Regulation der Funktion dendritischer Zellen im immunologischen steady state

Dendritische Zellen sind professionelle Antigenpräsentierende Zellen und übernehmen sowohl in der Aktivierung naiver T-Zellen als auch in der Aufrechterhaltung peripherer Toleranz eine zentrale Funktion. Ruhende Dendritische Zellen im immunologischen Steady State induzieren antigenspezifisch Toleranz in autoreaktiven T-Zellen, welche bei der negativen Selektion im Thymus nicht eliminiert wurden und verhindern somit die Entstehung von Autoimmunität. Mit Hilfe eines transgenen Maus Modells, welches die induzierbare Expression transgen kodierter CD8+ T-Zell-Epitope auf ruhenden Dendritischen Zellen erlaubt, konnten wir zeigen, dass die periphere Toleranz Induktion durch Dendritische Zellen in Abwesenheit von regulatorischen T-Zellen beeinträchtigt ist. Wir konnten verdeutlichen, dass für die Suppression von steady-state Dendritischen Zellen die Erkennung von MHC Klasse II Molekülen auf Dendritischen Zellen durch den T-Zell-Rezeptor regulatorischer T-Zellen zwingend erforderlich ist. In Abwesenheit dieser suppressiven Interaktion hatten Dendritische Zellen einen aktivierten Phänotyp und lösten eine funktionale T-Zell-Antwort aus, anstatt periphere Toleranz zu induzieren. Als Folge dessen entwickelten Mäuse, in denen Dendritische Zellen nicht antigenspezifisch mit suppressiven CD4+ T-Zellen interagieren konnten, spontane Autoimmunität, welche durch CD8+ T-Zellen mediiert wurde. Wir konnten weiterhin zeigen, dass der Verlust peripherer T-Zell Toleranz durch basale Level an Typ I Interferonen mediiert wird sowie durch CD40 Signale, welche von adaptiven Immunzellen geliefert werden.

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.

Morbus Hunter : Neutralisationskapazität von Antikörpern unter Enzymersatztherapie und deren klinischen Auswirkungen

Morbus Hunter, eine lysosomale Speicherkrankheit, ist eine seltene, progrediente, x-chromosomal vererbte Stoffwechselkrankheit, die durch ein Defizit an Iduronat-2-sulfatase (IDS) hervorgerufen wird. Als Folge daraus erfolgt kein Abbau von Heparan- und Dermatansulfat und die Glykosaminoglykane reichern sich in de Lysosomen der Zelle an. M. Hunter ist eine Multisystemerkrankung und weist ein breites klinisches Spektrum mit interindividuell unterschiedlichem Krankheitsbeginn, Ausprägungen und Progression der Symptome auf. Seit 2007 besteht die Therapieoption einer Enzymersatztherapie (ERT) mit Elaprase®. Einige Patienten entwickeln Antikörper gegen das substituierte Enzym, welche partiell neutralisierende Eigenschaften besitzen. Ziel dieser Untersuchung war es zu klären, ob die Neutralisationskapazität der gebildeten Antikörper mittels einer Bestimmung im Mischserum festgestellt werden kann und ob persistierende Antikörper mit Neutralisationskapazität zu einer Einschränkung der Wirksamkeit der Enzymersatztherapie führen. Es sollte weiterhin untersucht werden, ob sich mittels Messung der neuronenspezifischen Enolase (NSE) und S-100 Rückschlüsse auf eine neuropathische Beteiligung ziehen lassen, da bis jetzt noch keine klinische oder biochemische Messmethode existiert, die für M. Hunter-Patienten eine verlässliche Vorhersage für eine neuropathische Beteiligung bietet. 30 Patienten wurden in die retrospektive/prospektive Kohortenstudie eingeschlossen. Bei der Bestimmung der IDS-Aktivität im Mischserum mit einem gesunden Menschen zeigten fünf der Patienten (17%) in zwölf Mischseren eine um ≥ 40% reduzierte Aktivität. Zwei (7%) der 30 untersuchten Patienten wurden mit dieser Methode als positiv für persistierende neutralisierende Antikörper identifiziert. Zum gleichen Ergebnis bezüglich der persistierenden neutralisierenden Antikörper führten die Anti-Elaprase®-Immunglobulin-Bestimmungen unter Berücksichtigung des Bestimmungszeitpunkts, die bei Shire Pharmaceuticals durchgeführt wurden. Die Untersuchungsergebnisse lassen den Schluss zu, dass die gebildeten Antikörper auch intraindividuell unterschiedlich sind. Zudem interagieren sie mit den verschiedensten Epitopen des Enzyms der ERT und besitzen nicht alle neutralisierende Eigenschaften. Aufgrund der heterogenen Zusammensetzung folgt die Hemmung der Enzymaktivität vermutlich keiner eindeutigen Kinetik. Anti-Elaprase®-Immunglobulin G spielt für die Neutralisationskapazität jedoch eine wichtige Rolle. Die Auswertung und Beurteilung der Einschränkung der Wirksamkeit der Therapie hervorgerufen durch die Antikörper mit Neutralisationskapazität gestaltete sich kompliziert. Im Ergebnis zeigte sich, dass sich die beiden Patienten mit persistierenden neutralisierenden Antikörpern in der Entwicklung der klinischen Parameter interindividuell stark unterschieden. Um einen Zusammenhang zwischen klinischem Verlauf und Antikörperbildung gegen die ERT zu finden, müssen in einem größeren Patientenkollektiv mehr Patienten mit persistierenden neutralisierenden Antikörpern identifiziert werden und der Einfluss der Antikörper untersucht werden. Die Untersuchung der NSE und S-100 ergab, dass weder die Konzentration der NSE noch der S-100 Rückschlüsse auf die neuropathische Beteiligung des Patienten zulässt.

