CD137-selektierte leukämiereaktive T-Zellen gesunder Spender zur adoptiven Immuntherapie stammzelltransplantierter Leukämiepatienten = CD137-selected leukaemia-reactive T Cells from healthy donors for adoptive immunotherapy in stem-cell-transplanted leukaemia-patients

Bei stammzelltransplantierten Patienten, die ein Rezidiv ihrer Leukämie erleiden, kann eine Donor-Lymphozyten-Infusion (DLI) dauerhafte vollständige Leukämieremissionen induzieren. T-Zellen in der DLI vermitteln sowohl den potentiell kurativen Graft-versus-Leukaemia (GVL) Effekt, als auch die potentiell lebensbedrohliche Graft-versus-Host Disease (GVHD). Hingegen könnte die Infusion von leukämiereaktiven T-Zellen einen selektiven GVL Effekt und einen Langzeitschutz vor Rezidiven durch eine spezifisch gegen die Leukämie gerichtete Immunantwort und Immunität vermitteln. Unsere Arbeitsgruppe hat Protokolle zur in vitro Generierung leukämiereaktiver T-Zellen entwickelt, die hohe zytotoxische Aktivität gegen akute myeloische Leukämie-Blasten (AML) bei minimaler Reaktion auf mögliche GVHD Zielstrukturen zeigen. Für die klinische Anwendung sind diese Protokolle jedoch zu aufwändig, wobei vor allem eine erhebliche Verkürzung der Kulturzeit auf wenige Wochen erforderlich ist. Diese Verkürzung der in vitro Kulturzeit könnte das Wachstum von T-Zellen vom central memory oder frühen effector memory Phänotyp fördern, für die eine bessere in vivo Effektorfunktion und längere Persistenz im Rezipienten verglichen mit T-Zellen aus Langzeitkultur gezeigt werden konnte. Der Aktivierungsmarker und Kostimulations-Rezeptor CD137 kann zur Erkennung und Isolation antigenspezifischer T-Zellen genutzt werden, ohne dass dafür das von den T-Zellen erkannte Peptidepitop bekannt sein muss. Eine CD137-vermittelte Anreicherung mit Hilfe von clinical grade Materialien könnte verwendet werden, um DLI-Produkte mit leukämiespezifischen T-Zellen herzustellen, die sich sowohl durch eine effizientere T-Zell Generierung durch in vitro Selektion und Kostimulation, als auch durch eine verbesserte Spezifität des T-Zell-Produkts auszeichnen. Lymphozyten-Leukämie Cokulturen (mixed lymphocyte leukaemia cultures) wurden mit CD8 T-Zellen gesunder Spender und HLA-identischen oder einzel-HLA-mismatch AML-Blasten angesetzt und wöchentlich restimuliert. Nach zwei Wochen wurden die T-Zellen 12 Stunden nach Restimulation über den Marker CD137 positiv isoliert und anschließend separat weiterkultiviert. Die isolierten Fraktionen und unseparierten Kontrollen wurden im ELISPOT-Assay und im Chrom-Freisetzungstest an Tag 5 nach der Restimulation getestet. Es wurden keine konsistent nachweisbaren Vorteile im Hinblick auf Wachstum und Funktion der isolierten CD137-positiv Fraktion im Vergleich zur unseparierten Kontrolle gefunden. Verschiedene Isolationsmethoden, Patient-Spender-Systeme, Methoden zur Restimulation, Temperaturbedingungen, Zytokinkombinationen und Methoden der Zytokinzugabe sowie zusätzliche Feeder-Zellen oder AML-Blasten konnten Wachstum, funktionelle Daten und die deutlichen Zellverluste während der Isolation nicht entscheidend beeinflussen. Vitalfärbungen zeigten, dass aktivierungsinduzierter Zelltod CD137-positiver Zellen zu diesen Ergebnissen beitragen könnte. Im Gegensatz zur Stimulation mit AML-Blasten wurden erfolgreiche CD137-Anreicherungen für peptidstimulierte T-Zellen publiziert. Unterschiedliche CD137-Expressionskinetiken, aktivierungsinduzierter Zelltod und regulatorische T-Zellen sind mögliche Faktoren aufgrund derer die CD137-Anreicherung in diesem spezifischen Kontext ungeeinet sein könnte. Der stimulatorische Effekt eines CD137-Signals auf AML-reaktive CD8 T-Zellen wurde mit Hilfe von CD3/CD28 und CD3/CD28/CD137 Antikörper-beschichteten magnetischen beads untersucht. Für Nierenzellkarzinom-reaktive T-Zellen war die Stimulation mit CD3/CD28/CD137 beads genauso effektiv wie mit Tumorzellen und effektiver als mit CD3/CD28 beads. Beide Arten von beads waren für eine Stimulation während der ersten Wochen der Zellkultur geeignet, sodass ein zusätzliches CD137-Signal für die länger anhaltende Expansion tumorreaktiver T-Zellen zur klinischen Anwendung nützlich sein könnte. Die bead-Expansion veränderte die IFN-Sekretion im ELISPOT nicht, aber verursachte eine mäßige Verschlechterung der Zytotoxizität im Chrom-Freisetzungstest. Im Gegensatz dazu zeigten bei AML-reaktiven T-Zellen beide Arten von beads einen nicht apoptosevermittelten, dosisabhängigen zellschädigenden Effekt, der zu einer raschen Abnahme der Zellzahl in Kulturen mit beads führte. Unerwünschte Effekte auf die T-Zell-Funktionalität durch bead-Stimulation sind in der Literatur beschrieben, dennoch gibt es aktuell keine Veröffentlichungen, die eine fundierte Erklärung für den Effekt auf AML-reaktive T-Zellen bieten könnten. Abgesehen von Literaturdaten, die darauf hindeuten, dass CD137 ein vielversprechendes Kandidatenmolekül für die Anreicherung und Expansion von AML-reaktiven T-Zellen sein könnte, zeigen die eigenen Daten sowohl zur CD137-Isolation als auch zur bead-Stimulation, dass für diese spezielle Anwendung CD137 ein ungeeigneter Aktivierungsmarker und Kostimulations-Ligand ist.

