Establishment of animal models to analyze the kinetics and distribution of human tumor antigen-specific CD8⁺ T cells.

Many patients develop tumor antigen-specific T cell responses detectable in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) following cancer vaccine. However, measurable tumor regression is observed in a limited number of patients receiving cancer vaccines. There is a need to re-evaluate systemically the immune responses induced by cancer vaccines. Here, we established animal models targeting two human cancer/testis antigens, NY-ESO-1 and MAGE-A4. Cytotoxic T lymphocyte (CTL) epitopes of these antigens were investigated by immunizing BALB/c mice with plasmids encoding the entire sequences of NY-ESO-1 or MAGE-A4. CD8(+) T cells specific for NY-ESO-1 or MAGE-A4 were able to be detected by ELISPOT assays using antigen presenting cells pulsed with overlapping peptides covering the whole protein, indicating the high immunogenicity of these antigens in mice. Truncation of these peptides revealed that NY-ESO-1-specific CD8(+) T cells recognized D(d)-restricted 8mer peptides, NY-ESO-181-88. MAGE-A4-specific CD8(+) T cells recognized D(d)-restricted 9mer peptides, MAGE-A4265-273. MHC/peptide tetramers allowed us to analyze the kinetics and distribution of the antigen-specific immune responses, and we found that stronger antigen-specific CD8(+) T cell responses were required for more effective anti-tumor activity. Taken together, these animal models are valuable for evaluation of immune responses and optimization of the efficacy of cancer vaccines.

Lack of tumor recognition by hTERT peptide 540-548-specific CD8(+) T cells from melanoma patients reveals inefficient antigen processing.

Telomerase is a ribonucleoprotein complex responsible for the maintenance of the length of the telomeres during cell division, which is active in germ-line cells as well as in the vast majority of tumors but not in most normal tissues. The wide expression of the human telomerase catalytic subunit (hTERT) in tumors makes it an interesting candidate vaccine for cancer. hTERT-derived peptide 540-548 (hTERT(540)) has been recently shown to be recognized in an HLA-A*0201-restricted fashion by T cell lines derived from peptide-stimulated peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from healthy donors. As a first step to the inclusion of this peptide in immunotherapy clinical trials, it is crucial to assess hTERT(540)-specific T cell reactivity in cancer patients as well as the ability of hTERT-specific CD8(+) T lymphocytes to recognize and lyse hTERT-expressing target cells. Here, we have analyzed the CD8(+) T cell response to peptide hTERT(540) in HLA-A*0201 melanoma patients by using fluorescent HLA-A*0201/hTERT(540) peptide tetramers. HLA-A*0201/hTERT(540) tetramer(+) CD8(+) T cells were readily detected in peptide-stimulated PBMC from a significant proportion of patients and could be isolated by tetramer-guided cell sorting. hTERT(540)-specific CD8(+) T cells were able to specifically recognize HLA-A*0201 cells either pulsed with peptide or transiently transfected with a minigene encoding the minimal epitope. In contrast, they failed to recognize hTERT-expressing HLA-A*0201(+) target cells. Furthermore, in vitro proteasome digestion studies revealed inadequate hTERT processing. Altogether, these results raise questions on the use of hTERT(540) peptide for cancer immunotherapy.

Antigen-secretory IgA immune complexes are retro-transported into mouse Peyer's patches: immunotargeting to dendritic cells

