Cytotoxic effects of FGF2-saporin on bovine epithelial lens cells in vitro.

PURPOSE: To test the ability of two preparations of FGF2-saporin, either FGF2 chemically conjugated to saporin (FGF2-SAP) or genetically engineered FGF2-saporin (rFGF2-SAP) to inhibit the growth of bovine epithelial lens (BEL) cells in vitro when in solution and when immobilized on heparin surface-modified (HSM) polymethylmethacrylate (PMMA) intraocular lenses (IOLs). METHOD: Bovine epithelial lens cells were incubated with various concentrations FGF2-saporin for as long as 4 days. The number of surviving cells was determined by counting the number of nuclei. Because FGF2 binds to heparin, FGF2-saporin was incubated with HSM PMMA IOLs; excess toxin was washed off, and the BEL cells were grown on the FGF2-saporin-treated IOLs (HSM and non-HSM) for 4 days. Cell density was determined by image analysis. RESULTS: Both FGF2-SAP and rFGF2-SAP were highly cytotoxic (nM range), with rFGF2-SAP 10 times less active than FGF2-SAP. FGF2-saporin bound to the surface of HSM IOLs and eluted by 2M NaCl retained its activity. Toxin bound to HSM IOLs killed more than 90% of the BEL cells placed on the IOL surface within 4 days. The ability of FGF2-saporin to prevent the growth of cells on the IOL surface was strictly dependent on the presence of heparin on the IOL. CONCLUSIONS: FGF2-saporin is bound to HSM PMMA IOLs and prevents the growth of epithelial cells on the surface of the lens.

Degradation of ZAP-70 following antigenic stimulation in human T lymphocytes: role of calpain proteolytic pathway.

T cell activation by the specific Ag results in dramatic changes of the T cell phenotype that include a rapid and profound down-regulation and degradation of triggered TCRs. In this work, we investigated the fate of the TCR-associated ZAP-70 kinase in Ag-stimulated T cells. T cells stimulated by peptide-pulsed APCs undergo an Ag dose-dependent decrease of the total cellular content of ZAP-70, as detected by FACS analysis and confocal microscopy on fixed and permeabilized T cell-APC conjugates and by Western blot on total cell lysates. The time course of ZAP-70 consumption overlaps with that of zeta-chain degradation, indicating that ZAP-70 is degraded in parallel with TCR internalization and degradation. Pharmacological activation of protein kinase C (PKC) does not induce ZAP-70 degradation, which, on the contrary, requires activation of protein tyrosine kinases. Two lines of evidence indicate that the Ca2+-dependent cysteine protease calpain plays a major role in initiating ZAP-70 degradation: 1) treatment of T cells with cell-permeating inhibitors of calpain markedly reduces ZAP-70 degradation; 2) ZAP-70 is cleaved in vitro by calpain. Our results show that, in the course of T cell-APC cognate interaction, ZAP-70 is rapidly degraded via a calpain-dependent mechanism.

Increased mobility of major histocompatibility complex I-peptide complexes decreases the sensitivity of antigen recognition.

CD8(+) cytotoxic T lymphocytes (CTL) can recognize and kill target cells expressing only a few cognate major histocompatibility complex (MHC) I-peptide complexes. This high sensitivity requires efficient scanning of a vast number of highly diverse MHC I-peptide complexes by the T cell receptor in the contact site of transient conjugates formed mainly by nonspecific interactions of ICAM-1 and LFA-1. Tracking of single H-2K(d) molecules loaded with fluorescent peptides on target cells and nascent conjugates with CTL showed dynamic transitions between states of free diffusion and immobility. The immobilizations were explained by association of MHC I-peptide complexes with ICAM-1 and strongly increased their local concentration in cell adhesion sites and hence their scanning by T cell receptor. In nascent immunological synapses cognate complexes became immobile, whereas noncognate ones diffused out again. Interfering with this mobility modulation-based concentration and sorting of MHC I-peptide complexes strongly impaired the sensitivity of antigen recognition by CTL, demonstrating that it constitutes a new basic aspect of antigen presentation by MHC I molecules.

