The role of dendritic cells (DC) in Friend retrovirus-induced immunosuppression and immunotherapeutic applications of functionalized nanoparticles

Friend murine leukemia Virus (FV) infection of immunocompetent mice is a well- established model to acquire further knowledge about viral immune suppression mechanisms, with the aim to develop therapeutics against retrovirus-induced diseases. Interestingly, BALB/c mice are infected by low doses of FV and die from FV-induced erythroleukemia, while C57/BL6 mice are infected by FV only at high viral dose, and remain persistently infected for their whole life. Due to the central role of dendritic cells (DC) in the induction of anti-viral responses, we asked for their functional role in the genotype-dependent sensitivity towards FV infection. In my PhD study I showed that bone marrow (BM)-derived DC differentiated from FV-infected BM cells obtained from FV-inoculated BALB/c (FV susceptible) and C57BL/6 (FV resistant) mice showed an increased endocytotic activity and lowered expression of MHCII and of costimulatory receptors as compared with non-infected control BMDC. FV-infected BMDC from either mouse strain were partially resistant towards stimulation-induced upregulation of MHCII and costimulators, and accordingly were poor T cell stimulators in vitro and in vivo. In addition, FV-infected BMDC displayed an altered expression profile of proinflammator cytokines and favoured Th2 polarization. Ongoing work is focussed on elucidating the functional role of proteins identified as differentially expressed in FV-infected DC in a genotype-dependent manner, which therefore may contribute to the differential course of FV infection in vivo in BALB/c versus C57BL/6 mice. So far, more than 300 proteins have been identified which are differently regulated in FV-infected vs. uninfected DC from both mouse strains. One of these proteins, S100A9, was strongly upregulated specifically in BMDC derived from FV-infected C57BL/6 BM cells. S100A9-/- mice were more sensitive towards inoculation with FV than corresponding wild type (WT) mice (both C57BL/6 background), which suggests a decisive role of this factor for anti-viral defense. In addition, FV-infected S100A9-/- BMDC showed lower motility than WT DC. The future work is aimed to further elucidate the functional importance of S100A9 for DC functions. To exploit the potential of DC for immunotherapeutic applications, in another project of this PhD study the usability of different types of functionalized nanoparticles

Einfluss subviraler Partikel des humanen Cytomegalovirus auf die Induktion der antiviralen Immunantwort