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 Zelltod-inhibierender Proteine des murinen Cytomegalovirus auf die Initiation der antiviralen CD8 T-Zellantwort

Die Inhibition des programmierten Zelltods ist ein essentieller Faktor der viralen Replikationsfähigkeit. Das murine Cytomegalovirus kodiert deshalb für verschiedene Zelltod-inhibierende Gene, um dem programmierten Zelltod zu entgehen bis die Virusproduktion abgeschlossen ist. Da die Expression des viralen anti-apoptotischen Gens M36 infizierte Makrophagen vor der Apoptose schützt (Menard et al., 2003), wurde in der vorliegenden Arbeit unter Verwendung der Deletionsmutante mCMV-ΔM36 (ΔM36) der Einfluss von Apoptose auf das Priming Epitop-spezifischer CD8 T-Zellen untersucht.rnInteressanterweise waren die Frequenzen mCMV-spezifischer CD8 T-Zellen nach Infektion mit ΔM36 für alle getesteten Epitope sowohl im Haplotyp H-2d als auch im Haplotyp H-2b deutlich erhöht. Zusätzlich konnte mit Hilfe der mCMV-ORF-Library eine Verbreiterung des CD8 T-Zellepitop-Repertoire nach Infektion mit ΔM36 nachgewiesen werden, was neben der quantitativen auch eine qualitative Steigerung des CD8 T-Zell-Primings aufzeigt.rnIn der funktionellen Revertante ΔM36-FADDDN wird die anti-apoptotische Funktion durch eine dominant-negative Form des zellulären Adapterproteins FADD (FADDDN) substituiert (Cicin-Sain et al., 2008), die das Apoptose-Signaling verhindert. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Expression von FADDDN nicht nur den Apoptose-Phänotyp wieder revertiert, sondern auch die Verbesserung des CD8 T-Zell-Primings aufhebt. Diese Beobachtung belegt eindeutig, dass das verbesserte CD8 T-Zell-Priming auf einer verstärkten Apoptose-Induktion beruht.Bemerkenswerterweise konnte das verbesserte Priming auch nach Deletion des anti-nekroptotischen Gens M45 nachgewiesen werden. So konnte nach Infektion mit mCMV-M45-BamX (M45-BamX) (Brune et al., 2001) gezeigt werden, dass auch die Induktion der Nekroptose zu einem verbesserten CD8 T-Zell-Priming sowie zu einer Verbreiterung des CD8 T-Zellepitop-Repertoires führt.Nach Infektion von Cross-Priming-defizienten 3d-Mäusen (Tabeta et al., 2006) konnte eine Steigerung mCMV-spezifischer CD8 T-Zell-Frequenzen in Abwesenheit von M36 oder M45 nicht beobachtet werden. Dieser Befund lässt auf ein erhöhtes Cross-Priming von CD8 T-Zellen durch ΔM36 oder M45-BamX infolge einer verstärkten Induktion des programmierten Zelltods schließen.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass die Inhibition des programmierten Zelltods durch die mCMV-Gene M36 und M45 das CD8 T-Zell-Priming limitiert. Somit fördern virale Zelltod-inhibierende Gene die virale Replikationsfähigkeit, indem sie die Virusproduktion per se in der individuellen Zelle steigern und zusätzlich die Immunkontrolle reduzieren, was wiederum eine verbesserte Dissemination in vivo ermöglicht.