Development and evaluation of antibody-MHC/peptide conjugates as a new form of cancer immunotherapy

Summary One of the major goals of cancer immunotherapy is the induction of a specific and effective antitumor cytotoxic T lymphocyte (CTL) response. However, the downregulation of Class I Major Histocompatibility Complexes (MHC) expression and the low level of tumor peptide presentation on tumor cell surface, ás well as the low immunogenicity of tumor specific antigens, limit the effectiveness of anti-tumor CTL responses. On the other hand, monoclonal antibodies, which bind with high affinity to tumor cell surface markers, are powerful tumor targeting tools. However, their capacity to .kill cancer cells is limited and mAb cancer treatments usually require the addition of different form of chemotherapy. The new cancer immunotherapy strategy described herein combines the advantage of the high tumor targeting capacity of monoclonal antibodies (mAb) with the powerful cytotoxicity of CD8 T lymphocytes directed against highly antigenic peptide-MHC complexes. Monoclonal antibody Fab fragments directed against a cell surface tumor associated antigen (TAA) are chemically coupled to soluble MHC class I complexes carrying a highly antigenic peptide. Antibody guided targeting and oligomerization of numerous antigenic class IMHC/peptide complexes on tumor cell surfaces can redirect the cytotoxicity of peptide-specific CD8 T cells towards target cancer cells. After the description of the production of murine anti-tumor xMHC/peptide conjugates in the first part of this thesis, the therapeutic potential of such conjugates were sequentially investigated in different syngeneic tumor mouse models. As a first proof of principle, transgenic OT-1 mice and later CEA transgenic C57BL/6 (B6) mice, adoptively transferred with OT-1 spleen cells and immunized with ovalbumin, were used as a model of high frequency of ova peptide specific T cells. In these mice, growth inhibition and regression of palpable colon carcinoma expressing CEA, were obtained by systemic injection of anti-CEA Fab/H-2Kb/ova peptide conjugates. Next, LCMV virus and influenza virus infection of B6 mice were used as viral models to redirect natural antiviral CTL responses to tumors via conjugates loaded with viral peptides. We showed that in mice infected with the LCMV virus, subcutaneous CEA-expressing tumor cells were inhibited by the H2Db/GP33 restricted anti-viral CTL response when preincubated before grafting with anti-CEA Fab-H-2Db/GP33 peptide conjugates. In mice infected with the influenza virus, lung metastases expressing the HER2 antigen were inhibited by the H-2Db/NP366 restricted CTLs response when preincubated before injection with anti-Her2 Fab-H-2Db/NP366 peptide conjugates. In the last chapter, the stability of the peptide in the anti-CEA Fab-H-2Db/GP33 conjugates was improved by the covalent photocross-link of the GP33 peptide in the H-2Db MHC groove. Thus, LCMV immune mice could reject CEA expressing tumors when treated with systemic injections of anti-CEA FabH-2Db/GP33 cross-linked conjugates. These results are encouraging for the potential application of this strategy in clinic. Such conjugates could be used alone in patients boosted by the relevant virus, or used in combination with existing T cell based ìmmunotherapy. Résumé Une des principales approches utilisées dans l'immunothérapie contre le cancer consiste en l'induction d'une réponse T cytotoxique (CTL) spécifiquement