HARNESSING iNKT CELLS WITH RECOMBINANT CD1d FUSION PROTEINS TO REDIRECT INNATE AND ADAPTIVE IMMUNITY TO THE TUMOR

Les thérapies du cancer, comme la radiothérapie et la chimiothérapie, sont couramment utilisées mais ont de nombreux effets secondaires. Ces thérapies invasives pour le patient nécessitent d'être améliorées et de nombreuses avancées ont été faites afin d'adapter et de personnaliser le traitement du cancer. L'immunothérapie a pour but de renforcer le système immunitaire du patient et de le rediriger de manière spécifique contre la tumeur. Dans notre projet, nous activons les lymphocytes Invariant Natural Killer T (iNKT) afin de mettre en place une immunothérapie innovatrice contre le cancer. Les cellules iNKT sont une unique sous-population de lymphocytes T qui ont la particularité de réunir les propriétés de l'immunité innée ainsi qu'adaptative. En effet, les cellules iNKT expriment à leur surface des molécules présentes aussi sur les cellules tueuses NK, caractéristique de l'immunité innée, ainsi qu'un récepteur de cellules T (TCR) qui représente l'immunité adaptative. Les cellules iNKT reconnaissent avec leur TCR des antigènes présentés par la molécule CD1d. Les antigènes sont des protéines, des polysaccharides ou des lipides reconnus par les cellules du système immunitaire ou les anticorps pour engendrer une réponse immunitaire. Dans le cas des cellules iNKT, l'alpha-galactosylceramide (αGC) est un antigène lipidique fréquemment utilisé dans les études cliniques comme puissant activateur. Après l'activation des cellules iNKT avec l'αGC, celles-ci produisent abondamment et rapidement des cytokines. Ces cytokines sont des molécules agissant comme des signaux activateurs d'autres cellules du système immunitaire telles que les cellules NK et les lymphocytes T. Cependant, les cellules iNKT deviennent anergiques après un seul traitement avec l'αGC c'est à dire qu'elles ne peuvent plus être réactivées, ce qui limite leur utilisation dans l'immunothérapie du cancer. Dans notre groupe, Stirnemann et al ont publié une molécule recombinante innovante, composée de la molécule CD1d soluble et chargée avec le ligand αGC (αGC/sCD1d). Cette protéine est capable d'activer les cellules iNKT tout en évitant l'anergie. Dans le système immunitaire, les anticorps sont indispensables pour combattre une infection bactérienne ou virale. En effet, les anticorps ont la capacité de reconnaître et lier spécifiquement un antigène et permettent l'élimination de la cellule qui exprime cet antigène. Dans le domaine de l'immunothérapie, les anticorps sont utilisés afin de cibler des antigènes présentés seulement par la tumeur. Ce procédé permet de réduire efficacement les effets secondaires lors du traitement du cancer. Nous avons donc fusionné la protéine recombinante αGC/CD1d à un fragment d'anticorps qui reconnaît un antigène spécifique des cellules tumorales. Dans une étude préclinique, nous avons démontré que la protéine αGC/sCD1d avec un fragment d'anticorps dirigé contre la tumeur engendre une meilleure activation des cellules iNKT et entraîne un effet anti-tumeur prolongé. Cet effet anti-tumeur est augmenté comparé à une protéine αGC/CD1d qui ne cible pas la tumeur. Nous avons aussi montré que l'activation des cellules iNKT avec la protéine αGC/sCD1d-anti-tumeur améliore l'effet anti- tumoral d'un vaccin