Mechanismen der Antigenpräsentation bei der Induktion der CD8-T-Zellantwort gegen das murine Cytomegalovirus

Die Kontrolle der Cytomegalovirus(CMV)-Infektion durch CD8 T-Zellen ist abhängig von der effizienten MHC-Klasse-I-Präsentation viraler Peptide auf der Zelloberfläche. Um die Erkennung infizierter Zellen zu unterdrücken, interferieren während der Early (E)-Phase der murinen CMV (mCMV)-Infektion virale Immunevasine mit dem intrazellulären Transport von Peptid-MHC-I (pMHC-I) Komplexen. Den Immunevasinen gelingt es allerdings nicht, ein Priming mCMV-spezifischer CD8 T-Zellen zu verhindern. Daher wurde angenommen, dass die Initiation der antiviralen CD8 T-Zellantwort primär auf der Cross-Präsentation viraler Peptide auf nicht-infizierten, professionellen Antigen-präsentierenden Zellen (profAPC) beruht und damit unabhängig von viralen Immunevasionsmechanismen ist.rnIm Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mittels BAC-Mutagenese eine mCMV-Rekombinante generiert, um die direkte Präsentation viraler Peptide durch die zusätzliche Expression des zentralen Immunevasins m152 bereits in der Immediate Early (IE)-Phase verstärkt zu unterdrücken. Wie erwartet reduzierte die verstärkte m152-Expression sowohl in der IE- als auch in der E-Phase die pMHC-I-Präsentation in vitro. Dies führte überraschenderweise nach Infektion immunkompetenter BALB/c-Mäuse (Haplotyp H-2d) zu einer verminderten CD8 T-Zellantwort und damit zur Verschlechterung der Kontrolle der Infektion im drainierenden Lymphknoten. Diese Beobachtungen weisen erstmals auf einen wichtigen Beitrag der direkten Antigenpräsentation bei der Initiation der mCMV-spezifischen CD8 T-Zellantwort im immunkompetenten Wirt hin. Zusätzlich konnte auch nach mCMV-Infektion von Cross-Präsentations-defizienten Mäusen (Haplotyp H-2b) eine antivirale CD8 T-Zellantwort initiiert werden. Diese Beobachtung bestätigt, dass durch direkte Antigenpräsentation auf infizierten profAPC trotz viraler Immunevasionsmechanismen eine CD8 T-Zellantwort induziert werden kann. Allerdings wurde weder die antivirale CD8 T-Zellantwort noch die Kontrolle der Infektion im Haplotyp H-2b durch die verstärkte m152-Expression moduliert.rnIn einem weiteren Teil der Arbeit konnte im klinisch relevanten Modellsystem der mCMV-Infektion von Knochenmarktransplantations (KMT)-Rezipienten (Haplotyp H-2d) gezeigt werden, dass die verstärkte m152-Expression die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die infizierte Lunge unterdrückt. Dies konnte sowohl früh nach Infektion, als auch während der viralen Latenz nachgewiesen werden. Zusätzlich war die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die Lunge deutlich vermindert in Ld--Rezipienten von Ld+-hämatopoetischen Zellen, die das IE1-präsentierende MHC-I-Molekül Ld nicht auf den nicht-hämatopoetischen Gewebszellen exprimieren. Diese Beobachtungen zeigen, dass die Rekrutierung antiviraler CD8 T-Zellen in ein peripheres Organ von der direkten Antigenpräsentation auf nicht-hämatopoetischen, infizierten Gewebszellen bestimmt wird.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte somit erstmals gezeigt werden, dass trotz viraler Immunevasionsmechanismen nach mCMV-Infektion des immunkompetenten Wirtes und des KMT-Rezipienten die antivirale CD8 T-Zellantwort von der direkten Antigenpräsentation bestimmt wird.

