protégés versus les patients non-protégés. Nos résultats ont montré que le répertoire des cellules T CD8 spécifiques est plus focalisé que chez les patients protégés. En plus, nous avons observé que les clonotypes qui forment le répertoire chez les patients protégés sont distincts de ceux chez les patients non-protégés. Ces clonotypes chez les patients protégés ont montré de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que leurs homologues chez les patients non-protégés. En conclusion, nos résultats suggèrent que la protection contre le développement d’une infection chronique pendant l’épisode de réinfection par le VHC est associée à une augmentation de la magnitude, du spectre et de la fonctionnalité des réponses des cellules T spécifiques, ainsi qu’à un répertoire des TCRs plus focalisé composé des clonotypes distincts qui possèdent de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que chez les patients non-protégés. L’homologie des séquences des souches virales entre les différents épisodes de l’infection est un déterminant majeur de l’établissement d’une protection efficace. Ces résultats ont donc des implications très importantes pour le développement d’un vaccin prophylactique contre le VHC et d’autres virus à infection chronique.

Endothelin A receptor antagonist modulates lymphocyte and eosinophil infiltration, hyperreactivity and mucus in murine asthma

Levels of endothelins are particularly high in the lung, and there is evidence that these peptides are involved in asthma. Asthma is a chronic inflammatory disease associated with lymphocyte infiltration. In the present study, we used a murine model of asthma to investigate the role of endothelins in lymphocyte and eosinophil infiltration into the airway hyperreactivity and mucus secretion. Sensitized C57B1/6 mice were treated with endothelin ET(A) receptor antagonist (BQ123) or endothelin ET(B) receptor antagonist (BQ788) 30 min before an antigen aerosol challenge. After 24 h, dose response curves to methacholine were performed in isolated lungs, FACS analysis of lymphocytes and eosinophil counts were performed in bronchoalveolar lavage fluid and mucus index was determined by histopathology. In sensitized and antigen-challenged mice there is a marked increase in the T CD(4)(+), T CD(8)(+), B220(+), T gamma delta(+) and NK1.1(+) lymphocyte subsets. Treatment with BQ123 further increased these cell populations. The number of eosinophils, airway hyperreactivity and mucus were all reduced by BQ123 treatment. The BQ788 had no significant effect on the parameters analyzed. Treatment with BQ123 reduced the endothelin concentration in lung homogenates, suggesting that endothelins exert a positive feedback on their synthesis. We show here that in murine asthma the ET(A) receptor antagonist up-regulates lymphocyte infiltration and reduces eosinophils, hyperreactivity and mucus. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Differential expression of new LTA splice variants upon lymphocyte activation

Lymphotoxin alpha (LTA) is a member of the TNF cytokine superfamily, produced principally by lymphocytes. It plays an important role in immune and inflammatory responses. Many TNF superfamily members have functionally important isoforms generated by alternative splicing but alternative splicing of LTA has never been studied. The known LTA protein is encoded by a transcript containing four exons. Here we report seven new LTA splice variants, three of them evolutionary conserved. We demonstrate their presence in cytoplasmic RNA suggesting that they could be translated into new LTA isoforms. We observed that their expression is differentially regulated upon activation of peripheral blood mononuclear cells and lymphocyte subpopulations (CD4+, CD8+, and CD19+). Our data suggest that the new LTA splice variants might play a role in the regulation of the immune response. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of Yersinia enterocolitica O:3 derivatives on B lymphocyte activation in vivo

The potential sequelae of intestinal infection with Yersinia enterocolitica include reactive arthritis, erythema nodosum, Reiter's syndrome and other autoimmune diseases. The role of the immune response in the pathogenesis of these diseases has not been fully defined, but autoimmune manifestations may be a consequence of the increase in autoantibodies as a result of polyclonal B-cell activation induced by Yersinia. We investigated the effects of Y enterocolitica 0:3 derivatives on B lymphocyte activation in vivo. Groups of five specific pathogen free (SPF) Swiss mice were inoculated with bacterial cell extract, Yersinia outermembrane proteins (Yops) or lipopolysaccharide (LPS) obtained from Y enterocolitica 0:3 and their immunoglobulin-secreting spleen cells were detected by isotype-specific protein A plaque assay. The presence of specific anti-Yersinia antibodies and autoantibodies was determined in mouse sera by ELISA. In all experiments a marked increase in the number of secretory cells of different isotypes was observed as early as the third day after inoculation. IgG and IgM anti-Yersinia antibodies were detected in the sera of all inoculated mice, and autoantibodies against myosin in the sera of those inoculated with bacterial cell extract. The sera from animals stimulated with LPS reacted with myelin, actin and laminin, while the sera from mice inoculated with Yops reacted with myelin, thyroglobulin and cardiolipin. These results suggest that SPF Swiss mice inoculated with any one of the Y enterocolitica derivatives tested exhibited polyclonal activation of B lymphocytes as a result of stimulation by various bacterial components and not only LPS stimulation.

B Lymphocyte-Induced Maturation Protein-1 Contributes to Intestinal Mucosa Homeostasis by Limiting the Number of IL-17-Producing CD4(+) T Cells

The transcription factor B lymphocyte induced maturation protein-1 (Blimp-1) plays important roles in embryonic development and immunity. Blimp-1 is required for the differentiation of plasma cells, and mice with T cell specific deletion of Blimp-1 (Blimp-1CKO mice) develop a fatal inflammatory response in the colon. Previous work demonstrated that lack of Blimp-1 in CD4(+) and CD8(+) T cells leads to intrinsic functional defects, but little is known about the functional role of Blimp-1 in regulating differentiation of Th cells in vivo and their contribution to the chronic intestinal inflammation observed in the Blimp1CKO mice. In this study, we show that Blimp-1 is required to restrain the production of the inflammatory cytokine IL-17 by Th cells in vivo. Blimp-1CKO mice have greater numbers of IL-17 producing TCR beta(+)CD4(+)cells in lymphoid organs and in the intestinal mucosa. The increase in IL-17 producing cells was not restored to normal levels in wild-type and Blimp-1CKO mixed bone marrow chimeric mice, suggesting an intrinsic role for Blimp-1 in constraining the production of IL-17 in vivo. The observation that Blimp-1 deficient CD4(+) T cells are more prone to differentiate into IL-17(+)/IFN-gamma(+) cells and cause severe colitis when transferred to Rag1-deficient mice provides further evidence that Blimp-1 represses IL-17 production. Analysis of Blimp-1 expression at the single cell level during Th differentiation reveals that Blimp-1 expression is induced in Th1 and Th2 but repressed by TGF-beta in Th17 cells. Collectively, the results described here establish a new role for Blimp-1 in regulating IL-17 production in vivo. The Journal of Immunology, 2012,189: 5682-5693.