Das humane Cytomegalovirus (HCMV) ist ein opportunistischer Krankheitserreger, der insbesondere bei Patienten mit unreifem oder geschwächtem Immunsystem schwere, teilweise lebensbedrohliche Erkrankungen verursacht. Aufgrund der klinischen Relevanz wird die Entwicklung einer Impfung gegen HCMV mit großem Nachdruck verfolgt. Subvirale Partikel des HCMV, sogenannte Dense Bodies (DB), stellen eine vielversprechende Impfstoff-Grundlage dar. Die innere Struktur der Partikel besteht aus viralen Proteinen, die als dominante Antigene der zellulären Immunantwort gegen HCMV identifiziert wurden. Die äußere Hülle der Partikel entspricht der Virushülle, sie enthält die viralen Oberflächenproteine als Zielantigene der neutralisierenden Antikörper (NTAk)-Antwort in ihrer natürlichen Konformation. Die für ein Totantigen außergewöhnlich hohe Immunogenität der Partikel wurde bereits in Vorarbeiten dokumentiert. Ein Ziel dieser Arbeit war es, den molekularen Hintergrund für die herausragenden, immunogenen Eigenschaften von DB aufzuklären. Im ersten Teil der Arbeit wurde daher die Hypothese geprüft, dass DB geeignet sind, die Ausreifung und Aktivierung von dendritischen Zellen (DC) zu vermitteln und damit deren Fähigkeit zur Antigenpräsentation zu stimulieren. Derart aktivierten DC kommt eine wichtige Rolle beim Priming der T-lymphozytären Immunantwort zu. In der Tat konnte gezeigt werden, dass die Behandlung von unreifen dendritischen Zellen (iDC) mit DB zu verstärkter Expression von solchen Molekülen auf der DC-Oberfläche führt, die mit Ausreifung der Zellen verknüpft sind. Der Nachweis der verstärkten Freisetzung proinflammatorischer Zytokine belegte die Aktivierung der Zellen im Sinne einer entzündlichen Reaktion. Die erfolgreiche Stimulation von CD4 und CD8 T-Lymphozyten durch DB-behandelte DC belegte schließlich die funktionelle Relevanz der Ergebnisse. Zusammengefasst konnten in diesem Abschnitt der Arbeit die molekularen Grundlagen der adjuvanten Wirkung von DB aufgeklärt werden. rnIn einem zweiten Abschnitt wurde die NTAk-Antwort nach DB-Immunisierung näher untersucht. Der humoralen Immunantwort kommt eine entscheidende Bedeutung bei der Prävention der HCMV-Übertragung zu. Hier galt es zu prüfen, welchen Einfluss stammspezifische Unterschiede in der Expression viraler Oberflächenproteine auf die Induktion der NTAk-Antwort nach DB-Immunisierung nehmen. Im Fokus stand dabei die variable Expression des pentameren Proteinkomplexes aus den viralen Proteinen gH/gL/pUL128-UL131A. Dieser Komplex wird nur von kliniknahen HCMV-Stämmen (HCMVKlin) exprimiert und ist für deren breiten Zelltropismus verantwortlich. Der pentamere Komplex fehlte in allen bisherigen Analysen der DB-Immunogenität, die auf der Grundlage von Laborstämmen des HCMV (HCMVLab) durchgeführt worden waren. Ein erster Versuchsansatz zeigte, dass die NTAk-Antwort, die durch DB von HCMVLab (DBLab) induziert wird, auch gegen die Infektion mit HCMVKlin einen gewissen Schutz vermittelt. Dies war ein überraschender Befund, da Antikörpern gegen den pentameren Komplex eine entscheidende Rolle bei der Neutralisation von HCMVKlin zugeschrieben wurde. Die Ergebnisse zeigten jedoch, dass Antikörper gegen andere Zielstrukturen zur Neutralisation von HCMVKlin beitragen. Hieraus resultierte unmittelbar die Frage, inwieweit eine Aufnahme des pentameren Komplexes in einen DB-basierten Impfstoff überhaupt notwendig war. Um dies zu beantworten war es notwendig, DB herzustellen, die den pentameren Komplex enthielten. Hierzu wurde ein HCMVLab durch Mutagenese des 235 kpb Genoms so modifiziert, dass von dem resultierenden Stamm der pentamere Komplex exprimiert wurde. In gereinigten DB dieses Stammes konnten die Komponenten des pentameren Komplexes nachgewiesen werden. Die Seren von Tieren, die mit DB dieses neuen Stammes immunisiert wurden, zeigten in der Tat eine deutlich gesteigerte Kapazität zur Neutralisation von HCMVKlin auf verschiedenen Zielzellen. Diese Ergebnisse unterstreichen schlussendlich, dass die Expression des pentameren Komplexes einen Vorteil bei der Induktion der antiviralen NTAk-Antwort erbringt. Zusammengefasst liefern die Erkenntnisse aus dieser Arbeit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der immunogenen Wirkung von DB. Auf dieser Grundlage war es nunmehr möglich, ein Projekt zur Austestung der DB-Vakzine in einer ersten klinischen Studie zu initiieren.

Molekulare Grundlagen der Immunkontrolle des murinen Cytomegalovirus in Gegenwart viruskodierter Immunevasine

