Altered expression of the costimulatory molecules CD80, CD86, CD152, PD-1 and ICOS on T-cells from paracoccidioidomycosis patients: Lack of correlation with T-cell hyporesponsiveness

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

“Estudio de los mecanismos moleculares involucrados en la inmunosupresión observada durante la infección con Trypanosoma cruzi: Rol de la vía PD-1/PD1-L y E3 ubiquitina ligasas”.

Trypanosoma cruzi es el agente causal de la enfermedad de Chagas, un problema de salud importante en América Latina, así como también en América Central, ya que causa infección crónica afectando a millones de personas [1]. Durante esta enfermedad se han descripto varias alteraciones de la respuesta inmune, entre ellas una severa inmunosupresión durante la etapa aguda de la infección, tanto en humanos como en ratones. Células T provenientes de ratones infectados activadas in vitro, muestran reducción en la respuesta proliferativa a mitógenos, característica de un estado de inmunosupresión [2-4]. La falla del sistema inmune durante estadios tempranos de la infección probablemente colabore con la diseminación y el establecimiento del parásito. Un gran número de estudios se han focalizado en la identificación de mecanismos moleculares responsables del fenómeno de inmunosupresión, entre los mecanismos citados se ha demostrado presencia de células supresoras [5-9], factores inmunosupresores presentes en el parásito [2, 3, 10-13], producción excesiva de óxido nítrico [14], disminuida producción de IL-2 y reducida expresión del receptor de IL2 en células de bazo de animales infectados [9, 15-17]. Muchos de estos mecanismos han sido exhaustivamente investigados, sin embargo no está del todo claro si existen mecanismos adicionales involucrados en la inmunosupresión de la célula T. Adicionalmente, en los últimos años nuevas moléculas que median la regulación negativa de la célula T, entre las cuales están PD-1/PD1-L [18], arginasa [19] y E3 ubiquitina ligasas [20-22], han sido reportadas durante inmunosupresión en diversas infecciones.

In situ X-ray studies of crotyl alcohol selective oxidation over Au/Pd(1 1 1) surface alloys

The selective oxidation of crotyl alcohol to crotonaldehyde over ultrathin Au overlayers on Pd(1 1 1) and Au/Pd(1 1 1) surface alloys has been investigated by time-resolved X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and mass spectrometry. Pure gold is catalytically inert towards crotyl alcohol which undergoes reversible adsorption. In contrast, thermal processing of a 3.9 monolayer (ML) gold overlayer allows access to a range of AuPd surface alloy compositions, which are extremely selective towards crotonaldehyde production, and greatly reduce the extent of hydrocarbon decomposition and eventual carbon laydown compared with base Pd(1 1 1). XPS and CO titrations suggest that palladium-rich surface alloys offer the optimal balance between alcohol oxidative dehydrogenation activity while minimising competitive decomposition pathways, and that Pd monomers are not the active surface ensemble for such selox chemistry over AuPd alloys. Crown Copyright © 2008.

Clinical impact of programmed cell death ligand 1 expression in colorectal cancer

BACKGROUND Programmed cell death 1 (PD-1) receptor triggering by PD ligand 1 (PD-L1) inhibits T cell activation. PD-L1 expression was detected in different malignancies and associated with poor prognosis. Therapeutic antibodies inhibiting PD-1/PD-L1 interaction have been developed. MATERIALS AND METHODS A tissue microarray (n=1491) including healthy colon mucosa and clinically annotated colorectal cancer (CRC) specimens was stained with two PD-L1 specific antibody preparations. Surgically excised CRC specimens were enzymatically digested and analysed for cluster of differentiation 8 (CD8) and PD-1 expression. RESULTS Strong PD-L1 expression was observed in 37% of mismatch repair (MMR)-proficient and in 29% of MMR-deficient CRC. In MMR-proficient CRC strong PD-L1 expression correlated with infiltration by CD8(+) lymphocytes (P=0.0001) which did not express PD-1. In univariate analysis, strong PD-L1 expression in MMR-proficient CRC was significantly associated with early T stage, absence of lymph node metastases, lower tumour grade, absence of vascular invasion and significantly improved survival in training (P=0.0001) and validation (P=0.03) sets. A similar trend (P=0.052) was also detectable in multivariate analysis including age, sex, T stage, N stage, tumour grade, vascular invasion, invasive margin and MMR status. Interestingly, programmed death receptor ligand 1 (PDL-1) and interferon (IFN)-γ gene expression, as detected by quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) in fresh frozen CRC specimens (n=42) were found to be significantly associated (r=0.33, P=0.03). CONCLUSION PD-L1 expression is paradoxically associated with improved survival in MMR-proficient CRC.