RÉSUMÉ Les plaques de Peyer (PP) représentent le site d'entrée majeur des pathogènes au niveau des muqueuses intestinales. Après avoir traversé la cellule M, l'antigène est pris en charge par les cellules dendritiques (DC) de la région sub-épithéliale du dôme des PP. Ces dernières activent une réponse immunitaire qui conduit à la production de l'IgA de sécrétion (SIgA), l'anticorps majeur au niveau muqueux. Des études précédentes dans notre laboratoire ont démontré qu'après administration de SIgA dans des anses intestinales de souris, les SIgA se lient spécifiquement aux cellules M, entrent dans les PP, et sont éventuellement internalisées par les DC. Le but de ce travail est de comprendre la relevance biologique de l'entrée des SIgA dans les PP et leur relevance physiologique dans l'homéostasie mucosale. Dans un premier temps, nous avons montré en utilisant une méthode de purification optimisée basée sur une isolation magnétique, que, en plus des DC myéloïdes (CD11c+/CD11b+) et des DC lymphoïdes (CD11c+/CD8+), les PP de souris contiennent un nouveau sous-type de DC exprimant les marqueurs CD11c et CD19. L'utilisation de la microscopie confocale nous a permis de démontrer que les DC myéloïdes internalisent des SIgA, contrairement aux DC lymphoïdes qui n'interagissent pas avec les SIgA, alors que le nouveau sous-type de DC exprimant CD19 lie les SIgA. En plus, nous avons démontré qu'aucune des DC de rate, de ganglion bronchique ou de ganglion inguinal interagit avec les SIgA. Dans le but d'explorer si les SIgA peuvent délivrer des antigènes aux DC des PP in vivo, nous avons administré des complexes immunitaires formés de Shigella flexneri complexées à des SIgA, dans des anses intestinales de souris. Nous avons observé une entrée dans les PP, suivie d'une migration vers les ganglions mésentériques drainants, contrairement aux Shigella flexneri seules, qui n'infectent pas la souris par la voie intestinale. Shigella flexneri délivrée par SIgA n'induit pas de destruction tissulaire au niveau de l'intestin. En plus de l'exclusion immunitaire, ces résultats suggèrent un nouveau rôle des SIgA, qui consiste à transporter des antigènes à l'intérieur des PP dans un contexte non-inflammatoire. RÉSUMÉ DESTINÉ À UN LARGE PUBLIC L'intestin a pour rôle principal d'absorber les nutriments digérés tout au long du tube digestif, et de les faire passer dans le compartiment intérieur sanguin. Du fait de son exposition chronique avec un monde extérieur constitué d'aliments et de bactéries, l'intestin est un endroit susceptible aux infections et a donc besoin d'empêcher l'entrée de microbes. Pour cela, l'intestin est tapissé de "casernes" appelées les plaques de Peyer, qui appartiennent à un système de défense appelé système immunitaire muqueux. Les plaques de Peyer sont composées de différents types de cellules, ayant pour rôle de contrôler l'entrée de microbes et de développer une réaction immunitaire lors d'infection. Cette réaction immunitaire contre les microbes (antigènes) débute par la prise en charge de l'antigène par des sentinelles, les cellules dendritiques. L'antigène est préparé de façon à être reconnu par d'autres cellules appelées lymphocytes T capables d'activer d'autres cellules, les lymphocytes B. La réaction immunitaire résulte dans la production par les lymphocytes B d'un anticorps spécifique appelé IgA de sécrétion (SIgA) au niveau de la lumière intestinale. De manière classique, le rôle de SIgA au niveau de la lumière intestinale consiste à enrober les microbes et donc exclure leur entrée dans le compartiment intérieur. Dans ce travail, nous avons découvert une nouvelle fonction des SIgA qui consiste à introduire des antigènes dans les plaques de Peyer, et de les diriger vers les cellules dendritiques. Sachant que les SIgA sont des anticorps qui ne déclenchent pas de réactions de défense violentes dites inflammatoires, l'entrée des antigènes via SIgA serait en faveur d'une défense intestinale maîtrisée sans qu'il y ait d'inflammation délétère. Ces résultats nous laissent supposer que l'entrée d'antigènes via SIgA pourrait conduire le système immunitaire muqueux à reconnaître ces antigènes de manière appropriée. Ce mécanisme pourrait expliquer les désordres immunitaires de types allergiques et maladies auto-immunitaires que l'on rencontre chez certaines personnes déficientes en IgA, chez qui cette lecture d'antigènes de manière correcte serait inadéquate. ABSTRACT Peyer's patches (PP) represent the primary site for uptake and presentation of ingested antigens in the intestine. Antigens are sampled by M cells, which pass them to underlying antigen-presenting cells including dendritic cells (DC). This leads to the induction of mucosal T cell response that is important for the production of secretory IgA (SIgA), the chief antibody at mucosal surfaces. Previous studies in the laboratory have shown that exogenous SIgA administrated into mouse intestinal loop binds specifically to M cells, enter into PP, and is eventually internalized by DC. The aim of this work is to understand the biological significance of the SIgA uptake by PP DC and its physiological relevance for mucosal homeostasis. As a first step, we have shown by using an optimized MACS method that, in addition to the CD11c+/CD11b+ (myeloid DC) and CD11c+/CD8+ (lymphoid DC) subtypes, mouse PP contain a novel DC subtype exhibiting both CD11c and CD19 markers. By using a combination of MACS isolation and confocal microscopy, we have demonstrated that in contrast to the lymphoid DC which do not interact with SIgA, the myeloid DC internalize SIgA, while the CD19+ subtype binds SIgA on its surface. Neither spleen DC, nor bronchial-lymph node DC, nor inguinal lymph node DC exhibit such a binding specificity. To test whether SIgA could deliver antigens to PP DC in vivo, we administered SIgA-Shigella flexneri immune complexes into mouse intestinal loop containing a PP. We found that (i) SIgA-Shigella flexneri immune complexes enter the PP and are internalized by sub-epithelial dome PP DC, in contrast to Shigella flexneri alone that does not penetrate the intestinal epithelia in mice, (ii) immune complexes migrate to the draining mesenteric lymph node, (iii) Shigella flexneri carried via SIgA do not induce intestinal tissue destruction. Our results suggest that in addition to immune exclusion, SIgA transports antigens back to the PP under non-inflammatory conditions.