Die Kontrolle der Infektion mit dem humanen Cytomegalovirus (HCMV) wird primär durch antivirale CD8 T-Zellen vermittelt. Während der Koevolution zwischen Virus und Wirt wurden Immunevasionsmechanismen entwickelt, die direkt die Expression der Peptid-MHC-Klasse-I-Komplexe an der Zelloberfläche beeinflussen und es dem Virus ermöglichen, der Immunkontrolle des Wirtes zu entkommen. Da HCMV und das murine CMV (mCMV) zum Teil analoge Strategien zur Modulation des MHC-Klasse-I-Antigen-Präsentationswegs entwickelt haben, wurde in der vorliegenden Arbeit auf das experimentelle Modell mit mCMV zurückgegriffen. Die für die Immunevasion verantwortlichen Genprodukte m04/gp34, m06/gp48 und m152/gp40 werden aufgrund ihres regulatorischen Einflusses auf die Antigenpräsentation als vRAPs (viral regulators of antigen presentation) bezeichnet. Diese interferieren mit dem Transport Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Moleküle und reduzieren in ihrer konzertierten Wirkung die Präsentation viraler Peptide an der Zelloberfläche.rnDie Transplantation hämatopoietischer Zellen nach Immunoablation stellt eine etablierte Therapieform bei malignen hämatologischen Erkrankungen dar. Zwischen Immunoablation und der Rekonstitution des Immunsystems sind die Empfänger der transferierten Zellen stark immunsupprimiert und anfällig für eine CMV-Erkrankung bei Reaktivierung des Virus. Neben der Gabe antiviraler Medikamente ist der adoptive Transfer antiviraler CD8 T-Zellen eine vielversprechende Therapiemöglichkeit, um reaktivierende CMV zu kontrollieren, bis das körpereigene Immunsystem wieder funktionsfähig ist. Obwohl im murinen Modell sehr wohl etabliert, stellen im humanen System die eingeschränkte Wirkung und die Notwendigkeit der konsequenten Gabe hoher Zellzahlen gewisse logistische Schwierigkeiten dar, welche die Methode bisher von der klinischen Routine ausschließen.rnDas murine Modell sagte eine Rolle von IFN-γ voraus, da Depletion dieses Zytokins zu einer verminderten Schutzwirkung gegen die mCMV-Infektion führt.rnIm ersten Teil dieser Arbeit sollte ein möglicher inhibitorischer Effekt von m04 auf m152 untersucht werden, der bei der Rekombinanten Δm06W beobachtet wurde. Mit neu generierten Viren (Δm06L1+2) konnte dieser Effekt allerdings nicht bestätigt werden. Bei Δm06W fehlte jedoch eine höher N-glykosylierte Isoform des m152-Proteins. Um zu untersuchen, ob die N-Glykosylierung von m152 für seine Funktion notwendig ist, wurde ein rekombinantes Virus generiert, das in Folge einer Deletion aller 3 N-Glykosylierungssequenzen nur eine nicht-glykosylierte Isoform des m152-Proteins bilden kann. In Übereinstimmung mit der zwischenzeitlich publizierten Kristallstruktur das Komplexes von m152 und dem Liganden RAE-1 des aktivierenden NK-Zellrezeptors NKG2D konnte erstmals gezeigt werden, dass die Funktionen von m152 in der adaptiven und in der angeborenen Immunität auch von der nicht N-glykosylierten Isoform wahrgenommen werden können.rnIm zweiten Teil der Arbeit sollte mit Hilfe eines Sets an vRAP Deletionsmutanten der Einfluss von IFN γ auf die einzeln oder in Kombination exprimierten vRAPs untersucht werden. Es zeigte sich, dass Vorbehandlung der Zellen mit IFN-γ die Antigenprozessierung nach Infektion stark erhöht und die vRAPs dann nicht mehr in der Lage sind, die Präsentation aller Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Komplexe zu verhindern. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass vorher nicht-schützende CD8 T-Zellen Schutz vermitteln können, wenn das Gewebe der Rezipienten konstitutiv mit IFN-γ versorgt wird. Die zusätzliche Gabe von IFN-γ stellt daher eine vielversprechende Möglichkeit dar, den adoptiven Transfer als Therapie in der klinischen Routine einzusetzen.

Einfluss des Treg-Aktivierungsmarkers GARP auf die Differenzierung und Funktion von T-Zellen

CD4+CD25+FoxP3+ regulatorische T-Zellen (Treg) spielen eine essentielle Rolle bei der Unterdrückung von schädlichen Immunreaktionen. Da aktivierte CD4+ T-Helferzellen auch CD25 und FoxP3 exprimieren, können diese nicht als spezifische Marker zur Identifikation von Treg verwendet werden. Die Analyse der Membranproteinexpression beider Populationen führte zur Identifikation von GARP (glycoprotein A repetitions predominant) als spezifischer Marker auf aktivierten Treg. GARP bindet LAP und TGF-beta, welches für die Unterdrückung von entzündlichen T-Zellantworten von Bedeutung ist. Um die Funktion von GARP unabhängig von Treg zu untersuchen, wurde ein lösliches GARP Protein (sGARP) synthetisiert und sein Effekt auf die Aktivierung und Differenzierung von humanen T-Zellen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sGARP die Proliferation von naiven CD4+ T-Zellen supprimiert und zu einer Phosphorylierung von SMAD2/3 sowie zu der Induktion von FoxP3 führt. Zusätzlich inhibiert sGARP die Produktion von Effektorzytokinen wie IL-2 und IFN-gamma. Die Stimulation von naiven CD4+ T-Zellen mit sGARP induziert die Differenzierung zu Treg, welche in Kokultur die Aktivierung von T-Effektorzellen supprimieren. Die Wirkung war vergleichbar in naiven CD4+ und ruhenden CD4+CD45RA+ T-Zellen, konnte aber in differenzierten CD4+CD45RO+ T-Zellen nicht nachgewiesen werden. Die Induktion von FoxP3 und die Phosphorylierung von SMAD2/3 konnte durch eine Blockade des TGF-beta-Signalweges inhibiert werden. Dies lässt vermuten, dass die Funktion von sGARP zumindest teilweise von TGF-beta abhängig ist. Zusätzlich zu seiner passiven Rolle als TGF-beta-Transporter, induzierte sGARP die TGF-beta-Produktion in naiven T-Zellen und trägt so zum Mechanismus der infektiösen Toleranz bei. Des Weiteren fördert die Stimulation von sGARP in Anwesenheit von IL-6 und IL-23 die Differenzierung zu Th17 Zellen. rnNeben dem Einfluss von sGARP auf die Differenzierung von CD4+ T-Zellen, supprimiert sGARP die Proliferation und Granzyme B-Expression in CD8+ T-Zellen. rnFür die Analyse der immunmodulatorischen Funktion von sGARP in vivo wurde ein Modell einer xenogenen GvHD (graft-versus-host disease) verwendet. Der Transfer von humanen PBMC in neugeborene, immundefiziente Rag2-/-gamma-chain-/--Mäuse führt zu einer letalen GvHD, welche durch die Applikation von humanen Treg dosisabhängig unterdrückt werden kann. In diesem Modell konnte die repetitive Gabe von sGARP, ohne zusätzliche Zugabe von Treg, ebenfalls die GvHD unterdrücken. Dies lässt auf einen synergistischen Effekt von sGARP und Treg bei der Suppression inflammatorischer T-Zellantworten schließen. rnZusammengefasst lassen die Ergebnisse auf eine entscheidende Rolle von GARP in der Modulation der peripheren Toleranz folgern und zeigen sGARP als potentes Biological für die Behandlung von unerwünschten inflammatorischen Immunantworten.