Die Synthese von Mucin-Glycopeptid-Vakzinkonjugaten und Adjuvanzien für eine potentielle Krebsimmuntherapie

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese von unterschiedlichen tumorassoziierten Antigenen, die in Form von glycosylierten Aminosäurebausteinen durch Festphasensynthese in den tandem repeat des epithelialen Mucin MUC1 eingebaut wurden. Zur Erzeugung von selektiven Immunantworten wurden synthetische MUC1-Glycopeptide über einen nicht immunogenen Spacer mit einer Reihe von Immunstimulanzien umgesetzt. Es wurden hierbei zwei Ziele verfolgt. Zum einen sollten mit Hilfe von synthetischen MUC1-Glycopeptiden und Immunstimulanzien cytotoxische T-Zellen ausgebildet werden, die Tumorzellen mit überexprimiertem MUC1 am Wachstum hindern und sie in den programmierten Zelltod treiben. Zum anderen sollte mit Hilfe von TH2-Epitopen eine adaptive humorale B-Zell-vermittelte Immunantwort in Form von Antikörpern ausgelöst werden. Zur Ausbildung von cytotoxischen T-Zellen kamen Vakzinkonjugate zum Einsatz, die aus dem IL-1β(163 – 169), dem TLR2-Agonisten (Pam3Cys-Ser-Lys4) oder dem TLR4-Agonisten (spacergebundenes MPL A) bestehen und jeweils an MUC1-Glycopeptide konjugiert wurden. Darüber hinaus wurde eine neue moderne Syntheseroute für das MPL-A entwickelt, welches als Adjuvans in den verschiedenen Vakzinen, wie Cervarix®, Fendrix® und Stimuvax®, Verwendung findet und die Immunantwort der Vakzinkonstrukte nochmals verstärken sollte. Zur Induktion von Antikörpern kamen die OVA(323 – 339)-, die Tetanus-Toxoid- und die BSA-Konjugate zur Anwendung, an denen MUC1-Glycopeptide angeknüpft wurden.

Individualisierte Krebstherapie : präklinischer „proof of concept“ einer mutationsspezifischen Immuntherapie