Generation and characterisation of acute myeloid leukaemia-reactive CD4 + T cells and their potential to eliminate human leukaemia blasts in NSG mice

Acute myeloid leukaemia (AML) is a cancer of the haematopoietic system, which can in many cases only be cured by haematopoietic stem cell transplantation (HSCT) and donor lymphocyte infusion (DLI) (Burnett et al., 2011). This therapy is associated with the beneficial graft-versus-leukaemia (GvL) effect mediated by transplanted donor T and NK cells that either recognise mismatch HLA molecules or polymorphic peptides, so-called minor histocompatibility antigens, leukaemia-associated or leukaemia-specific antigens in the patient and thus eliminate remaining leukaemic blasts. Nevertheless, the mature donor-derived cells often trigger graft-versus-host disease (GvHD), leading to severe damages in patients’ epithelial tissue, mainly skin, liver and intestine (Bleakley & Riddell, 2004). Therefore, approaches for the selective mediation of strong GvL effects are needed, also in order to prevent relapse after transplantation. One promising opportunity is the in vitro generation of AML-reactive CD4+ T cells for adoptive transfer. CD4+ T cells are advantageous compared to CD8+ T cells, as HLA class II molecules are under non-inflammatory conditions only expressed on haematopoietic cells; a fact that would minimise GvHD (Klein & Sato, 2000). In this study, naive CD4+ T cells were isolated from healthy donors and were successfully stimulated against primary AML blasts in mini-mixed lymphocyte/leukaemia cell cultures (mini-MLLC) in eight patient/donor pairs. After three to seven weekly restimulations, T cells were shown to produce TH1 type cytokines and to be partially of monoclonal origin according to their TCR Vβ chain usage. Furthermore, they exhibited lytic activity towards AML blasts, which was mediated by the release of granzymes A and B and perforin. The patient/donor pairs used in this study were fully HLA-class I matched, except for one pair, and also matched for HLA-DR and -DQ, whereas -DP was mismatched in one or both alleles, reflecting the actual donor selection procedure in the clinic (Begovich et al., 1992). Antibody blocking experiments suggested that the generated CD4+ T cells were directed against the HLA-DP mismatches, which could be confirmed by the recognition of donor-derived lymphoblastoid cell lines (LCLs) electroporated with the mismatched DP alleles. Under non-inflammatory conditions primary fibroblasts did not express HLA-DP and were thus not recognised, supporting the idea of a safer application of CD4+ T cells regarding induction of GvHD. For the assessment of the biological significance of these T cells, they were adoptively transferred into NSG mice engrafted with human AML blasts, where they migrated to the bone marrow and lymphoid tissue and succeeded in eliminating the leukaemic burden after only one week. Therefore, AML-reactive CD4+ T cells expanded from the naive compartment by in vitro stimulation with primary leukaemia blasts appear to be a potent tool for DLI in HSCT patients and promise to mediate specific GvL effects without causing GvHD.