pour le cancer. Lors d'expériences in vitro, la protéine αGC/sCD1d-anti- tumeur permet aussi d'activer les cellules humaines iNKT et ainsi tuer spécifiquement les cellules tumorales humaines. La protéine αGC/sCD1d-anti-tumeur représente une alternative thérapeutique prometteuse dans l'immunothérapie du cancer. - Les cellules Invariant Natural Killer T (iNKT), dont les effets anti-tumoraux ont été démontrés, sont de puissants activateurs des cellules Natural Killer (NK), des cellules dendritiques (DC) et des lymphocytes T. Cependant, une seule injection du ligand de haute affinité alpha-galactosylceramide (αGC) n'induit une forte activation des cellules iNKT que durant une courte période. Celle-ci est alors suivie d'une longue phase d'anergie, limitant ainsi leur utilisation pour la thérapie. Comme alternative prometteuse, nous avons montré que des injections répétées d'αGC chargé sur une protéine recombinante de CD1d soluble (αGC/sCD1d) chez la souris entraînent une activation prolongée des cellules iNKT, associée à une production continue de cytokine. De plus, le maintien de la réactivité des cellules iNKT permet de prolonger l'activité anti-tumorale lorsque la protéine αGC/sCD1d est fusionnée à un fragment d'anticorps (scFv) dirigé contre la tumeur. L'inhibition de la croissance tumorale n'est optimale que lorsque les souris sont traitées avec la protéine αGC/sCD1d-scFv ciblant la tumeur, la protéine αGC/sCD1d-scFv non-appropriée étant moins efficace. Dans le système humain, les protéines recombinantes αGC/sCD1d-anti-HER2 et anti-CEA sont capables d'activer et de faire proliférer des cellules iNKT à partir de PBMCs issues de donneurs sains. De plus, la protéine αGC/sCD1d-scFv a la capacité d'activer directement des clones iNKT humains en l'absence de cellules présentatrices d'antigènes (CPA), contrairement au ligand αGC libre. Mais surtout, la lyse des cellules tumorales par les iNKT humaines n'est obtenue que lorsqu'elles sont incubées avec la protéine αGC/sCD1d-scFv anti- tumeur. En outre, la redirection de la cytotoxicité des cellules iNKT vers la tumeur est supérieure à celle obtenue avec une stimulation par des CPA chargées avec l'αGC. Afin d'augmenter les effets anti-tumoraux, nous avons exploité la capacité des cellules iNKT à activer l'immunité adaptive. Pour ce faire, nous avons combiné l'immunothérapie NKT/CD1d avec un vaccin anti-tumoral composé d'un peptide OVA. Des effets synergiques ont été obtenus lorsque les traitements avec la protéine αGC/sCD1d-anti-HER2 étaient associés avec le CpG ODN comme adjuvant pour la vaccination avec le peptide OVA. Ces effets ont été observés à travers l'activation de nombreux lymphocytes T CD8+ spécifique de la tumeur, ainsi que par la forte expansion des cellules NK. Les réponses, innée et adaptive, élevées après le traitement avec la protéine αGC/sCD1d-anti-HER2 combinée au vaccin OVA/CpG ODN étaient associées à un fort ralentissement de la croissance des tumeurs B16- OVA-HER2. Cet effet anti-tumoral corrèle avec l'enrichissement des lymphocytes T CD8+ spécifiques observé à la tumeur. Afin d'étendre l'application des protéines αGC/sCD1d et d'améliorer leur efficacité, nous avons développé des fusions CD1d alternatives. Premièrement, une protéine αGC/sCD1d dimérique, qui permet d'augmenter l'avidité de la molécule CD1d pour les cellules