Da nicht-synonyme tumorspezifische Punktmutationen nur in malignen Geweben vorkommen und das veränderte Proteinprodukt vom Immunsystem als „fremd“ erkannt werden kann, stellen diese einen bisher ungenutzten Pool von Zielstrukturen für die Immuntherapie dar. Menschliche Tumore können individuell bis zu tausenden nicht-synonymer Punktmutationen in ihrem Genom tragen, welche nicht der zentralen Immuntoleranz unterliegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Hypothese zu untersuchen, dass das Immunsystem in der Lage sein sollte, mutierte Epitope auf Tumorzellen zu erkennen und zu klären, ob auf dieser Basis eine wirksame mRNA (RNA) basierte anti-tumorale Vakzinierung etabliert werden kann. Hierzu wurde von Ugur Sahin und Kollegen, das gesamte Genom des murinen B16-F10 Melanoms sequenziert und bioinformatisch analysiert. Im Rahmen der NGS Sequenzierung wurden mehr als 500 nicht-synonyme Punktmutationen identifiziert, von welchen 50 Mutationen selektiert und durch Sanger Sequenzierung validiert wurden. rnNach der Etablierung des immunologischen Testsysteme war eine Hauptfragestellung dieser Arbeit, die selektierten nicht-synonyme Punktmutationen in einem in vivo Ansatz systematisch auf Antigenität zu testen. Für diese Studien wurden mutierte Sequenzen in einer Länge von 27 Aminosäuren genutzt, in denen die mutierte Aminosäure zentral positioniert war. Durch die Länge der Peptide können prinzipiell alle möglichen MHC Klasse-I und -II Epitope abgedeckt werden, welche die Mutation enthalten. Eine Grundidee des Projektes Ansatzes ist es, einen auf in vitro transkribierter RNA basierten oligotopen Impfstoff zu entwickeln. Daher wurden die Impfungen naiver Mäuse sowohl mit langen Peptiden, als auch in einem unabhängigen Ansatz mit peptidkodierender RNA durchgeführt. Die Immunphänotypisierung der Impfstoff induzierten T-Zellen zeigte, dass insgesamt 16 der 50 (32%) mutierten Sequenzen eine T-Zellreaktivität induzierten. rnDie Verwendung der vorhergesagten Epitope in therapeutischen Vakzinierungsstudien bestätigten die Hypothese das mutierte Neo-Epitope potente Zielstrukturen einer anti-tumoralen Impftherapie darstellen können. So wurde in therapeutischen Tumorstudien gezeigt, dass auf Basis von RNA 9 von 12 bestätigten Epitopen einen anti-tumoralen Effekt zeigte.rnÜberaschenderweise wurde bei einem MHC Klasse-II restringierten mutiertem Epitop (Mut-30) sowohl in einem subkutanen, als auch in einem unabhängigen therapeutischen Lungenmetastasen Modell ein starker anti-tumoraler Effekt auf B16-F10 beobachtet, der dieses Epitop als neues immundominantes Epitop für das B16-F10 Melanom etabliert. Um den immunologischen Mechanismus hinter diesem Effekt näher zu untersuchen wurde in verschieden Experimenten die Rolle von CD4+, CD8+ sowie NK-Zellen zu verschieden Zeitpunkten der Tumorentwicklung untersucht. Die Analyse des Tumorgewebes ergab, eine signifikante erhöhte Frequenz von NK-Zellen in den mit Mut-30 RNA vakzinierten Tieren. Das NK Zellen in der frühen Phase der Therapie eine entscheidende Rolle spielen wurde anhand von Depletionsstudien bestätigt. Daran anschließend wurde gezeigt, dass im fortgeschrittenen Tumorstadium die NK Zellen keinen weiteren relevanten Beitrag zum anti-tumoralen Effekt der RNA Vakzinierung leisten, sondern die Vakzine induzierte adaptive Immunantwort. Durch die Isolierung von Lymphozyten aus dem Tumorgewebe und deren Einsatz als Effektorzellen im IFN-γ ELISPOT wurde nachgewiesen, dass Mut-30 spezifische T-Zellen das Tumorgewebe infiltrieren und dort u.a. IFN-γ sekretieren. Dass diese spezifische IFN-γ Ausschüttung für den beobachteten antitumoralen Effekt eine zentrale Rolle einnimmt wurde unter der Verwendung von IFN-γ -/- K.O. Mäusen bestätigt.rnDas Konzept der individuellen RNA basierten mutationsspezifischen Vakzine sieht vor, nicht nur mit einem mutations-spezifischen Epitop, sondern mit mehreren RNA-kodierten Mutationen Patienten zu impfen um der Entstehung von „escape“-Mutanten entgegenzuwirken. Da es nur Erfahrung mit der Herstellung und Verabreichung von Monotop-RNA gab, also RNA die für ein Epitop kodiert, war eine wichtige Fragestellungen, inwieweit Oligotope, welche die mutierten Sequenzen sequentiell durch Linker verbunden als Fusionsprotein kodieren, Immunantworten induzieren können. Hierzu wurden Pentatope mit variierender Position des einzelnen Epitopes hinsichtlich ihrer in vivo induzierten T-Zellreaktivitäten charakterisiert. Die Experimente zeigten, dass es möglich ist, unabhängig von der Position im Pentatop eine Immunantwort gegen ein Epitop zu induzieren. Des weiteren wurde beobachtet, dass die induzierten T-Zellfrequenzen nach Pentatop Vakzinierung im Vergleich zur Nutzung von Monotopen signifikant gesteigert werden kann.rnZusammenfassend wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit präklinisch erstmalig nachgewiesen, dass nicht-synonyme Mutationen eine numerisch relevante Quelle von Zielstrukturen für die anti-tumorale Immuntherapie darstellen. Überraschenderweise zeigte sich eine dominante Induktion MHC-II restringierter Immunantworten, welche partiell in der Lage waren massive Tumorabstoßungsreaktionen zu induzieren. Im Sinne einer Translation der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein RNA basiertes Oligotop-Format etabliert, welches Eingang in die klinische Testung des Konzeptes fand.rn