Optimierte biologische Aktivität allo- und tumorreaktiver CD8-+-T-Lymphozyten im humanisierten Mausmodell durch IL-15-Superagonisten

Interleukin 15 (IL-15) gilt als eines der vielversprechendsten zukünftigen Medikamente für die Krebstherapie. Es fördert die Proliferation, Persistenz und Funktion von CD8+ T-Zellen und vermittelt zahlreiche Effekte, die es als überlegene Alternative für das derzeit in der Klinik verwendete IL-2 erscheinen lassen. Für den Einsatz von IL-15 in der vorliegenden Arbeit wurde zunächst ein Protokoll zur Herstellung von rekombinantem IL-15 in E. coli etabliert. Das hergestellte Protein hatte eine zu kommerziellen Produkten vergleichbare Bioaktivität und begünstigte die Persistenz und Aktivität antigenspezifischer, humaner CD8+ T Zellen nach adoptivem Transfer in NSG-Mäuse, wobei unter anderem ein verstärkter Effekt auf T Zellen mit TSCM-Phänotyp beobachtet wurde. Um die Bioaktivität von IL-15 zu steigern, wurden super-agonistische IL-15-Fusions¬proteine entworfen und im Expi293-System hergestellt. Dabei wurde IL 15 kovalent mit der Sushi-Domäne, der IL-15Rα-Kette und einer IgG1-Fc-Domäne verbunden, was zu einer gesteigerten Affinität der IL 15-Superagonisten zum physiologischen, niederaffinen IL 15Rβγ und zu einer stark erhöhten Halbwertszeit in Mausserum führte. Die gesteigerte Affinität der IL-15-Super¬agonisten wurde durch die IL 15Rα-Sushi-Domäne vermittelt. Eine um 13 Amino¬säuren verlängerte Sushi-Domäne zeigte im Vergleich zur normalen Form eine nochmals ge¬steigerte Affinität. Die längere Halbwertszeit wurde von der Sushi- und der IgG1-Fc-Domäne vermittelt. Die IgG1-Fc-Domäne verstärkte die Wirkung der Fusionsproteine zusätzlich über einen Mechanismus, der wahrscheinlich mit der Transpräsentation durch Fc Re¬ze¬ptoren zusammen–hängt. Die gesteigerte Bioaktivität der IL-15-Superagonisten wurde im Tiermodell mit humanen und murinen T-Zellen bestätigt und ILR13+-Fc wurde als das Fusionsprotein mit der höchsten Bioaktivität identifiziert. Im Vergleich zu anderen IL-15-Superagonisten vereint es alle derzeit bekannten Eigenschaften zur Bioaktivitätssteigerung in einem einzigen Protein. In therapeutischen Versuchen mit adoptivem Transfer tumorreaktiver T-Zellen konnte der Antitumoreffekt durch ILR13+-Fc maßgeblich verstärkt werden. Als Modellsysteme wurden NSG-Mäuse, die mit humanen AML-Blasten oder einem soliden Ovarialkarzinom engraftet wurden, verwendet. Dabei wurden sowohl antigenspezifische als auch unspezifische Effekte beobachtet. Die unspezifischen Effekte wurden wahrscheinlich durch eine ILR13+-Fc-vermittelte Überexpression von NKG2D, einem Rezeptor der angeborenen Immunantwort, auf den adoptiv transferierten T Zellen vermittelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass IL-15 und die IL-15-Superagonisten die Proliferation und Reaktivität von CD8+ T-Zellen im Rahmen der Immuntherapie fördern können. Aufgrund der hohen Bioaktivität und potenzierten Wirksamkeit, könnten vor allem die IL 15-Superagonisten in Zukunft bei der Entwicklung effizienter Therapiemethoden eingesetzt werden und dadurch einen wichtigen Beitrag zu Behandlung von Krebs leisten. rnrn