dirigée contre la tumeur. Cependant, le faible niveau d'expression des complexes majeurs d'histocompatibilité de classe I (CMH I) et de présentation des peptides tumoraux à la surface des cellules cancéreuses ainsi que la faible immunogenicité des antigens tumoraux, limitent l'efficacité de la réponse CTL. D'autre part,. l'injection d'anticorps monoclonaux (mAb), se liant avec une haute affinité aux marqueurs de surface des cellules tumorales, a fourni des résultats cliniques encourageant. Cependant l'efficacité de ces mAbs contre des tumeur solides reste limitée et necessite souvent l'addition de chimiotherapie. La nouvelle stratégie thérapeutique décrite dans ce travail associe le fort pouvoir de localisation des anticorps monoclonaux et le fort pouvoir cytotoxique des lymphocytes T CD8+. Des fragments Fab d'anticorps monoclonaux, dirigés contre des antigènes surexprimés à la surface de cellules tumorales, ont été chimiquement couplés à des CMH I solubles, portant un peptide fortement antigénique. Le ciblage et l'oligomérisation à la surface des cellules tumorales de nombreux CMH I présentant un peptide antigénique, va réorienter la cytotoxicité des cellules T CD8+ spécifiques du peptide présenté, vers les cellules tumorales cibles. Après une description de la production de conjugé anti-tumeur x CMH Upeptide dans la première partie de cette thèse, le potentiel thérapeutique de tels conjugés a été successivement étudiés in vivo dans différents modèles de tumeur syngénéiques. Tout d'abord, des souris OT-1 transgéniques, puis des souris C57BL/6 (B6) transférées avec des cellules de rate OT-1 puis immunisées avec l'ovalbumine, ont été employées comme modèle de haute fréquence de cellules T CD8+ spécifiques du peptide ova. Chez ces souris, l'inhibition de la croissance et la régression de nodules palpables de carcinomes exprimant l'antigène caccino embryonaire (ACE), ont été obtenues par l'injection systémique de conjugés anti-ACE Fab/H-2Kb/ova. Par la suite, l'infection de souris B6 par le virus LCMV et par le virus de la grippe, ont été utilisés comme modèles viraux pour redirigées des réponses anti-virales naturelles vers les tumeurs, en utilisant des conjugés chargés avec des peptides viraux. Nous avons montré que .chez les souris infectées par le LCMV, la croissance de carcinome sous-cutané est empêchée par la réponse anti-virale, spécifique du complexe H2Db/GP33, lorsque les cellules tumorales greffées sont pré-incubées avec des conjugés anti-CEA Fab-H-2Db/GP33. Dans le cas de souris infectées par le virus de la grippe, la métastatisation de mélanomes pulmonaires exprimant l'antigène HER-2 est inhibée par la réponse anti-virale spécifique du complexe H-2Db/NP366, après pré-incubation des cellules tumorales avec des conjugés anti-Her2 FabxH-2Db/NP366. Dans le dernier chapitre, la liaison covalente du peptide GP33 dans le complexe H-2Db a amélioré la stabilité des conjugés correspondants et a permis le traitement systémique de souris greffées avec des tumeurs exprimant l'ACE et infectées par le LCMV. L'ensemble de ces résultats sont encourageant pour l'application de cette strategie en clinique. De tels conjugués pourraient être employés seuls ou en combinaison avec des protocols d'immunisation peptidique anti-tumoral. Résumé pour un large public Dans les pays industrialisés, le cancer se situe au deuxième rang des causes de mortalité après les maladies cardiovasculaires. Les principaux traitement de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches mises en oeuvre pour la lutte contre le cancer. Elle peut être humorale, et s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la proliferation des cellules tumorales exprimant l'antigène. Certains sont utilisés en clinique pour le traitement de lymphomes, de carcinomes de l'ovaire et du sein ou encore de carcinomes metastatiques du côlon. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements exigent souvent d'être combiner avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et reposer sur une démarche de type vaccinal, consistant à générer des lymphocytes T cytotoxiques (cytotoxic T lymphocytes :CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Or les cellules tumorales ne presentent pas efficacement les peptides antigèniques, car elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des antigènes d'histocompatibilité de classe I, des molécules d'adhésion et des cytokines costimulatrices, et par une faible expression des antigènes associés aux tumeurs. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL specifiquement dirigés contre des antigens tumoraux, les régressions tumorales obtenus grace à ces vaccinations sont relativement rares. Alors que chez les personnes atteintes du cancer on observe l'instauration d'une tolérance immunitaire vis-à-vis de la tumeur, à l'inverse, notre systeme immunitaire reste parfaitement capable de combattre des infection virales classiques, tels que la grippe, qui font aussi appel à une réponse T cytotoxique. Notre groupe de recherche a donc eu l'idee de développer une nouvelle approche thérapeutique où une réponse immunitaire anti-virale très efficace serait redirigée vers les tumeurs par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons chimiquement couplés des fragments d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes surexprimés à la surface de cellules tumorales, à des CMH I portant un peptide viral antigénique. Les cellules tumorales, ciblées par le fragment anticorps et couvertes d' antigènes viraux présentés par des molécules de CMH I, peuvent ainsi tromper les lymphocytes cytotoxiques anti-viraux qui vont détruire les cellules tumorales comme si elles étaient infectées par le virus. Suite à des résultats prometteurs obtenus in vitro avec différents conjugués anticorps-CMH humain de type HLA.A2/peptide Flu, le but du projet était de tester in vivo des conjugués anticorps-CMH I murins sur des modèles expérimentaux de souris. Tout d'abord, des souris transgéniques pour un recepteur T specifique du peptide ova, puis des transferts adoptifs de ces cellules T specifiques dans des souris immunocompétentes, ont été choisi comme modèle de haute fréquence des cellules T spécifiques, et ont permi de valider le principe de la strategie in vivo. Puis, deux modèles viraux ont été elaboré avec le virus LCMV et le virus Influenza, pour réorienter des réponses antivirales naturelles vers les tumeurs grâce à des conjugés chargés avec des peptides viraux. Nous avons montré la grande capacité de nos conjugués à rediriger des réponses cytotoxiques vers les tumeurs et inhiber la croissance de tumeurs syngénéiques sous cutanés et pulmonaires. Ces résultats d'inhibition tumorales obtenus dans des souris immunocompétentes, grâce à l'injection de conjugués anticorps xCMH/peptide et réorientant deux réponses antivirales différentes vers deux modèles tumoraux syngeneiques, sont encourageant pour l'application de cette nouvelle stratégie en clinique.