Glycomic analysis of human mast cells, eosinophils and basophils

In allergic diseases such as asthma, eosinophils, basophils and mast cells, through release of preformed and newly generated mediators, granule proteins and cytokines, are recognized as key effector cells. While their surface protein phenotypes, mediator release profiles, ontogeny, cell trafficking and genomes have been generally explored and compared, there has yet to be any thorough analysis and comparison of their glycomes. Such studies are critical to understand the contribution of carbohydrates to the induction and regulation of allergic inflammatory responses and are now possible using improved technologies for detecting and characterizing cell-derived glycans. We thus report here the application of high-sensitivity mass spectrometric-based glycomics methodologies to the analysis of N-linked glycans derived from isolated populations of human mast cells, eosinophils and basophils. The samples were subjected to matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) time-of-flight (TOF) screening analyses and MALDI-TOF/TOF sequencing studies. Results reveal substantive quantities of terminal N-acetylglucosamine containing structures in both the eosinophil and the basophil samples, whereas mast cells display greater relative quantities of sialylated terminal epitopes. For the first time, we characterize the cell surface glycan structures of principal allergic effector cells, which by interaction with glycan-binding proteins (e.g. lectins) have the possibility to dictate cellular functions, and might thus have important implications for the pathogenesis of inflammatory and allergic diseases.

Anti-idiotypic Fab Fragments Image a Conserved N-terminal Epitope Patch of Grass Pollen Allergen Phl p 1

BACKGROUND AND AIMS: Naturally occurring anti-idiotypic antibodies structurally mimic the original antibody epitope. Anti-idiotypes, therefore, are interesting tools for the portrayal of conformational B-cell epitopes of allergens. In this study we used this strategy particularly for major timothy grass pollen (Phleum pratense) allergen Phl p 1. METHODS AND RESULTS: We used a combinatorial phage display library constructed from the peripheral IgG repertoire of a grass pollen allergic patient which was supposed to contain anti-idiotypic Fab specificities. Using purified anti-Phl p 1 IgG for biopanning, several Fab displaying phage clones could be isolated. 100 amplified colonies were screened for their binding capacity to anti-Phl p 1-specific antibodies, finally resulting in four distinct Fab clones according to sequence analysis. Interestingly, heavy chains of all clones derived from the same germ line sequence and showed high homology in their CDRs. Projecting their sequence information on the surface of the natural allergen Phl p 1 (PDB ID: 1N10) indicated matches on the N-terminal domain of the homo-dimeric allergen, including the bridging region between the two monomers. The resulting epitope patches were formed by spatially distant sections of the primary allergen sequence. CONCLUSION: In this study we report that anti-idiotypic specificities towards anti-Phl p 1 IgG, selected from a Fab library of a grass pollen allergic patient, mimic a conformational epitope patch being distinct from a previously reported IgE epitope area.

Demonstration of epitope-spreading phenomena in bullous pemphigoid: results of a prospective multicenter study

Bullous pemphigoid (BP), the most common autoimmune subepidermal bullous disease, is associated with an autoantibody response to BP180 and BP230, two components of junctional adhesion complexes in human skin promoting dermo-epidermal cohesion. Retrospective analyses demonstrated that these autoantigens harbor several epitopes targeted by autoaggressive B and T cells. The aim of this prospective multicenter study was to assess the evolution of IgG autoantibodies in 35 BP patients over a 12-month observation period. Epitope-spreading (ES) events were detected in 17 of 35 BP patients (49%). They preferentially occurred in an early stage of the disease and were significantly related to disease severity at diagnosis. Moreover, in three patients, spreading of IgG reactivity to intracellular epitopes of BP180 and BP230 was preceded by recognition of the BP180 ectodomain. Finally, IgG reactivity with extracellular epitopes of BP180 and intracellular epitopes of BP230 correlated with the severity of BP in disease course. These findings support the idea that IgG recognition of the BP180 ectodomain is an early and crucial event in BP disease, followed by variable intra- and intermolecular ES events, which likely shape the individual course of BP.