The prognostic significance of PD-L1 in bladder cancer

Immunotherapy is a promising strategy for the treatment of various types of cancer. An antibody that targets programmed death ligand-1 (PD-L1) pathway has been shown to be active towards various types of cancer, including melanoma and lung cancer. MPDL3280A, an anti‑PD-L1 antibody, has shown clear clinical activity in PD-L1-overexpressing bladder cancer with an objective response rate of 40-50%, resulting in a breakthrough therapy designation granted by FDA. These events pronounce the importance of targeting the PD-L1 pathway in the treatment of bladder cancer. In the present study, we investigated the prognostic significance of the expression of three genes in the PD-L1 pathway, including PD-L1, B7.1 and PD-1, in three independent bladder cancer datasets in the Gene Expression Omnibus database. PD-L1, B7.1 and PD-1 were significantly associated with clinicopathological parameters indicative of a more aggressive phenotype of bladder cancer, such as a more advanced stage and a higher tumor grade. In addition, a high level expression of PD-L1 was associated with reduced patient survival. Of note, the combination of PD-L1 and B7.1 expression, but not other combinations of the three genes, were also able to predict patient survival. Our findings support the development of anti-PD-L1, which blocks PD-L1-PD-1 and B7.1-PD-L1 interactions, in treatment of bladder cancer. The observations were consistent in the three independent bladder cancer datasets consisting of a total of 695 human bladder specimens. The datasets were then assessed and it was found that the expression levels of the chemokine CC-motif ligand (CCL), CCL3, CCL8 and CCL18, were correlated with the PD-L1 expression level, while ADAMTS13 was differentially expressed in patients with a different survival status (alive or deceased). Additional investigations are required to elucidate the role of these genes in the PD-L1-mediated immune system suppression and bladder cancer progression. In conclusion, findings of this study suggested that PD-L1 is an important prognostic marker and a therapeutic target for bladder cancer.

Exploration fonctionnelle des réponses cellulaires T CD4+ et CD8+ dans l’infection par le VIH-1