Destruction of lymphoid organ architecture and hepatitis caused by CD4+ T cells

Immune responses have the important function of host defense and protection against pathogens. However, the immune response also causes inflammation and host tissue injury, termed immunopathology. For example, hepatitis B and C virus infection in humans cause immunopathological sequel with destruction of liver cells by the host's own immune response. Similarly, after infection with lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) in mice, the adaptive immune response causes liver cell damage, choriomeningitis and destruction of lymphoid organ architecture. The immunopathological sequel during LCMV infection has been attributed to cytotoxic CD8(+) T cells. However, we now show that during LCMV infection CD4(+) T cells selectively induced the destruction of splenic marginal zone and caused liver cell damage with elevated serum alanin-transferase (ALT) levels. The destruction of the splenic marginal zone by CD4(+) T cells included the reduction of marginal zone B cells, marginal zone macrophages and marginal zone metallophilic macrophages. Functionally, this resulted in an impaired production of neutralizing antibodies against LCMV. Furthermore, CD4(+) T cells reduced B cells with an IgM(high)IgD(low) phenotype (transitional stage 1 and 2, marginal zone B cells), whereas other B cell subtypes such as follicular type 1 and 2 and germinal center/memory B cells were not affected. Adoptive transfer of CD4(+) T cells lacking different important effector cytokines and cytolytic pathways such as IFNγ, TNFα, perforin and Fas-FasL interaction did reveal that these cytolytic pathways are redundant in the induction of immunopathological sequel in spleen. In conclusion, our results define an important role of CD4(+) T cells in the induction of immunopathology in liver and spleen. This includes the CD4(+) T cell mediated destruction of the splenic marginal zone with consecutively impaired protective neutralizing antibody responses.

Intraperitoneal Echinococcus multilocularis infection in mice modulates peritoneal CD4+ and CD8+ regulatory T cell development

Intraperitoneal proliferation of the metacestode stage of Echinococcus multilocularis in experimentally infected mice is followed by an impaired host immune response favoring parasite survival. We here demonstrate that infection in chronically infected mice was associated with a 3-fold increase of the percentages of CD4+ and CD8+ peritoneal T (pT) cells compared to uninfected controls. pT cells of infected mice expressed high levels of IL-4 mRNA, while only low amounts of IFN-gamma mRNA were detected, suggesting that a Th2-biased immune response predominated the late stage of disease. Peritoneal dendritic cells from infected mice (AE-pDCs) expressed high levels of TGF-beta mRNA and very low levels of IL-10 and IL-12 (p40) mRNA, and the expression of surface markers for DC-maturation such as MHC class II (Ia) molecules, CD80, CD86 and CD40 was down-regulated. In contrast to pDCs from non-infected mice, AE-pDCs did not enhance Concanavalin A (ConA)-induced proliferation when added to CD4+ pT and CD8+ pT cells of infected and non-infected mice, respectively. In addition, in the presence of a constant number of pDCs from non-infected mice, the proliferation of CD4+ pT cells obtained from infected animals to stimulation with ConA was lower when compared to the responses of CD4+ pT cells obtained from non-infected mice. This indicated that regulatory T cells (Treg) may interfere in the complex immunological host response to infection. Indeed, a subpopulation of regulatory CD4+ CD25+ pT cells isolated from E. multilocularis-infected mice reduced ConA-driven proliferation of CD4+ pT cells. The high expression levels of Foxp3 mRNA by CD4+ and CD8+ pT cells suggested that subpopulations of regulatory CD4+ Foxp3+ and CD8+ Foxp3+ T cells were involved in modulating the immune responses within the peritoneal cavity of E. multilocularis-infected mice.

Cathepsin S dominates autoantigen processing in human thymic dendritic cells

The interaction of developing thymocytes with peptide-MHC complexes on thymic antigen presenting cells (APC) is crucial for T cell development, both for positive selection of "useful" thymocytes as well as negative selection of autoreactive thymocytes to prevent autoimmunity. The peptides presented on MHC II molecules are generated by lysosomal proteases such as the cathepsins. At the same time, lysosomal proteases will also destroy other potential T cell epitopes from self-antigens. This will lead to a lack of presentation on negatively selecting thymic antigen presenting cells and consequently, escape of autoreactive T cells recognizing these epitopes. In order to understand the processes that govern generation or destruction of self-epitopes in thymic APC, we studied the antigen processing machinery and epitope processing in the human thymus. We find that each type of thymic APC expresses a different signature of lysosomal proteases, providing indirect evidence that positive and negative selection of CD4(+) T cells might occur on different sets of peptides, in analogy to what has been proposed for CD8(+) T cells. We also find that myeloid dendritic cells (DC) are more efficient in processing autoantigen than plasmacytoid DC. In addition, we observed that cathepsin S plays a central role in processing of the autoantigens myelin basic protein and proinsulin in thymic dendritic cells. Cathepsin S destroyed a number of known T cell epitopes, which would be expected to result in lack of presentation and consequently, escape of autoreactive T cells. Cathepsin S therefore appears to be an important factor that influences selection of autoreactive T cells.