Erkennung der alpha-Kette des GM-CSF-Rezeptors (CSF2RA) durch einen HLA-unabhängigen alpha:beta-T-Zellrezeptor

Aus dem tumorreaktiven T-Zellrepertoire der Melanompatientin Ma-Mel-86/INTH, bei der im Verlauf Lymphknotenmetastasen HLA-Klasse I-negativer Tumorzellen auftraten, wurden durch Stimulation mit autologen Tumorzellen CD8+ T-Zellklone isoliert und expandiert, die auf Melanomzellen der Patientin CSF2RA (engl. GM-CSF receptor alpha chain) in HLA-unabhängiger Weise erkannten. Aus einem der T-Zellklone wurde ein CSF2RA-reaktiver α:β-T-Zellrezeptor (TCR, engl. T-cell receptor) kloniert (Bezeichnung: TCR-1A.3/46). Die α-Kette des TCR enthielt die Domänen TRAV14/DV4*01, TRAJ48*01 und TRAC*01, die β-Kette die Domänen TRBV10-3*01, TRBD2*01, TRBJ2-7*01 und TRBC2*01. Durch Austausch der humanen konstanten gegen die homologen murinen Domänen wurde der TCR optimiert (Bezeichnung: cTCR-1A.3/46) und hinsichtlich seiner Expression und Funktionalität nach retroviralem Transfer in humane PBMC (engl. peripheral blood mononuclear cells) im 51Chromfreisetzungstest, im IFN-γ-ELISpot-Assay und in einem Degranulations-Assay validiert. TCR-transgene T-Zellen lysierten nicht nur spezifisch die HLA-defizienten, CSF2RA+ Melanomlinien des Modells Ma-Mel-86, sondern erkannten auch Zelllinien verschiedener Spezies nach Transfektion von CSF2RA sowie Monozyten, Granulozyten, dendritische Zellen und ein breites Spektrum hämatologischer Malignome myeloiden Ursprungs ungeachtet deren HLA-Phänotypen. Lymphatische Zellen sowie CD34+ Blutstammzellen wurden in In vitro-Untersuchungen nicht erkannt. Der Zusatz von GM-CSF zu Zellen, die CSF2RA und CSF2RB exprimierten, inhibierte die Erkennung durch TCR-transgene PBMC, während die Koexpression der α- und der ß-Kette des GM-CSF-Rezeptors alleine keinen negativen Effekt auf die Erkennung hatte. Daraus war zu schließen, dass CSF2RA präferentiell freistehend und weniger nach Integration in den heteromultimerischen GM-CSF-Rezeptor-Komplex erkannt wurde. In der zweidimensionalen Collier-de-Perles-Visualisierung der IMGT-Datenbank (engl. International immunogenetics information system) wies der CSF2RA-reaktive TCR-1A.3/46 im Vergleich zu TCR von konventionellen, HLA-restringierten T-Zellen keine Besonderheiten auf. Darüber hinaus waren auch die von den HLA-unabhängigen T-Zellen exprimierten CD8-Moleküle identisch zu den CD8-Molekülen HLA-abhängiger CTL (engl. cytotoxic T lymphocytes). Die Präsenz von CD8-Molekülen förderte die HLA-unabhängige Erkennung von CSF2RA, schien aber dafür nicht zwingend erforderlich zu sein, da Antikörper gegen CD8 die Erkennung zu ca. 65 % blockierten und TCR-transgene CD4+ T-Zellen im Vergleich zu TCR-transduzierten CD8+ T-Zellen eine deutlich verringerte, aber noch erhaltene Funktionalität aufwiesen. Es ist derzeit nicht klar, ob HLA-unabhängige T-Zellen gegen CSF2RA im peripheren Blut der Patientin vorkamen, weil sie der im Tiermodell postulierten Thymusselektion MHC-unabhängiger TCR (Tikhonova et al., Immunity 36:79, 2012) entkommen waren, oder weil ein ursprünglich gegen einen HLA-Peptid-Komplex gerichteter TCR eine HLA-unabhängige Kreuzreaktivität aufwies. CSF2RA verbessert die Glucoseutilisation in malignen Zellen, und es wurden ihm embryotrophe Eigenschaften zugeschrieben (Spielholz et al., Blood 85:973, 1995; Sjöblom et al., Biol. Reprod. 67:1817, 2002). Damit kann CSF2RA malignes Wachstum fördern und ist somit ein potentielles Zielmolekül für die Immuntherapie. Seine HLA-unabhängige Erkennung würde sowohl die HLA-Vielfalt als auch den HLA-Verlust als typische Limitationen der T-Zellimmuntherapie umgehen. Zur Überprüfung der In vivo-Spezifität des HLA-unabhängigen TCR gegen CSF2RA und damit zum Ausschluss relevanter off-tumor-/on-target- bzw. off-tumor-/off-target-Effekte ist jedoch eine Testung in einem präklinischen Tiermodell erforderlich.