L’infection par le VIH-1 est caractérisée par une déplétion progressive des cellules T CD4+ ainsi que par un dysfonctionnement des cellules T qui, en l’absence de traitements anti-rétroviraux, conduit inéluctablement à la progression de la maladie vers le stade SIDA. Certains des mécanismes impliqués dans ce dysfonctionnement de la réponse cellulaire T ont été élucidés et ont révélé un rôle important de la molécule PD-1 dans l’exhaustion des cellules T en phase chronique de l’infection. En effet, des niveaux élevés de PD-1 ont été associés à une charge virale élevée ainsi qu’à une diminution de la production de cytokines et de la capacité de proliférer des cellules T spécifiques du virus. De plus, bloquer in vitro l’interaction de PD-1 avec son ligand PD-L1 en utilisant un anticorps bloquant rétabli la fonction de ces cellules. De façon intéressante, notre groupe ainsi que d’autres équipes, ont montré que l’expression de PD-1 était non seulement augmentée sur les cellules spécifiques de l’antigène mais aussi sur les cellules T totales. Cependant, peu de choses sont connues quant à l’impact de l’expression de PD-1 sur le renouvellement et la différenciation des cellules T qui expriment PD-1, et ce au cours de l’infection. L’expression de PD-1 n’a notamment pas été étudiée en phase aigue de l’infection. Nous montrons clairement que, aussi bien chez les individus en phase aigue qu’en phase chronique de l’infection, l’expression de PD-1 est augmentée sur toutes les sous-populations T, y compris les cellules naïves. Nous avons également mis en relief une distribution anormale des sous-populations T, ces cellules ayant un phénotype plus différencié, et ce à tous les stades de la maladie. Dans cette thèse, nous discutons le rôle possible de PD-1 dans l’homéostasie des cellules T chez les individus infectés par le VIH-1. En étudiant la transition de la phase aigue à la phase chronique de l’infection, nous avons trouvé que les sous-populations T CD8+ des individus récemment infectés exprimaient moins de PD-1 que celles des individus à un stade plus avancé de la maladie. Ces niveaux plus élevés de PD-1 sur les cellules T CD8+ en phase chronique sont associés à des niveaux réduits de prolifération in vivo – comme mesuré par l’expression de Ki67 – suggérant que l’expression de PD-1 est partiellement impliquée dans cette perte de fonction des cellules T CD8+. De plus, les cellules naïves s’accumulent en fréquence lors de la transition de la phase aigue à la phase chronique de l’infection. Considérant que les cellules naïves expriment déjà des hauts niveaux de PD-1, nous avons émis l’hypothèse que l’activation initiale des cellules T chez les individus chroniquement infectés est affectée. En résumé, nous proposons un modèle où des hauts niveaux d’expression de PD-1 sont associés à (1) un dysfonctionnement de la réponse cellulaire T CD8+ et (2) un défaut d’activation des cellules naïves ce qui contribue non seulement à la progression de la maladie mais aussi ce qui va limiter l’efficacité de potentiels vaccins dans l’infection par le VIH-1 en empêchant toute nouvelle réponse d’être initiée. Afin de mieux disséquer la réponse immunitaire mise en place lors d’une infection comme celle du VIH-1, nous avons développé un outil qui permet de détecter les cellules T CD4+ i.e. des tétramères de CMH de classe II. Ces réactifs ont pour but d’augmenter l’avidité du CMH de classe II pour son ligand et donc de détecter des TCR de faible affinité. Dans cette thèse, nous décrivons une méthode originale et efficace pour produire diverses molécules de HLA-DR liant de façon covalente le peptide antigénique. Mieux déterminer les mécanismes responsables de l’exhaustion des cellules T dans l’infection par le VIH-1 et de la progression de la maladie, ainsi que développer des outils de pointe pour suivre ces réponses T, est central à une meilleure compréhension de l’interaction entre le virus et le système immunitaire de l’hôte, et permettra ainsi le développement de stratégies pertinentes pour lutter contre l’infection par le VIH-1.

Stimulating immune responses to fight cancer: Basic biology and mechanisms

Chronic inflammation is now recognized as a major cause of malignant disease. In concert with various mechanisms (including DNA instability), hypoxia and activation of inflammatory bioactive lipid pathways and pro-inflammatory cytokines open the doorway to malignant transformation and proliferation, angiogenesis, and metastasis in many cancers. A balance between stimulatory and inhibitory signals regulates the immune response to cancer. These include inhibitory checkpoints that modulate the extent and duration of the immune response and may be activated by tumor cells. This contributes to immune resistance, especially against tumor antigen-specific T-cells. Targeting these checkpoints is an evolving approach to cancer immunotherapy, designed to foster an immune response. The current focus of these trials is on the programmed cell death protein 1 (PD-1) receptor and its ligands (PD-L1, PD-L2) and cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4 (CTLA-4). Researchers have developed anti-PD-1 and anti-PDL-1 antibodies that interfere with the ligands and receptor and allow the tumor cell to be recognized and attacked by tumor-infiltrating T-cells. These are currently being studied in lung cancer. Likewise, CTLA-4 inhibitors, which have had success treating advanced melanoma, are being studied in lung cancer with encouraging results.