Molecular modeling study of the binding and signaling properties of the TCRpMHC complex

The activation of the specific immune response against tumor cells is based on the recognition by the CD8+ Cytotoxic Τ Lymphocytes (CTL), of antigenic peptides (p) presented at the surface of the cell by the class I major histocompatibility complex (MHC). The ability of the so-called T-Cell Receptors (TCR) to discriminate between self and non-self peptides constitutes the most important specific control mechanism against infected cells. The TCR/pMHC interaction has been the subject of much attention in cancer therapy since the design of the adoptive transfer approach, in which Τ lymphocytes presenting an interesting response against tumor cells are extracted from the patient, expanded in vitro, and reinfused after immunodepletion, possibly leading to cancer regression. In the last decade, major progress has been achieved by the introduction of engineered lypmhocytes. In the meantime, the understanding of the molecular aspects of the TCRpMHC interaction has become essential to guide in vitro and in vivo studies. In 1996, the determination of the first structure of a TCRpMHC complex by X-ray crystallography revealed the molecular basis of the interaction. Since then, molecular modeling techniques have taken advantage of crystal structures to study the conformational space of the complex, and understand the specificity of the recognition of the pMHC by the TCR. In the meantime, experimental techniques used to determine the sequences of TCR that bind to a pMHC complex have been used intensively, leading to the collection of large repertoires of TCR sequences that are specific for a given pMHC. There is a growing need for computational approaches capable of predicting the molecular interactions that occur upon TCR/pMHC binding without relying on the time consuming resolution of a crystal structure. This work presents new approaches to analyze the molecular principles that govern the recognition of the pMHC by the TCR and the subsequent activation of the T-cell. We first introduce TCRep 3D, a new method to model and study the structural properties of TCR repertoires, based on homology and ab initio modeling. We discuss the methodology in details, and demonstrate that it outperforms state of the art modeling methods in predicting relevant TCR conformations. Two successful applications of TCRep 3D that supported experimental studies on TCR repertoires are presented. Second, we present a rigid body study of TCRpMHC complexes that gives a fair insight on the TCR approach towards pMHC. We show that the binding mode of the TCR is correctly described by long-distance interactions. Finally, the last section is dedicated to a detailed analysis of an experimental hydrogen exchange study, which suggests that some regions of the constant domain of the TCR are subject to conformational changes upon binding to the pMHC. We propose a hypothesis of the structural signaling of TCR molecules leading to the activation of the T-cell. It is based on the analysis of correlated motions in the TCRpMHC structure. - L'activation de la réponse immunitaire spécifique dirigée contre les cellules tumorales est basée sur la reconnaissance par les Lymphocytes Τ Cytotoxiques (CTL), d'un peptide antigénique (p) présenté à la suface de la cellule par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (MHC). La capacité des récepteurs des lymphocytes (TCR) à distinguer les peptides endogènes des peptides étrangers constitue le mécanisme de contrôle le plus important dirigé contre les cellules infectées. L'interaction entre le TCR et le pMHC est le sujet de beaucoup d'attention dans la thérapie du cancer, depuis la conception de la méthode de transfer adoptif: les lymphocytes capables d'une réponse importante contre les cellules tumorales sont extraits du patient, amplifiés in vitro, et réintroduits après immunosuppression. Il peut en résulter une régression du cancer. Ces dix dernières années, d'importants progrès ont été réalisés grâce à l'introduction de lymphocytes modifiés par génie génétique. En parallèle, la compréhension du TCRpMHC au niveau moléculaire est donc devenue essentielle pour soutenir les études in vitro et in vivo. En 1996, l'obtention de la première structure du complexe TCRpMHC à l'aide de la cristallographie par rayons X a révélé les bases moléculaires de l'interaction. Depuis lors, les techniques de modélisation moléculaire ont exploité les structures expérimentales pour comprendre la spécificité de la reconnaissance du pMHC par le TCR. Dans le même temps, de nouvelles techniques expérimentales permettant de déterminer la séquence de TCR spécifiques envers un pMHC donné, ont été largement exploitées. Ainsi, d'importants répertoires de TCR sont devenus disponibles, et il est plus que jamais nécessaire de développer des approches informatiques capables de prédire les interactions moléculaires qui ont lieu lors de la liaison du TCR au pMHC, et ce sans dépendre systématiquement de la résolution d'une structure cristalline. Ce mémoire présente une nouvelle approche pour analyser les principes moléculaires régissant la reconnaissance du pMHC par le TCR, et l'activation du lymphocyte qui en résulte. Dans un premier temps, nous présentons TCRep 3D, une nouvelle méthode basée sur les modélisations par homologie et ab initio, pour l'étude de propriétés structurales des répertoires de TCR. Le procédé est discuté en détails et comparé à des approches standard. Nous démontrons ainsi que TCRep 3D est le plus performant pour prédire des conformations pertinentes du TCR. Deux applications à des études expérimentales des répertoires TCR sont ensuite présentées. Dans la seconde partie de ce travail nous présentons une étude de complexes TCRpMHC qui donne un aperçu intéressant du mécanisme d'approche du pMHC par le TCR. Finalement, la dernière section se concentre sur l'analyse détaillée d'une étude expérimentale basée sur les échanges deuterium/hydrogène, dont les résultats révèlent que certaines régions clés du domaine constant du TCR sont sujettes à un changement conformationnel lors de la liaison au pMHC. Nous proposons une hypothèse pour la signalisation structurelle des TCR, menant à l'activation du lymphocyte. Celle-ci est basée sur l'analyse des mouvements corrélés observés dans la structure du TCRpMHC.