Cyclosporine A Drives a Th17‐and Th2‐Mediated Posttransplant Obliterative Airway Disease

Calcineurin-inhibitor refractory bronchiolitis obliterans (BO) represents the leading cause of late graft failure after lung transplantation. T helper (Th)2 and Th17 lymphocytes have been associated with BO development. Taking advantage of a fully allogeneic trachea transplantation model in mice, we addressed the pathogenicity of Th cells in obliterative airway disease (OAD) occurring in cyclosporine A (CsA)-treated recipients. We found that CsA prevented CD8+ T cell infiltration into the graft and downregulated the Th1 response but affected neither Th2 nor Th17 responses in vivo. In secondary mixed lymphocyte cultures, CsA dramatically decreased donor-specific IFN-γ production, enhanced IL-17 production and did not affect IL-13. As CD4+ depletion efficiently prevented OAD in CsA-treated recipients, we further explored the role of Th2 and Th17 immunity in vivo. Although IL-4 and IL-17 deficient untreated mice developed an OAD comparable to wild-type recipients, a single cytokine deficiency afforded significant protection in CsA-treated recipients. In conclusion, CsA treatment unbalances T helper alloreactivity and favors Th2 and Th17 as coexisting pathways mediating chronic rejection of heterotopic tracheal allografts.

Constrained pattern of viral evolution in acute and early HCV infection limits viral plasticity

Cellular immune responses during acute Hepatitis C virus (HCV) and HIV infection are a known correlate of infection outcome. Viral adaptation to these responses via mutation(s) within CD8+ T-cell epitopes allows these viruses to subvert host immune control. This study examined HCV evolution in 21 HCV genotype 1-infected subjects to characterise the level of viral adaptation during acute and early HCV infection. Of the total mutations observed 25% were within described CD8+ T-cell epitopes or at viral adaptation sites. Most mutations were maintained into the chronic phase of HCV infection (75%). The lack of reversion of adaptations and high proportion of silent substitutions suggests that HCV has structural and functional limitations that constrain evolution. These results were compared to the pattern of viral evolution observed in 98 subjects during a similar phase in HIV infection from a previous study. In contrast to HCV, evolution during acute HIV infection is marked by high levels of amino acid change relative to silent substitutions, including a higher proportion of adaptations, likely reflecting strong and continued CD8+ T-cell pressure combined with greater plasticity of the virus. Understanding viral escape dynamics for these two viruses is important for effective T cell vaccine design.