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.

Cloning, production and characterization of antigen 5 like proteins from Simulium vittatum and Culicoides nubeculosus, the first cross-reactive allergen associated with equine insect bite hypersensitivity

Insect bite hypersensitivity (IBH) is an IgE-mediated seasonal dermatitis of the horses associated with bites of Simulium (black fly) and Culicoides (midge) species. Although cross-reactivity between Simulium and Culicoides salivary gland extracts has been demonstrated, the molecular nature of the allergens responsible for the observed cross-reactivity remains to be elucidated. In this report we demonstrate for the first time in veterinary medicine that a homologous allergen, present in the salivary glands of both insects, shows extended IgE cross-reactivity in vitro and in vivo. The cDNA sequences coding for both antigen 5 like allergens termed Sim v 1 and Cul n 1 were amplified by PCR, subcloned in high level expression vectors, and produced as [His](6)-tagged proteins in Escherichia coli. The highly pure recombinant proteins were used to investigate the prevalence of sensitization in IBH-affected horses by ELISA and their cross-reactive nature by Western blot analyses, inhibition ELISA and intradermal skin tests (IDT). The prevalence of sensitization to Sim v 1 and Cul n 1 among 48 IBH-affected horses was 37% and 35%, respectively. In contrast, serum IgE levels to both allergens in 24 unaffected horses did not show any value above background. Both proteins strongly bound serum IgE from IBH-affected horses in Western blot analyses, demonstrating the allergenic nature of the recombinant proteins. Extended inhibition ELISA experiments clearly showed that Sim v 1 in fluid phase is able to strongly inhibit binding of serum IgE to solid phase coated Cul n 1 in a concentration dependent manner and vice versa. This crucial experiment shows that the allergens share common IgE-binding epitopes. IDT with Sim v 1 and Cul n 1 showed clear immediate and late phase reactions to the allergen challenges IBH-affected horses, whereas unaffected control horses do not develop relevant immediate hypersensitivity reactions. In some horses, however, mild late phase reactions were observed 4h post-challenge, a phenomenon reported to occur also in challenge experiments with Simulium and Culicoides crude extracts probably related to lipopolysaccaride contaminations which are also present in E. coli-expressed recombinant proteins. In conclusion our data demonstrate that IgE-mediated cross-reactivity to homologous allergens, a well-known clinically relevant phenomenon in human allergy, also occurs in veterinary allergy.

Kinetics of ocular and systemic antigen-specific T-cell responses elicited during murine cytomegalovirus retinitis

Cytomegalovirus (CMV) reactivation in the retina of immunocompromized patients is a cause of significant morbidity as it can lead to blindness. The adaptive immune response is critical in controlling murine CMV (MCMV) infection in MCMV-susceptible mouse strains. CD8(+) T cells limit systemic viral replication in the acute phase of infection and are essential to contain latent virus. In this study, we provide the first evaluation of the kinetics of anti-viral T-cell responses after subretinal infection with MCMV. The acute response was characterized by a rapid expansion phase, with infiltration of CD8(+) T cells into the infected retina, followed by a contraction phase. MCMV-specific T cells displayed biphasic kinetics with a first peak at day 12 and contraction by day 18 followed by sustained recruitment of these cells into the retina at later time points post-infection. MCMV-specific CD8(+) T cells were also observed in the draining cervical lymph nodes and the spleen. Presentation of viral epitopes and activation of CD8(+) T cells was widespread and could be detected in the spleen and the draining lymph nodes, but not in the retina or iris. Moreover, after intraocular infection, antigen-specific cytotoxic activity was detectable and exhibited kinetics equivalent to those observed after intraperitoneal infection with the same viral dose. These data provide novel insights of how and where immune responses are initiated when viral antigen is present in the subretinal space.

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.

Vaccination with the recombinant chimeric antigen recNcMIC3-1-R induces a non-protective Th2-type immune response in the pregnant mouse model for N. caninum infection