iNKT. Dans un deuxième temps, nous avons fusionné la protéine αGC/sCD1d avec un scFv dirigé contre le récepteur 3 du facteur de croissance pour l'endothélium vasculaire (VEGFR-3), afin de cibler l'environnement de la tumeur. Dans l'ensemble, ces résultats démontrent que la thérapie médiée par la protéine recombinante αGC/sCD1d-scFv est une approche prometteuse pour rediriger l'immunité innée et adaptive vers le site tumoral. - Invariant Natural Killer T cells (iNKT) are potent activators of Natural Killer (NK), dendritic cells (DC) and T lymphocytes, and their anti-tumor activities have been well demonstrated. However, a single injection of the high affinity CD1d ligand alpha-galactosylceramide (αGC) leads to a strong but short-lived iNKT cell activation followed by a phase of long-term anergy, limiting the therapeutic use of this ligand. As a promising alternative, we have demonstrated that when αGC is loaded on recombinant soluble CD1d molecules (αGC/sCD1d), repeated injections in mice led to the sustained iNKT cell activation associated with continued cytokine secretion. Importantly, the retained reactivity of iNKT cell led to prolonged antitumor activity when the αGC/sCD1d was fused to an anti-tumor scFv fragments. Optimal inhibition of tumor growth was obtained only when mice were treated with the tumor-targeted αGC/CD1d-scFv fusion, whereas the irrelevant αGC/CD1d-scFv fusion was less efficient. When tested in a human system, the recombinant αGC/sCD1d-anti-HER2 and -anti-CEA fusion proteins were able to expand iNKT cells from PBMCs of healthy donors. Furthermore, the αGC/sCD1d-scFv fusion had the capacity to directly activate human iNKT cells clones without the presence of antigen-presenting cells (APCs), in contrast to the free αGC ligand. Most importantly, tumor cell killing by human iNKT cells was obtained only when co- incubated with the tumor targeted sCD1d-antitumor scFv, and their direct tumor cytotoxicity was superior to the bystander killing obtained with αGC-loaded APCs stimulation. To further enhance the anti-tumor effects, we exploited the ability of iNKT cells to transactivate the adaptive immunity, by combining the NKT/CD1d immunotherapy with a peptide cancer vaccine. Interestingly, synergistic effects were obtained when the αGC/sCD1d- anti-HER2 fusion treatment was combined with CpG ODN as adjuvant for the OVA peptide vaccine, as seen by higher numbers of activated antigen-specific CD8 T cells and NK cells, as compared to each regimen alone. The increased innate and adaptive immune responses upon combined tumor targeted sCD1d-scFv treatment and OVA/CpG vaccine were associated with a strong delay in B16-OVA-HER2 melanoma tumor growth, which correlated with an enrichment of antigen-specific CD8 cells at the tumor site. In order to extend the application of the CD1d fusion, we designed alternative CD1d fusion proteins. First, a dimeric αGC/sCD1d-Fc fusion, which permits to augment the avidity of the CD1d for iNKT cells and second, an αGC/sCD1d fused to an anti vascular endothelial growth factor receptor-3 (VEGFR-3) scFv, in order to target tumor stroma environment. Altogether, these results demonstrate that the iNKT-mediated immunotherapy via recombinant αGC/sCD1d-scFv fusion is a promising approach to redirect the innate and adaptive antitumor immune response to the tumor site.