Molecular insights for optimizing T cell receptor specificity against cancer.

Cytotoxic CD8 T cells mediate immunity to pathogens and they are able to eliminate malignant cells. Immunity to viruses and bacteria primarily involves CD8 T cells bearing high affinity T cell receptors (TCRs), which are specific to pathogen-derived (non-self) antigens. Given the thorough elimination of high affinity self/tumor-antigen reactive T cells by central and peripheral tolerance mechanisms, anti-cancer immunity mostly depends on TCRs with intermediate-to-low affinity for self-antigens. Because of this, a promising novel therapeutic approach to increase the efficacy of tumor-reactive T cells is to engineer their TCRs, with the aim to enhance their binding kinetics to pMHC complexes, or to directly manipulate the TCR-signaling cascades. Such manipulations require a detailed knowledge on how pMHC-TCR and co-receptors binding kinetics impact the T cell response. In this review, we present the current knowledge in this field. We discuss future challenges in identifying and targeting the molecular mechanisms to enhance the function of natural or TCR-affinity optimized T cells, and we provide perspectives for the development of protective anti-tumor T cell responses.

Cytokine targeting in tumors using a bispecific antibody directed against carcinoembryonic antigen and tumor necrosis factor alpha.

The use of tumor necrosis factor alpha (TNFalpha) in cancer therapy is limited by its short circulatory half-life and its severe systemic side effects. To overcome these limitations, we evaluated the capability of a bispecific antibody (BAb) directed against carcinoembryonic antigen (CEA) and human TNFalpha to target this cytokine in tumors. A BAb was constructed by coupling the Fab' fragments from an anti-CEA monoclonal antibody (MAb) to the Fab' fragments from an anti-TNFalpha MAb via a stable thioether linkage. The double specificity of the BAb for CEA and TNFalpha was demonstrated using a BIAcoreTM two-step analysis. The affinity constants of the BAb for CEA immobilized on a sensor chip and for soluble TNFalpha added to the CEA-BAb complex were as high as those of the parental MAbs (1.7 x 10(9) M-1 and 6.6 x 10(8) M-1, respectively). The radiolabeled 125I-labeled BAb retained high immunoreactivity with both CEA and TNFalpha immobilized on a solid phase. In nude mice xenografted with the human colorectal carcinoma T380, the 125I-labeled BAb showed a tumor localization and biodistribution comparable to that of 131I-labeled anti-CEA parental F(ab')2 with 25-30% of the injected dose (ID)/g tumor at 24 h and 20% ID/g tumor at 48 h. To target TNFalpha to the tumor, a two-step i.v. injection protocol was used first, in which a variable dose of 125I-labeled BAb was injected, followed 24 or 48 h later by a constant dose of 131I-labeled TNFalpha (1 microg). Mice pretreated with 3 microg of BAb and sacrificed 2, 4, 6, or 8 h after the injection of TNFalpha showed a 1.5- to 2-fold increased concentration of 131I-labeled TNFalpha in the tumor as compared to control mice, which received TNFalpha alone. With a higher dose of BAb (25 microg), mice showed a better targeting of TNFalpha with a 3.2-fold increased concentration of 131I-labeled TNFalpha in the tumor: 9.3% versus 2.9% ID/g in control mice 6 h after TNFa injection. In a one-step injection protocol using a premixed BAb-TNFalpha preparation, similar results were obtained 6 h postinjection (3.5-fold increased TNFalpha tumor concentration). A longer retention time of TNFalpha was observed leading to an 8.1-fold increased concentration of TNFalpha in the tumor 14 h postinjection (4.4 versus 0.5% ID/g tumor for BAb-treated and control mice, respectively). These results show that our BAb is able, first, to localize in a human colon carcinoma and, there, to immunoabsorb the i.v.-injected TNFalpha, leading to its increased concentration at the tumor site.