Multiple molecular alterations in phosphodegrons 1-3 within AAV2 capsid demonstrates higher hepatic gene transfer efficiency

The success of AAV2 mediated hepatic gene transfer in human trials for diseases such as hemophilia has been hampered by a combination of low transduction efficiency and a robust immune response directed against these vectors. We have previously shown that AAV2 is targeted for destruction in the cytoplasm by the host-cellular kinase/ubiquitination/proteasomal degradation machinery and modification of the serine(S)/threonine(T) kinase and lysine(K) targets on AAV capsid is beneficial. Thus targeted single mutations of S/T>A(S489A, S498A, T251A) and K>R (K532R) improved the efficiency of gene transfer in vivo as compared to wild type (WT)-AAV2 vectors (∼6-14 fold). In the present study, we evaluated if combined alteration of the phosphodegrons (PD), which are the phosphorylation sites recognized as degradation signals by ubiquitin ligases, improves further the gene transfer efficiency. Thus, we generated four multiple mutant vectors (PD: 1+3, S489A+K532R, PD: 1+3, S489A+K532R together with T251 residue which did not lie in any of the phosphodegrons but had shown increased transduction efficiency compared to the WT-AAV2 vector (∼6 fold) and was also conserved in 9 out of 10 AAV serotypes (AAV 1 to 10), PD: 1+3, S489A+K532R+S498A and a fourth combination of PD: 3, K532R+T251. We then evaluated them in vitro and in vivo and compared their gene transfer efficiency with either the WT-AAV2 or the best single mutant S489A-AAV2 vector. The novel multiple mutations on the AAV2 capsid did not affect the overall vector packaging efficiency. All the multiple AAV2 mutants showed superior transduction efficiency in HeLa cells in vitro when compared to either the WT (62-72% Vs 21%) or the single mutant S489A (62-72% Vs 50%) AAV2 vectors as demonstrated by FACS analysis (Fig. 1A). On hepatic gene transfer with 5x10^10 vgs per animal in C57BL/6 mice, all the multiple mutants showed increased transgene expression compared to either the WT-AAV2 (∼15-23 fold) or the S489A single mutant vector (∼2-3 fold) (Fig.1B and C). These novel multiple mutant AAV2 vectors also showed higher vector copy number in murine hepatocytes 4 weeks post transduction, as compared to the WT-AAV2 (∼5-6 Vs 1.4 vector copies/diploid genome) and further higher when compared to the single mutant S489A(∼5-6 fold Vs 3.8 fold) (Fig.1D). Further ongoing studies will demonstrate the therapeutic benefit of one or more of the multiple mutants vectors in preclinical models of hemophilia.

BTLA mediates inhibition of human tumor-specific CD8+ T cells that can be partially reversed by vaccination.

The function of antigen-specific CD8+ T cells, which may protect against both infectious and malignant diseases, can be impaired by ligation of their inhibitory receptors, which include CTL-associated protein 4 (CTLA-4) and programmed cell death 1 (PD-1). Recently, B and T lymphocyte attenuator (BTLA) was identified as a novel inhibitory receptor with structural and functional similarities to CTLA-4 and PD-1. BTLA triggering leads to decreased antimicrobial and autoimmune T cell responses in mice, but its functions in humans are largely unknown. Here we have demonstrated that as human viral antigen-specific CD8+ T cells differentiated from naive to effector cells, their surface expression of BTLA was gradually downregulated. In marked contrast, human melanoma tumor antigen-specific effector CD8+ T cells persistently expressed high levels of BTLA in vivo and remained susceptible to functional inhibition by its ligand herpes virus entry mediator (HVEM). Such persistence of BTLA expression was also found in tumor antigen-specific CD8+ T cells from melanoma patients with spontaneous antitumor immune responses and after conventional peptide vaccination. Remarkably, addition of CpG oligodeoxynucleotides to the vaccine formulation led to progressive downregulation of BTLA in vivo and consequent resistance to BTLA-HVEM-mediated inhibition. Thus, BTLA activation inhibits the function of human CD8+ cancer-specific T cells, and appropriate immunotherapy may partially overcome this inhibition.