Early and nonreversible decrease of CD161++ /MAIT cells in HIV infection

HIV infection is associated with immune dysfunction, perturbation of immune-cell subsets and opportunistic infections. CD161++ CD8+ T cells are a tissue-infiltrating population that produce IL17A, IL22, IFN, and TNFα, cytokines important in mucosal immunity. In adults they dominantly express the semi-invariant TCR Vα7.2, the canonical feature of mucosal associated invariant T (MAIT) cells and have been recently implicated in host defense against pathogens. We analyzed the frequency and function of CD161++ /MAIT cells in peripheral blood and tissue from patients with early stage or chronic-stage HIV infection. We show that the CD161++ /MAIT cell population is significantly decreased in early HIV infection and fails to recover despite otherwise successful treatment. We provide evidence that CD161++ /MAIT cells are not preferentially infected but may be depleted through diverse mechanisms including accumulation in tissues and activation-induced cell death. This loss may impact mucosal defense and could be important in susceptibility to specific opportunistic infections in HIV.

CD4+ T cell help improves CD8+ T cell memory by retained CD27 expression

CD4+ T cell help during the priming of CD8+ T lymphocytes imprints the capacity for optimal secondary expansion upon re-encounter with antigen. Helped memory CD8+ T cells rapidly expand in response to a secondary antigen exposure, even in the absence of T cell help and, are most efficient in protection against a re-infection. In contrast, helpless memory CTL can mediate effector function, but secondary expansion is reduced. How CD4+ T cells instruct CD8+ memory T cells during priming to undergo efficient secondary expansion has not been resolved in detail. Here, we show that memory CTL after infection with lymphocytic choriomeningitis virus are CD27(high) whereas memory CTL primed in the absence of CD4+ T cell have a reduced expression of CD27. Helpless memory CTL produced low amounts of IL-2 and did not efficiently expand after restimulation with peptide in vitro. Blocking experiments with monoclonal antibodies and the use of CD27(-/-) memory CTL revealed that CD27 ligation during restimulation increased autocrine IL-2 production and secondary expansion. Therefore, regulating CD27 expression on memory CTL is a novel mechanism how CD4+ T cells control CTL memory.

Distinct requirements for activation-induced cell surface expression of preformed Fas/CD95 ligand and cytolytic granule markers in T cells

Fas (CD95/Apo-1) ligand is a potent inducer of apoptosis and one of the major killing effector mechanisms of cytotoxic T cells. Thus, Fas ligand activity has to be tightly regulated, involving various transcriptional and post-transcriptional processes. For example, preformed Fas ligand is stored in secretory lysosomes of activated T cells, and rapidly released by degranulation upon reactivation. In this study, we analyzed the minimal requirements for activation-induced degranulation of Fas ligand. T cell receptor activation can be mimicked by calcium ionophore and phorbol ester. Unexpectedly, we found that stimulation with phorbol ester alone is sufficient to trigger Fas ligand release, whereas calcium ionophore is neither sufficient nor necessary. The relevance of this process was confirmed in primary CD4(+) and CD8(+) T cells and NK cells. Although the activation of protein kinase(s) was absolutely required for Fas ligand degranulation, protein kinase C or A were not involved. Previous reports have shown that preformed Fas ligand co-localizes with other markers of cytolytic granules. We found, however, that the activation-induced degranulation of Fas ligand has distinct requirements and involves different mechanisms than those of the granule markers CD63 and CD107a/Lamp-1. We conclude that activation-induced degranulation of Fas ligand in cytotoxic lymphocytes is differently regulated than other classical cytotoxic granule proteins.