Study of the mechanisms regulating the proliferative potential of human CD8+T lymphocytes over-expressing telomerase reverse transcriptase (hTERT)

Résumé La plupart des cellules issues du sang ont une durée de vie limitée. Dans les cellules somatiques humaines, y incluant les lymphocytes T, la taille des télomères diminue progressivement à chaque division cellulaire, pouvant aboutir à des instabilités chromosomiques. L'expression ectopique du gène de la transcriptase réverse de la télomérase (hTERT) dans les cellules restaure l'activité de la télomérase, et permet un rallongement de leur vie réplicative. Malgré l'absence de signes caractéristiques de transformation, nous ne savons pas encore si les cellules somatiques qui surexpriment hTERT sont physiologiquement indiscernables des cellules normales. Certaines études récentes proposent que la télomérase joue plusieurs rôles additionnels dans d'autres phénomènes biologiques tels que la réparation de l'ADN, la survie et la croissance des cellules. Dans notre étude, nous avons utilisé des clones issus de lymphocytes T cytotoxiques surexprimant la télomérase afin d'étudier les mécanismes moléculaires qui règlent leur prolifération et leur sénescence. Nous avons montré que les «jeunes » cellules T exprimant ou non hTERT révèlent des taux de croissance identiques suite à des réponses de stimulation induites par des mitogènes. De plus, aucun changement global dans leur expression des gènes n'a pu être mis en évidence. Curieusement, nous avons observé des réponses réduites dans la prolifération des cellules transduites avec la télomérase qui présentaient une élongation des télomères et une durée de vie prolongée. Ces cellules, malgré le maintien d'un niveau élevé de l'expression de gènes impliqués dans la progression du cycle cellulaire, ont également montré une expression accrue de plusieurs gènes trouvés en commun avec nos lymphocytes T vieillissants n'exprimant pas de télomérase. En particulier, les cellules ayant une durée de vie prolongée grâce à l'expression de la télomérase accumulaient également certains inhibiteurs du cycle cellulaire tels que p16Ink4a et p21Cip1, associés à l'arrêt de la croissance cellulaire. En résumé, nos résultats indiquent la présence fonctionnelle de mécanismes alternatifs pouvant contrôler la croissance réplicative de ces cellules; ils sont donc encourageants dans l'optique d'une utilisation à moindre risque de lymphocytes T «immortalisés » à des fins thérapeutiques pour traiter les tumeurs malignes ou les infections. Summary Most mature blood cells have a finite life span. In human somatic cells, including T lymphocytes, telomeres progressively shorten with each cell division eventually leading to chromosomal instability. Ectopic expression of the human telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene in cells restores telomerase activity and results in the extension of their replicative life span. Despite lack of transformation characteristics, it is yet unknown whether somatic cells that over-express telomerase are biologically and physiologically indistinguishable from normal cells. Recent data suggest that telomerase might mediate additional functions in DNA repair, cell survival and cell growth. Using CD8+ T lymphocyte clones over-expressing telomerase we investigated the molecular mechanisms that regulate T cell proliferation and senescence. Here we show that early-passage T cell clones transduced or not with hTERT displayed identical growth rates upon mitogenic stimulation and no marked global changes in gene expression. Surprisingly, reduced proliferative responses were observed in hTERT-transduced cells with elongated telomeres and extended life span. These cells, despite maintaining high expression level of genes involved in cell cycle division and progression, also showed increased expression of several genes associated with normal aging T lymphocytes. In particular, late passage T cells over-expressing telomerase accumulated the cyclin-dependent inhibitors p16INK4a and p21CIP1 that have largely been associated with in vitro growth arrest. Whether tumor-reactive CD8+ T cells that ectopically express telomerase could now be used for adoptive transfer therapy in cancer patients remains unclear at this point. Nevertheless, our results regarding the safe and effective use of hTERT-transduced lymphocytes are encouraging, since they indicate that alternative growth arrest mechanisms such as p 16 and p21 are still functional in these cells and regulate to some extend their growth potential.

Counteraction of HLA-C-mediated immune control of HIV-1 by Nef.