Efalizumab-associated papular psoriasis

BACKGROUND: Efalizumab is a human anti-CD11a monoclonal antibody used in the treatment of patients with moderate to severe plaque psoriasis. Some of the patients develop new papular lesions during treatment, which are predominantly located in the flexural regions. OBSERVATION: Four patients with recalcitrant psoriasis undergoing treatment with efalizumab presented with erythematous, partly scaly papules and small plaques on previously unaffected areas after 4 to 10 weeks of efalizumab therapy. Tissue sections of biopsy specimens were stained with hematoxylin-eosin, and immunohistochemical staining was performed using monoclonal antibodies against CD3, CD4, CD8, T-cell-restricted intracellular antigen 1, granzyme B, neutrophil elastase, CD68, CD1a, CD11c, HLA-DR, CD25, CD20, and CD56. Histopathological and immunohistochemical examination of the lesions showed features consistent with psoriasis and activation of various leukocyte subtypes including T cells, dendritic cells, macrophages, and neutrophils. CONCLUSIONS: Papular eruptions appearing during efalizumab therapy represent new psoriatic lesions and could be referred to as efalizumab-associated papular psoriasis (EAPP). They usually do not necessitate termination of efalizumab therapy and may optionally be treated with topical corticosteroids. Dermatologists should be aware of these lesions and inform their patients accordingly.

Effects of HIV type-1 immune selection on susceptability to integrase inhibitor resistance

BACKGROUND: All site-specific interactions between HIV type-1 (HIV-1) subtype, human leukocyte antigen (HLA)-associated immune selection and integrase inhibitor resistance are not completely understood. We examined naturally occurring polymorphisms in HIV-1 integrase sequences from 342 antiretroviral-naive individuals from the Western Australian HIV Cohort Study and the Swiss HIV Cohort Study. METHODS: Standard bulk sequencing and sequence-based typing were used to generate integrase sequences and high-resolution HLA genotypes, respectively. Viral residues were examined with respect to drug resistance mutations and CD8(+) T-cell escape mutations. RESULTS: In both predominantly subtype B cohorts, 12 of 38 sites that mediate integrase inhibitor resistance mutations were absolutely conserved, and these included the primary resistance mutations. There were 18 codons with non-primary drug resistance-associated substitutions at rates of up to 58.8% and eight sites with alternative polymorphisms. Five viral residues were potentially subject to dual-drug and HLA-associated immune selection in which both selective pressures either drove the same amino acid substitution (codons 72, 157 and 163) or HLA alleles were associated with an alternative polymorphism that would alter the genetic barrier to resistance (codons 125 and 193). The common polymorphism T125A, which was characteristic of non-subtype B and was also associated with carriage of HLA-B*57/*5801, increased the mutational barrier to the resistance mutation T125K. CONCLUSIONS: Primary integrase inhibitor resistance mutations were not detected in the absence of drug exposure in keeping with sites of high constraint. Viral polymorphisms caused by immune selection and/or associated with non-subtype B might alter the genetic barrier to some non-primary resistance-associated mutations.

Neonatal Fc receptor expression in dendritic cells mediates protective immunity against colorectal cancer

Cancers arising in mucosal tissues account for a disproportionately large fraction of malignancies. Immunoglobulin G (IgG) and the neonatal Fc receptor for IgG (FcRn) have an important function in the mucosal immune system that we have now shown extends to the induction of CD8(+) T cell-mediated antitumor immunity. We demonstrate that FcRn within dendritic cells (DCs) was critical for homeostatic activation of mucosal CD8(+) T cells that drove protection against the development of colorectal cancers and lung metastases. FcRn-mediated tumor protection was driven by DCs activation of endogenous tumor-reactive CD8(+) T cells via the cross-presentation of IgG complexed antigens (IgG IC), as well as the induction of cytotoxicity-promoting cytokine secretion, particularly interleukin-12, both of which were independently triggered by the FcRn-IgG IC interaction in murine and human DCs. FcRn thus has a primary role within mucosal tissues in activating local immune responses that are critical for priming efficient anti-tumor immunosurveillance.