Étude du rôle des lymphocytes T chez les receveurs pédiatriques de greffe de sang de cordon ombilical

La transplantation de sang de cordon ombilical (TSCO) est utilisée pour traiter les enfants atteints de maladies hématologiques en l’absence de donneurs apparentés compatibles. Elle est associée avec des risques plus élevés d’échec de greffe et d’infections opportunistes dans les premiers mois qui suivent la transplantation en comparaison avec une greffe de moelle osseuse. Par contre, la TSCO comporte un risque plus faible de maladie du greffon contre l’hôte et une incidence comparable de rechute de leucémie. Ces quatre complications impliquent directement les lymphocytes T. Dans le but de mieux comprendre le schéma particulier des évènements qui suivent la TSCO et d’améliorer le pronostic des patients, nous avons étudié le potentiel fonctionnel, la persistance et la reconstitution antivirale des lymphocytes T au sein d’un groupe d’enfants transplantés de sang de cordon ombilical (SCO). Étant donné que le SCO contient une majorité de lymphocytes T naïfs, nous avons étudié les lymphocytes T spécifiques au HLA-A2:Melan-A26-35 A27L; seul répertoire naïf et abondant caractérisé chez l’homme. Nous avons observé que les lymphocytes T du SCO se différencient en populations effectrices, s’oligoclonalisent, produisent de l’IFN-γ et lysent spécifiquement leur cible suite à la stimulation. Néanmoins, ces cellules produisent moins d’IFN-γ et sont moins bifonctionnelles que leurs homologues issus du sang périphérique d’adultes. Chez les patients, les lymphocytes T du SCO s’épuisent après la TSCO : ils s’oligoclonalisent dramatiquement, sont principalement en différenciation terminale, et une importante fréquence exprime PD-1 (« programmed death-1 ») dans les 3 à 6 premiers mois post-greffe. Très peu de patients sont capables de développer des réponses antivirales durant cette période et la fréquence de lymphocytes T qui expriment PD-1 semble aussi avoir un impact sur le risque subséquent de faire une rechute de leucémie. La deuxième vague de lymphocytes T émergeant à 6 mois post-TSCO mène à une population fonctionnelle et diversifiée. En conclusion, la fonctionnalité des lymphocytes T présents dans les 3 à 6 premiers mois post-TSCO doit être rétablie pour améliorer les risques d’infections opportunistes et de rechute de leucémie.

Transcriptional regulation of effector CD8+ T cell differentiation and molecular dysfunction during HIV-1 infection

Les cellules T CD8+ jouent un rôle primordial dans le contrôle des infections virales en limitant la dissémination des cellules infectées. Lors de l’infection chronique par le virus HIV, les cellules T CD8+ HIV-spécifiques ne se différencient pas en cellules effectrices fonctionnelles capables de tuer les cellules infectées par le virus ; ces cellules ne sont plus capables de proliférer ou de produire l’ IL-2. Ces cellules expriment PD-1 et l’engagement de PD-1, par son ligand, aboutit a plusieurs de ces déficits fonctionnels des cellules T . Le rôle de PD-1 dans la régulation d'évènements transcriptionnels contrôlant la différentiation et l'obtention des fonction effectrices des cellules T CD8+ reste à démontrer. Id2 joue un rôle central dans la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. Nous avons émis l’hypothèse que le défaut de maturation observé chez les cellules T CD8+ PD-1 high HIV-spécifiques (CD8+PD-1hi) au cours de l’infection chronique par le virus HIV pouvait être lié à la diminution d’expression du régulateur Id2. Nous avons ainsi démontré que l'engagement de PD-1 contribuait à une diminution d'expression de Id2 et de ses cibles transcriptionnelles. La surexpression de Id2 de ces cellules a permis de restaurer l'expression de marqueurs tels que Granzyme B et Bcl-2 et diminuir l’expression du marqueur de maturation de CD27. La famille des cytokines à chaine gamma joue un rôle clef dans la survie et l’homéostasie des cellules T. Dans ce travail, nous avons démontré que l’IL-15 était unique grâce à ses capacités de stimulation de l’expression d’Id2 et ses propriétés favorisant la survie ainsi que la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. l’IL-15 induit la prolifération de toutes les populations de cellules T mémoires provenant de donneurs sains. L’addition de cette cytokine aux sous-populations cellulaires Ttm et Tem a permis leur différenciation en cellules effectrices capables de produire Granzyme B alors que la stimulation par l’IL-15 des cellules Tcm ne favorise pas leur différenciation. Un test de cytotoxicitié par cytométrie en flux nous a permis de confirmer que la stimulation de cellules T CD8+ HIV spécifiques par l’IL-15 favorisait l’expression de Id2 et restaurait les fonctions cytotoxiques des cellules T CD8+ HIV spécifiques. En conclusion, nous avons pour la première fois dans cette thèse défini les mécanismes moléculaires impliqués dans la modulation de l’expression du régulateur transcriptionnel Id2 par l’IL-15. Nous avons également révélé comment l’engagement de PD-1 conduisait a une altération de l’expression et de la fonction d’Id2 et favorisait la diminution des fonctions effectrices des cellules T CD8-HIV spécifiques. Une perspective de traitement avec des agents tels que l’IL-15 ou le bloquage de PD-1, en combinaison avec les traitements conventionnels, pourrait contribuer à une meilleure stimulation des réponses immunes favorisant ainsi la réactivation des cellules T CD8+ et permettant la destruction de cellules T CD4+ infectées de manière latente.