A host genetic variant (-35C/T) correlates with increased human leukocyte antigen C (HLA-C) expression and improved control of HIV-1. HLA-C-mediated immunity may be particularly protective because HIV-1 is unable to remove HLA-C from the cell surface, whereas it can avoid HLA-A- and HLA-B-mediated immunity by Nef-mediated down-modulation. However, some individuals with the protective -35CC genotype exhibit high viral loads. Here, we investigated whether the ability of HIV-1 to replicate efficiently in the "protective" high-HLA-C-expression host environment correlates with specific functional properties of Nef. We found that high set point viral loads (sVLs) were not associated with the emergence of Nef variants that had acquired the ability to down-modulate HLA-C or were more effective in removing HLA-A and HLA-B from the cell surface. However, in individuals with the protective -35CC genotype we found a significant association between sVLs and the efficiency of Nef-mediated enhancement of virion infectivity and modulation of CD4, CD28, and the major histocompatibility complex class II (MHC-II)-associated invariant chain (Ii), while this was not observed in subjects with the -35TT genotype. Since the latter Nef functions all influence the stimulation of CD4(+) T helper cells by antigen-presenting cells, they may cooperate to affect both the activation status of infected T cells and the generation of an antiviral cytotoxic T-lymphocyte (CTL) response. In comparison, different levels of viremia in individuals with the common -35TT genotype were not associated with differences in Nef function but with differences in HLA-C mRNA expression levels. Thus, while high HLA-C expression may generally facilitate control of HIV-1, Nef may counteract HLA-C-mediated immune control in some individuals indirectly, by manipulating T-cell function and MHC-II antigen presentation.

MALT1 auto-proteolysis is essential for NF-κB-dependent gene transcription in activated lymphocytes.

Mucosa-associated lymphoid tissue 1 (MALT1) controls antigen receptor-mediated signalling to nuclear factor κB (NF-κB) through both its adaptor and protease function. Upon antigen stimulation, MALT1 forms a complex with BCL10 and CARMA1, which is essential for initial IκBα phosphorylation and NF-κB nuclear translocation. Parallel induction of MALT1 protease activity serves to inactivate negative regulators of NF-κB signalling, such as A20 and RELB. Here we demonstrate a key role for auto-proteolytic MALT1 cleavage in B- and T-cell receptor signalling. MALT1 cleavage occurred after Arginine 149, between the N-terminal death domain and the first immunoglobulin-like region, and did not affect its proteolytic activity. Jurkat T cells expressing an un-cleavable MALT1-R149A mutant showed unaltered initial IκBα phosphorylation and normal nuclear accumulation of NF-κB subunits. Nevertheless, MALT1 cleavage was required for optimal activation of NF-κB reporter genes and expression of the NF-κB targets IL-2 and CSF2. Transcriptome analysis confirmed that MALT1 cleavage after R149 was required to induce NF-κB transcriptional activity in Jurkat T cells. Collectively, these data demonstrate that auto-proteolytic MALT1 cleavage controls antigen receptor-induced expression of NF-κB target genes downstream of nuclear NF-κB accumulation.

HLA-C cell surface expression and control of HIV/AIDS correlate with a variant upstream of HLA-C.

A variant 35 kb upstream of the HLA-C gene (-35C/T) was previously shown to associate with HLA-C mRNA expression level and steady-state plasma HIV RNA levels. We genotyped this variant in 1,698 patients of European ancestry with HIV. Individuals with known seroconversion dates were used for disease progression analysis and those with longitudinal viral load data were used for viral load analysis. We further tested cell surface expression of HLA-C in normal donors using an HLA-C-specific antibody. We show that the -35C allele is a proxy for high HLA-C cell surface expression, and that individuals with high-expressing HLA-C alleles progress more slowly to AIDS and control viremia significantly better than individuals with low HLA-C expressing alleles. These data strongly implicate high HLA-C expression levels in more effective control of HIV-1, potentially through better antigen presentation to cytotoxic T lymphocytes or recognition and killing of infected cells by natural killer cells.

The winged-helix transcription factor Trident is expressed in actively dividing lymphocytes.

We recently identified the winged-helix transcription factor Trident and described its expression pattern in synchronized fibroblasts. We have now studied Trident expression in cell lines, differentiating thymocytes and in lymphocytes derived from peripheral blood. During T cell differentiation, expression peaked in the actively dividing immature single positive cells. In peripheral blood lymphocytes, expression of Trident mRNA was absent, but could be induced upon stimulation with mitogens in vitro. These observations imply a function for Trident in dividing lymphocytes.