Immunology and HIV expression in skin, in vitro, and in response to ultraviolet light

HIV can enter the body through Langerhans cells, dendritic cells, and macrophages in skin mucosa, and spreads by lysis or by syncytia. Since UVL induces of HIV-LTR in transgenic mice mid in cell lines in vitro, we hypothesized that UVB may affect HIV in people and may affect HIV in T cells in relation to dose, apoptosis, and cytokine expression. To determine whether HIV is induced by UVL in humans, a clinical study of HIV+ patients with psoriasis or pruritus was conducted during six weeks of UVB phototherapy, Controls were HIV-psoriasis patients receiving UVB and HIV+ KS subjects without UVB.Blood and skin biopsy specimens were collected at baseline, weeks 2 and 6, and 4 weeks after UVL. AIDS-related skin diseases showed unique cytokine profiles in skin and serum at baseline. In patients and controls on phototherapy, we observed the following: (1) CD4+ and CD8+ T cell numbers are not significantly altered during phototherapy, (2) p24 antigen levels, and also HIV plasma levels increase in patients not on antiviral therapy, (3) HIV-RNA levels in serum or plasma. (viral load) can either increase or decrease depending on the patient's initial viral load, presence of antivirals, and skin type, (4) HIV-RNA levels in the periphery are inversely correlated to serum IL-10 and (5) HIV+ cell in skin increase after UVL at 2 weeks by RT-PCR in situ hybridization mid we negatively correlated with peripheral load. To understand the mechanisms of UVB mediated HIV transcription, we treated Jurkat T cell lines stably transfected with an HIV-LTR-luciferase plasmid only or additionally with tat-SV-40 early promoter with UVB (2 J/m2 to 200 J/m2), 50 to 200 ng/ml rhIL-10, and 10 μg/ml PHA as control. HIV promoter activity was measured by luciferase normalized to protein. Time points up to 72 hours were analyzed for HIV-LTR activation. HIV-LTR activation had the following properties: (1) requires the presence of Tat, (2) occurs at 24 hours, and (3) is UVB dose dependent. Changes in viability by MTS (3-(4,5-dimethyhhiazol-2-y1)-5-(3-carboxymethoxyphonyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium) mixed with PMS (phenazine methosulfate) solution and apoptosis by propidium iodide and annexin V using flow cytometry (FC) were seen in irradiated Jurkat cells. We determined that (1) rhIL-10 moderately decreased HIV-LTR activation if given before radiation and greatly decreases it when given after UVB, (2) HIV-LTR activation was low at doses of greater than 70 J/m2, compared to activation at 50 J/m2. (Abstract shortened by UMI.)^

Highly pathogenic adapted HIV-1 strains limit host immunity and dictate rapid disease progression.

OBJECTIVE: The study of HIV-1 rapid progressors has been limited to specific case reports. Nevertheless, identification and characterization of the viral and host factors involved in rapid progression are crucial when attempting to uncover the correlates of rapid disease outcome. DESIGN: We carried out comparative functional analyses in rapid progressors (n = 46) and standard progressors (n = 46) early after HIV-1 seroconversion (≤1 year). The viral traits tested were viral replicative capacity, co-receptor usage, and genomic variation. Host CD8 T-cell responses, humoral activity, and HLA immunogenetic markers were also determined. RESULTS: Our data demonstrate an unusual convergence of highly pathogenic HIV-1 strains in rapid progressors. Compared with standard progressors, rapid progressor viral strains show higher in-vitro replicative capacity (81.5 vs. 67.9%; P = 0.025) and greater X4/DM co-receptor usage (26.3 vs. 2.8%; P = 0.006) in early infection. Limited or absent functional HIV-1 CD8 T-cell responses and neutralizing activity were measured in rapid progressors. Moreover, the increase in common HLA allele-restricted CD8 T-cell escape mutations in rapid progressors acts as a signature of uncontrolled HIV-1 replication and early impairment of adaptive cellular responses. CONCLUSION: Our data support a dominant role for viral factors in rapid progressors. Robust HIV-1 replication and intrinsic viral properties limit host adaptive immune responses, thus driving rapid disease progression.

Investigation of IL-23 (p19, p40) and IL-23R identifies nuclear expression of IL-23 p19 as a favorable prognostic factor in colorectal cancer: a retrospective multicenter study of 675 patients.

IL-23 is a heterodimeric cytokine involved in inflammatory diseases; its role in cancer progression is controversial. Here we analyse the expression of IL-23 subunits (p40 and p19) and IL-23R in colorectal cancer with regard to disease progression, clinical-pathological and molecular aspects. Immunohistochemistry for IL-23p19, IL-23p40, IL-23R and CD8 was performed on a multi-punch tissue microarray of 195 colorectal cancers (cohort 1), matched normal tissue, adenoma and lymph node metastases. Results were compared with clinical-pathological features and CD8+ T-cell counts, then validated on two patient cohorts (cohort 2: n=341, cohort 3: n=139). Cytoplasmic/membranous expression of IL-23 (p19 and p40 subunits) and IL-23R, respectively were over-expressed in carcinomas versus adenomas and normal tissues (p<0.0001) but were reduced in lymph node metastases (p<0.0001). Nuclear IL-23p19 expression was observed in 23.1% and was associated with early TNM stage (p=0.0186), absence of venous (p=0.0124) and lymphatic invasion (p=0.01493), favorable survival (p=0.014) and absence of distant metastasis (p=0.0146; specificity: 100%). This unexpected cellular localization was confirmed by cell fractionation. The beneficial effect of nuclear IL-23p19 was restricted to tumours with CD8+ high counts. Results were validated on Cohorts 2/3. This multicenter study underlines the possible CD8(+)--dependency and beneficial effect of nuclear IL-23p19 on overall patient survival.