Programmed death 1 signaling on chronic myeloid leukemia-specific T cells results in T-cell exhaustion and disease progression

Chronic myeloid leukemia (CML) is a malignant myeloproliferative disease with a characteristic chronic phase (cp) of several years before progression to blast crisis (bc). The immune system may contribute to disease control in CML. We analyzed leukemia-specific immune responses in cpCML and bcCML in a retroviral-induced murine CML model. In the presence of cpCML and bcCML expressing the glycoprotein of lymphocytic choriomeningitis virus as a model leukemia antigen, leukemia-specific cytotoxic T lymphocytes (CTLs) became exhausted. They maintained only limited cytotoxic activity, and did not produce interferon-gamma or tumor necrosis factor-alpha or expand after restimulation. CML-specific CTLs were characterized by high expression of programmed death 1 (PD-1), whereas CML cells expressed PD-ligand 1 (PD-L1). Blocking the PD-1/PD-L1 interaction by generating bcCML in PD-1-deficient mice or by repetitive administration of alphaPD-L1 antibody prolonged survival. In addition, we found that PD-1 is up-regulated on CD8(+) T cells from CML patients. Taken together, our results suggest that blocking the PD-1/PD-L1 interaction may restore the function of CML-specific CTLs and may represent a novel therapeutic approach for CML.

A comparative study of the expression of cytotoxic proteins in allergic contact dermatitis and psoriasis: spongiotic skin lesions in allergic contact dermatitis are highly infiltrated by T cells expressing perforin and granzyme B

Recent reports indicate that cytotoxic T cells are critically involved in contact hypersensitivity reactions in animals. In this study we sought to investigate the in vivo expression of cytotoxic granule proteins in the elicitation phase of allergic contact dermatitis in humans. Skin biopsy specimens were obtained from patients with allergic contact dermatitis (n = 8) and psoriasis (n = 6) and from controls with normal skin (n = 6). Expression of perforin and granzyme B was investigated by in situ hybridization and immunohistochemistry. In contrast to normal skin and psoriasis, a significant enhancement of perforin and granzyme B gene expression and immunoreactivity was observed in the mononuclear cell infiltrate of allergic contact dermatitis. Immunoreactivity for perforin and granzyme B was mainly found in the cytoplasm of lymphocytic cells, which were located in the dense perivascular infiltrate as well as at sites of marked spongiosis in the epidermis. Double immunostaining revealed that both CD4+ and CD8+ T cells are capable of expressing perforin and granzyme B. In conclusion, our data suggest that T-cell-mediated mechanisms involving cytotoxic granule proteins may elicit epidermal cell injury in vivo and thereby strongly contribute to the development of allergic contact dermatitis in humans.

HLA-B⁎27 subtype specificity determines targeting and viral evolution of a hepatitis C virus-specific CD8+ T cell epitope

Background & Aims: HLA-B⁄27 is associated with spontaneous HCV genotype 1 clearance. HLA-B⁄27-restricted CD8+ T cells target three NS5B epitopes. Two of these epitopes are dominantly targeted in the majority of HLA-B⁄27+ patients. In chronic infection, viral escape occurs consistently in these two epitopes. The third epitope (NS5B2820) was dominantly targeted in an acutely infected patient. This was in contrast, however, to the lack of recognition and viral escape in the large majority of HLA-B⁄27+ patients. Here, we set out to determine the host factors contributing to selective targeting of this epitope. Methods: Four-digit HLA class I typing and viral sequence analyses were performed in 78 HLA-B⁄27+ patients with chronic HCV genotype 1 infection. CD8+ T cell analyses were performed in a subset of patients. In addition, HLA/peptide affinity was compared for HLA-B⁄27:02 and 05. Results: The NS5B2820 epitope is only restricted by the HLA-B⁄27 subtype HLA-B⁄27:02 (that is frequent in Mediterranean populations), but not by the prototype HLA-B⁄27 subtype B⁄27:05. Indeed, the epitope is very dominant in HLA-B⁄27:02+ patients and is associated with viral escape mutations at the anchor position for HLA-binding in 12 out of 13 HLA-B⁄27:02+ chronically infected patients. Conclusions: The NS5B2820 epitope is immunodominant in the context of HLA-B⁄27:02, but is not restricted by other HLA-B⁄27 subtypes. This finding suggests an important role of HLA subtypes in the restriction of HCV-specific CD8+ responses. With minor HLA subtypes covering up to 39% of specific populations, these findings may have important implications for the selection of epitopes for global vaccines.