Étude de la différenciation des lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires : rôle de la cellule présentatrice d’antigène et de la voie de signalisation Notch

Lors d’une infection par un pathogène, des lymphocytes T CD8+ naïfs (LTn) spécifiques de l’antigène sont activés, prolifèrent et se différencient en LT effecteurs (LTe). Les LTe produisent différentes cytokines et acquièrent une activité cytotoxique menant à l’élimination du pathogène. Seulement 5 à 10 % des LTe survivront et se différencieront en LT mémoires (LTm), qui sont capables de répondre plus rapidement lors d’une seconde infection par le même pathogène, contribuant au succès de la vaccination. Toutefois, la compréhension de l’ensemble des mécanismes régulant le développement des LTe et des LTm demeure incomplète. Afin de mieux comprendre les signaux requis pour la différenciation des LT CD8+ lors de la réponse immune, nous avons posé deux hypothèses. Nous avons d’abord proposé que différentes cellules présentatrices d’antigène (CPA) fournissent différents signaux au moment de la reconnaissance antigénique influençant ainsi le devenir des LT CD8+. Vu leur potentiel d’utilisation en immunothérapie, nous avons comparé la capacité d’activation des LT CD8+ par les lymphocytes B activés via le CD40 (CD40-B) et les cellules dendritiques (CD). Nous avons montré que l’immunisation avec des CD40-B induit une réponse effectrice mais, contrairement à l’immunisation avec des CD, pratiquement aucun LTm n’est généré. Les LTe générés sont fonctionnels puisqu’ils sécrètent des cytokines, ont une activité cytotoxique et contrôlent une infection avec Listeria monocytogenes (Lm). Nous proposons qu’une sécrétion plus faible de cytokines par les CD40 B ainsi qu’une interaction plus courte et moins intime avec les LT CD8+ comparativement aux CD contribuent au défaut de différenciation des LTm observé lors de la vaccination avec les CD40-B. Ensuite, nous posé l’hypothèse que, parmi les signaux fournis par les CPA au moment de la reconnaissance antigénique, la voie de signalisation Notch influence le développement des LTe, mais aussi des LTm CD8+ en instaurant un programme génétique particulier. D’abord, grâce à un système in vitro, le rôle de la signalisation Notch dans les moments précoces suivant l’activation du LT CD8+ a été étudié. Ce système nous a permis de démontrer que la voie de signalisation Notch régule directement l’expression de la molécule PD-1. Ensuite, grâce à des souris où il y a délétion des récepteurs Notch1 et Notch2 seulement chez les LT CD8+ matures, un rôle de la voie de signalisation Notch dans la réponse immune des LT CD8+ a été démontré. Nos résultats démontrent que suite à une infection avec Lm ou à une immunisation avec des CD, la signalisation Notch favorise le développement de LTe, exprimant fortement KLRG1 et faiblement CD127, destinés à mourir par apoptose. Toutefois, la signalisation Notch n’a pas influencé la génération de LTm. De façon très intéressante, l’expression des récepteurs Notch influence la production d’IFN- en fonction du contexte d’activation. En effet, suite à une infection avec Lm, l’absence des récepteurs Notch n’affecte pas la production d’IFN- par les LTe, alors qu’elle est diminuée suite à une immunisation avec des CD suggérant un rôle dépendant du contexte pour la voie de signalisation Notch. Nos résultats permettent une meilleure compréhension des signaux fournis par les différentes CPA et de la voie de signalisation Notch, donc des mécanismes moléculaires régulant la différenciation des LT CD8+ lors de la réponse immunitaire, ce qui pourrait ultimement permettre d’améliorer les stratégies de vaccination.