Extensió de l'entorn SMARD per permetre la depuració d'aplicacions basades en agents mòbils

Un dels principals obstacles per l’adopció dels agents mòbils, fins i tot per tasques per les quals s’ha demostrat la seva idoneïtat, és la dificultat de desenvolupar-los. Aquest projecte aporta solucions per ajudar en aquest procés. Més concretament, per provar agents i observar-ne el seu comportament en un entorn de simulació, abans d’executar-los en un escenari real. Hem afegit un depurador i un constructor d’agents mòbils a la interfície gràfica de disseny d’itineraris de l’entorn SMARD. Fent servir afegit aquests nous components, el programador pot dissenyar, construir i fer proves d’un agent mòbil des d’aquesta aplicació.

Contribució a la mobilitat inter-plataforma d'agents mòbils: protocol de migració fragmentada

En aquest projecte s’ha dissenyat un protocol de migració d’agents mòbils per a l’arquitectura IPMA basat en l’enviament dels agents fragmentats en diversos missatges FIPA ACL. Aquest s’ha implementat dins el servei de migració JIPMS per a la plataforma JADE. Finalment s’ha dut a terme un conjunt exhaustiu de tests per avaluar-ne el rendiment i comparar-lo amb altres protocols de migració existents.

Desenvolupament d'un component de tolerància a fallades per a un sistema d'agents mòbils sobre plataformes lleugeres

A mesura que la complexitat de les tasques dels agents mòbils va creixent, és més important que aquestes no perdin el treball realitzat. Hem de saber en tot moment que la execució s’està desenvolupant favorablement. Aquest projecte tracta d’explicar el procés d’elaboració d’un component de tolerància a fallades des de la seva idea inicial fins a la seva implementació. Analitzarem la situació i dissenyarem una solució. Procurarem que el nostre component emmascari la fallada d’un agent, detectant-la i posteriorment recuperant l’execució des d’on s’ha interromput. Tot això procurant seguir la metodologia de disseny d’agents mòbils per a plataformes lleugeres.

Monetary Policy and Heterogeneous Expectations

This paper studies the implications for monetary policy of heterogeneous expectations in a New Keynesian model. The assumption of rational expectations is replaced with parsimonious forecasting models where agents select between predictors that are underparameterized. In a Misspecification Equilibrium agents only select the best-performing statistical models. We demonstrate that, even when monetary policy rules satisfy the Taylor principle by adjusting nominal interest rates more than one for one with inflation, there may exist equilibria with Intrinsic Heterogeneity. Under certain conditions, there may exist multiple misspecification equilibria. We show that these findings have important implications for business cycle dynamics and for the design of monetary policy.

Learning about Risk and Return: A Simple Model of Bubbles and Crashes

This paper demonstrates that an asset pricing model with least-squares learning can lead to bubbles and crashes as endogenous responses to the fundamentals driving asset prices. When agents are risk-averse they need to make forecasts of the conditional variance of a stock’s return. Recursive updating of both the conditional variance and the expected return implies several mechanisms through which learning impacts stock prices. Extended periods of excess volatility, bubbles and crashes arise with a frequency that depends on the extent to which past data is discounted. A central role is played by changes over time in agents’ estimates of risk.

Does Ricardian Equivalence Hold When Expectations are not Rational?

This paper considers the Ricardian Equivalence proposition when expectations are not rational and are instead formed using adaptive learning rules. We show that Ricardian Equivalence continues to hold provided suitable additional conditions on learning dynamics are satisfied. However, new cases of failure can also emerge under learning. In particular, for Ricardian Equivalence to obtain, agents’ expectations must not depend on government’s financial variables under deficit financing.

The Distributional Consequences of Supply-Side Reforms in General Equilibrium

This paper addresses the issue on whether tax reforms consisten with lower public debt-to-GDP in the long-run can lead to a more efficient and equitable economy. To this end we solve a heterogeneous agent model comprised of a government, a representative capitalist and representative skilled and unskilled workers, under both rational expectations and adaptive learning. Our main ndings are that (i) reductions in capital taxation, while bene cial at the aggregate level, lead to increased inequality mainly due to the substitutability of un- skilled labour and capital; (ii) a fall in taxation for skilled labour is Pareto improving, which is largely explained by its complementarity with the other factor inputs; (iii) all agents would prefer increasing the tax rate on capital to increasing the tax rate on skilled and un- skilled labour since it leads to relatively lower welfare losses; and (iv) heterogeneity in initial beliefs under adaptive learning quantitatively matters for welfare.

Adaptive Continuous time Markov Chain Approximation Model to General Jump-Diusions

We propose a non-equidistant Q rate matrix formula and an adaptive numerical algorithm for a continuous time Markov chain to approximate jump-diffusions with affine or non-affine functional specifications. Our approach also accommodates state-dependent jump intensity and jump distribution, a flexibility that is very hard to achieve with other numerical methods. The Kolmogorov-Smirnov test shows that the proposed Markov chain transition density converges to the one given by the likelihood expansion formula as in Ait-Sahalia (2008). We provide numerical examples for European stock option pricing in Black and Scholes (1973), Merton (1976) and Kou (2002).

Fiscal Policy and Learning

Using the standard real business cycle model with lump-sum taxes, we analyze the impact of fiscal policy when agents form expectations using adaptive learning rather than rational expectations (RE). The output multipliers for government purchases are significantly higher under learning, and fall within empirical bounds reported in the literature (in sharp contrast to the implausibly low values under RE). Effectiveness of fiscal policy is demonstrated during times of economic stress like the recent Great Recession. Finally it is shown how learning can lead to dynamics empirically documented during episodes of 'fiscal consolidations.'