Accumulation of FOXP3+T-cells in the tumor microenvironment is associated with an epithelial-mesenchymal-transition-type tumor budding phenotype and is an independent prognostic factor in surgically resected pancreatic ductal adenocarcinoma.

Here we explore the role of the interplay between host immune response and epithelial-mesenchymal-transition (EMT)-Type tumor-budding on the outcome of pancreatic adenocarcinoma (PDAC).CD4+, CD8+, and FOXP3+T-cells as well as iNOS+ (M1) and CD163+- macrophages (M2) were assessed on multipunch tissue-microarrays containing 120 well-characterized PDACs, precursor lesions (PanINs) and corresponding normal tissue. Counts were normalized for the percentage of tumor/spot and associated with the clinico-pathological features, including peritumoral (PTB) and intratumoral (ITB) EMT-Type tumor-budding and outcome.Increased FOXP3+T-cell-counts and CD163-macrophages and decreased CD8+T-cell-counts were observed in PDACs compared with normal tissues and PanINs (p < 0.0001). Increased peritumoral FOXP3+T-cell-counts correlated significantly with venous invasion, distant metastasis, R1-status, high-grade ITB, PTB and independently with reduced survival. Increased intratumoral FOXP3+T-cells correlated with lymphatic invasion, N1-stage, PTB and marginally with adverse outcome. High peritumoral CD163-counts correlated with venous invasion, PTB and ITB. High intratumoral CD163-counts correlated with higher T-stage and PTB.PDAC-microenvironment displays a tumor-favoring immune-cell composition especially in the immediate environment of the tumor-buds that promotes further growth and indicates a close interaction of the immune response with the EMT-process. Increased peritumoral FOXP3+T-cell density is identified as an independent adverse prognostic factor in PDAC. Patients with phenotypically aggressive PDACs may profit from targeted immunotherapy against FOXP3.

Simultaneous induction of NKG2D and NKG2D ligand for promoting immune surveillance by IL-12 plus doxorubicin treatment

NKG2D (natural killer group 2, member D) and its ligands interaction in tumor microenvironment directs tumor infiltrating immune cells to recognize tumor cells, stimulate cytotoxic effector immune cells, and therefore eradicate tumor cells. IL-12, a cytokine produced by antigen presenting cells, has remarkable antitumor effect by activating innate and adaptive immunity. Doxorubicin, a commonly used chemotherapeutic agent also boosts the host antitumor immune response to cause tumor cell death. Our previous publication suggests that IL-12 plus doxorubicin enhances NKG2D function-dependent inhibition of tumor progression and promotes CD8+T cells infiltrating into tumors. The purpose of this study is to determine the underlying mechanism. Our study reveals a novel function of doxorubicin, which is to augment IL-12–induced NKG2D expression in CD8+T cells but not in NK or CD4+T cells. This observation was further validated by NK and CD8+T cell-depletion studies, in which only depletion of CD8+T cells abolished the expression of NKG2D in lymphocytes. The induced NKG2D expression in CD8+T cells is tightly associated with tumor-specific localization of CD8+T cells and improved antitumor efficacy. The IL-12 plus doxorubicin treatment-induced antitumor efficacy is also due to NKG2D ligand Rae-1 induction in tumors. Rae-1 induction in tumors is a long term effect in multiple tumor models, but not in normal tissues. A novel CD8+T cell direct contact dependent mechanism accounts for Rae-1 induction in vivo and in vitro, and CD80 is the receptor through which CD8+T cells interplay with tumor cells to upregulate Rae-1 on tumor cells. In summary, increased NKG2D expression in CD8+T cells in response to IL-12 plus doxorubicin was closely associated with tumor-specific localization of CD8+T cells and greater antitumor efficacy of the combined regimen than either agent alone. NKG2D ligand Rae-1 induction is triggered by the interaction of CD80 on tumor cells with tumor infiltrating CD+8 T cells.