The major route of transmission of Neospora caninum in cattle is transplacentally from an infected cow to its progeny. Therefore, a vaccine should be able to prevent both the horizontal transmission from contaminated food or water and the vertical transmission. We have previously shown that a chimeric vaccine composed of predicted immunogenic epitopes of NcMIC3, NcMIC1 and NcROP2 (recNcMIC3-1-R) significantly reduced the cerebral infection in BALB/c mice. In this study, mice were first vaccinated, then mated and pregnant mice were challenged with 2×10(6)N. caninum tachyzoites at day 7-9 of pregnancy. Partial protection was only observed in the mice vaccinated with a tachyzoite crude protein extract but no protection against vertical transmission or cerebral infection in the dams was observed in the group vaccinated with recNcMIC3-1-R. Serological and cytokine analysis showed an overall lower cytokine level in sera associated with a dominant IL-4 expression and high IgG1 titers. Thus, the Th2-type immune response observed in the pregnant mice was not protective against experimental neosporosis, in contrary to the mixed Th1-/Th2-type immune response observed in the non-pregnant mouse model. These results demonstrate that the immunomodulation that occurs during pregnancy was not favorable for the protection against N. caninum infection conferred by vaccination with recNcMIC3-1-R.

Post-translational signal peptide cleavage controls differential epitope recognition in the QP-rich domain of recombinant Theileria parva PIM

The presence of the schizont stage of the obligate intracellular parasites Theileria parva or T. annulata in the cytoplasm of an infected leukocyte results in host cell transformation via a mechanism that has not yet been elucidated. Proteins, secreted by the schizont, or expressed on its surface, are of interest as they can interact with host cell molecules that regulate host cell proliferation and/or survival. The major schizont surface protein is the polymorphic immunodominant molecule, PIM, which contains a large glutamine- and proline-rich domain (QP-rd) that protrudes into the host cell cytoplasm. Analyzing QP-rd generated by in vitro transcription/translation, we found that the signal peptide was efficiently cleaved post-translationally upon addition of T cell lysate or canine pancreatic microsomes, whereas signal peptide cleavage of a control protein only occurred cotranslationally and in the presence of microsomal membranes. The QP-rd of PIM migrated anomalously in SDS-PAGE and removal of the 19 amino acids corresponding to the predicted signal peptide caused a decrease in apparent molecular mass of 24kDa. The molecule was analyzed using monoclonal antibodies that recognize a set of previously defined PIM epitopes. Depending on the presence or the absence of the signal peptide, two conformational states could be demonstrated that are differentially recognized, with N-terminal epitopes becoming readily accessible upon signal peptide removal, and C-terminal epitopes becoming masked. Similar observations were made when the QP-rd of PIM was expressed in bacteria. Our observations could also be of relevance to other schizont proteins. A recent analysis of the proteomes of T. parva and T. annulata revealed the presence of a large family of potentially secreted proteins, characterized by the presence of large stretches of amino acids that are also particularly rich in QP-residues.

[How the bovine viral diarrhea virus outwits the immune system]

The interaction of bovine viral diarrhea virus (BVD virus) with its host has several unique features, most notably the capacity to infect its host either transiently or persistently. The transient infection stimulates an antiviral immune reaction similar to that seen in other transient viral infections. In contrast, being associated with immunotolerance specific for the infecting BVD viral strain, the persistent infection differs fundamentally from other persistent infections like those caused by lentiviruses. Whereas the latter are characterized by complex viral evasion of the host's adaptive immune response by mechanisms such as antigenic drift and interference with presentation of T cell epitopes, BVD virus avoids the immune response altogether by inducing both humoral and cellular immune tolerance. This is made possible by invasion of the fetus at an early stage of development. In addition to adaptive immunity, BVD virus also manipulates key elements of the host's innate immune response. The non-cytopathic biotype of BVD virus, which is capable of persistently infecting its host, fails to induce type I interferon. In addition, persistently infected cells are resistant to the induction of apoptosis by double-stranded RNA and do not produce interferon when treated with this pathogen-associated molecular pattern (PAMP) that signals viral infection. Moreover, when treated with interferon, cells persistently infected with non-cytopathic BVD virus do not clear the virus. Surprisingly, however, despite this lack of effect on persistent infection, interferon readily induces an antiviral state in these cells, as shown by the protection against infection by unrelated viruses. Overall, BVD virus manipulates the host's interferon defense in a manner that optimises its chances of maintaining the persistent infection as well as decreasing the risks that heterologous viral infections may carry for the host. Thus, since not all potential host cells are infected in animals persistently infected with BVD virus, heterologous viruses replicating in cells uninfected with BVD virus will still trigger production of interferon. Interferon produced by such cells will curtail the replication of heterologous viruses only, be that in cells already infected with BVD virus, or in cells in which the heterologous virus may replicate alone. From an evolutionary viewpoint, this strategy clearly enhances the chances of transmission of BVD virus to new hosts, as it attenuates the negative effects that a global immunosuppression would have on the survival of persistently infected animals.