Improved IL-2 immunotherapy by selective stimulation of IL-2 receptors on lymphocytes and endothelial cells.

IL-2 immunotherapy is an attractive treatment option for certain metastatic cancers. However, administration of IL-2 to patients can lead, by ill-defined mechanisms, to toxic adverse effects including severe pulmonary edema. Here, we show that IL-2-induced pulmonary edema is caused by direct interaction of IL-2 with functional IL-2 receptors (IL-2R) on lung endothelial cells in vivo. Treatment of mice with high-dose IL-2 led to efficient expansion of effector immune cells expressing high levels of IL-2Rbetagamma, including CD8(+) T cells and natural killer cells, which resulted in a considerable antitumor response against s.c. and pulmonary B16 melanoma nodules. However, high-dose IL-2 treatment also affected immune cell lineage marker-negative CD31(+) pulmonary endothelial cells via binding to functional alphabetagamma IL-2Rs, expressed at low to intermediate levels on these cells, thus causing pulmonary edema. Notably, IL-2-mediated pulmonary edema was abrogated by a blocking antibody to IL-2Ralpha (CD25), genetic disruption of CD25, or the use of IL-2Rbetagamma-directed IL-2/anti-IL-2 antibody complexes, thereby interfering with IL-2 binding to IL-2Ralphabetagamma(+) pulmonary endothelial cells. Moreover, IL-2/anti-IL-2 antibody complexes led to vigorous activation of IL-2Rbetagamma(+) effector immune cells, which generated a dramatic antitumor response. Thus, IL-2/anti-IL-2 antibody complexes might improve current strategies of IL-2-based tumor immunotherapy.

Type I interferons protect T cells against NK cell attack mediated by the activating receptor NCR1.

Direct type I interferon (IFN) signaling on T cells is necessary for the proper expansion, differentiation, and survival of responding T cells following infection with viruses prominently inducing type I IFN. The reasons for the abortive response of T cells lacking the type I IFN receptor (Ifnar1(-/-)) remain unclear. We report here that Ifnar1(-/-) T cells were highly susceptible to natural killer (NK) cell-mediated killing in a perforin-dependent manner. Depletion of NK cells prior to lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) infection completely restored the early expansion of Ifnar1(-/-) T cells. Ifnar1(-/-) T cells had elevated expression of natural cytotoxicity triggering receptor 1 (NCR1) ligands upon infection, rendering them targets for NCR1 mediated NK cell attack. Thus, direct sensing of type I IFNs by T cells protects them from NK cell killing by regulating the expression of NCR1 ligands, thereby revealing a mechanism by which T cells can evade the potent cytotoxic activity of NK cells.

Genes encoding tumor necrosis factor alpha and granzyme A are expressed during development of autoimmune diabetes.

Progressive destruction of the insulin-producing beta cells in nonobese diabetic mice is observed after infiltration of the pancreas with lymphocytes [Makino, S., Kunimoto, K., Muraoka, Y., Mizushima, Y., Katagiri, K. & Tochino, Y. (1980) Exp. Anim. (Tokyo) 29, 1-13]. We show that the genes for tumor necrosis factor alpha and granzyme A, a serine protease associated with cytoplasmic granules of cytotoxic cells, are expressed during the development of spontaneous diabetes mellitus in the nonobese diabetic mouse. Granzyme A-positive cells are found both in and surrounding the islets, implying induction prior to islet infiltration. Tumor necrosis factor alpha expression is exclusively observed in the intra-islet infiltrate, predominantly in lymphocytes adjacent to insulin-producing beta cells, the targets of the autoimmune destruction, implying that tumor necrosis factor alpha expression is induced locally--i.e., in the islet. A considerable portion of cells expressing tumor necrosis factor alpha appear to be CD4+ T cells. This T-cell subset was previously shown to be necessary for development of the disease. Thus, these findings may be important for understanding the pathogenesis of autoimmune diabetes mellitus and potentially also for that of other T-cell-mediated autoimmune diseases.