Age-Related Expansion of Tim-3 Expressing T Cells in Vertically HIV-1 Infected Children

As perinatally HIV-1-infected children grow into adolescents and young adults, they are increasingly burdened with the long-term consequences of chronic HIV-1 infection, with long-term morbidity due to inadequate immunity. In progressive HIV-1 infection in horizontally infected adults, inflammation, T cell activation, and perturbed T cell differentiation lead to an "immune exhaustion'', with decline in T cell effector functions. T effector cells develop an increased expression of CD57 and loss of CD28, with an increase in co-inhibitory receptors such as PD-1 and Tim-3. Very little is known about HIV-1 induced T cell dysfunction in vertical infection. In two perinatally antiretroviral drug treated HIV-1-infected groups with median ages of 11.2 yr and 18.5 yr, matched for viral load, we found no difference in the proportion of senescent CD28(-)CD57(+)CD8(+) T cells between the groups. However, the frequency of Tim-3(+)CD8(+) and Tim-3(+)CD4(+) exhausted T cells, but not PD-1(+) T cells, was significantly increased in the adolescents with longer duration of infection compared to the children with shorter duration of HIV-1 infection. PD-1(+)CD8(+) T cells were directly associated with T cell immune activation in children. The frequency of Tim-3(+)CD8(+) T cells positively correlated with HIV-1 plasma viral load in the adolescents but not in the children. These data suggest that Tim-3 upregulation was driven by both HIV-1 viral replication and increased age, whereas PD-1 expression is associated with immune activation. These findings also suggest that the Tim-3 immune exhaustion phenotype rather than PD-1 or senescent cells plays an important role in age-related T cell dysfunction in perinatal HIV-1 infection. Targeting Tim-3 may serve as a novel therapeutic approach to improve immune control of virus replication and mitigate age related T cell exhaustion.

BTLA mediates inhibition of human tumor-specific CD8+ T cells that can be partially reversed by vaccination

The function of antigen-specific CD8+ T cells, which may protect against both infectious and malignant diseases, can be impaired by ligation of their inhibitory receptors, which include CTL-associated protein 4 (CTLA-4) and programmed cell death 1 (PD-1). Recently, B and T lymphocyte attenuator (BTLA) was identified as a novel inhibitory receptor with structural and functional similarities to CTLA-4 and PD-1. BTLA triggering leads to decreased antimicrobial and autoimmune T cell responses in mice, but its functions in humans are largely unknown. Here we have demonstrated that as human viral antigen-specific CD8+ T cells differentiated from naive to effector cells, their surface expression of BTLA was gradually downregulated. In marked contrast, human melanoma tumor antigen-specific effector CD8+ T cells persistently expressed high levels of BTLA in vivo and remained susceptible to functional inhibition by its ligand herpes virus entry mediator (HVEM). Such persistence of BTLA expression was also found in tumor antigen-specific CD8+ T cells from melanoma patients with spontaneous antitumor immune responses and after conventional peptide vaccination. Remarkably, addition of CpG oligodeoxynucleotides to the vaccine formulation led to progressive downregulation of BTLA in vivo and consequent resistance to BTLA-HVEM-mediated inhibition. Thus, BTLA activation inhibits the function of human CD8+ cancer-specific T cells, and appropriate immunotherapy may partially overcome this inhibition.