BAFF production by antigen-presenting cells provides T cell co-stimulation.

The B cell-activating factor from the tumor necrosis factor family (BAFF) is an important regulator of B cell immunity. Recently, we demonstrated that recombinant BAFF also provides a co-stimulatory signal to T cells. Here, we studied expression of BAFF in peripheral blood leukocytes and correlated this expression with BAFF T cell co-stimulatory function. BAFF is produced by antigen-presenting cells (APC). Blood dendritic cells (DC) as well as DC differentiated in vitro from monocytes or CD34+ stem cells express BAFF mRNA. Exposure to bacterial products further up-regulates BAFF production in these cells. A low level of BAFF transcription, up-regulated upon TCR stimulation, was also detected in T cells. Functionally, blockade of endogenous BAFF produced by APC and, to a lesser extent, by T cells inhibits T cell activation. Altogether, this indicates that BAFF may regulate T cell immunity during APC-T cell interactions and as an autocrine factor once T cells have detached from the APC.

Generation of reconstituted human plasma-derived secretory-like IgA and IgM and their protective effect on intestinal epithelium

Les muqueuses sont les membranes tapissant les cavités du corps, tel que le tube digestif, et sont en contact direct avec l'environnement extérieur. Ces surfaces subissent de nombreuses agressions pouvant être provoquées par des agents pathogènes (bactéries, toxines ou virus). Cela étant, les muqueuses sont munies de divers mécanismes de protection dont notamment deux protéines-clés permettant de neutraliser les agents pathogènes : les anticorps ou immunoglobulines sécrétoires A (SIgA) et M (SIgM). Ces anticorps sont, d'une part, fabriqués au niveau de la muqueuse sous forme d'IgA et IgM. Lorsqu'ils sont sécrétés dans l'intestin, ils se lient à une protéine appelée pièce sécrétoire et deviennent ainsi SIgA et SïgM. La présence de la pièce sécrétoire est essentielle pour que les anticorps puissent fonctionner au niveau de la muqueuse. D'autre part, ces anticorps sont également fabriqués dans d'autres parties du corps en général et se retrouvent dans le sang sous forme d'IgA et IgM Chez l'homme, des thérapies basées sur l'injection d'anticorps donnent de bons résultats depuis de nombreuses années notamment dans le traitement des infections. Bien qu'un certain nombre d'études ont montré le rôle protecteur des anticorps de type IgA et IgM, ceux-ci ne sont que rarement utilisés dans les thérapies actuelles. La principale raison de cette faible utilisation réside dans la production ou la purification des IgA/IgM ou SIgA/SIgM (la forme active au niveau des muqueuses) qui est difficile à réaliser à large échelle. Ainsi, le but de la thèse était (1) d'étudier la possibilité d'employer des IgA et des IgM provenant du sang humain pour générer des SIgA et SIgM et (2) de voir si ces anticorps reconstitués pouvaient neutraliser certains agents pathogènes au niveau des muqueuses. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et des IgM issues du sang a été effectuée. Nous avons observé que ces anticorps avaient des caractéristiques similaires aux anticorps naturellement présents au niveau des muqueuses. De plus, nous avons confirmé que ces anticorps pouvaient être associés à une pièce sécrétoire produite en laboratoire pour ainsi donner des SIgA et SIgM reconstituées. Ensuite, la fonctionnalité des anticorps reconstitués a été testée grâce à un modèle de couche unique de cellules intestinales différenciées (monocouches) en laboratoire imitant la paroi de l'intestin. Ces monocouches ont été infectées par une bactérie pathogène, Shigella flexneri, responsable de la shigellose, une maladie qui provoque des diarrhées sanglantes chez l'homme. L'infection des monocouches par les bactéries seules ou combinées aux SIgA et SIgM reconstituées a été analysée. Nous avons observé que les dommages des cellules étaient moins importants lorsque les SIgA étaient présentes. Il apparaît que les SIgA neutralisent les bactéries en se fixant dessus, ce qui provoque leur agrégation, et diminuent l'inflammation des cellules. La protection s'est montrée encore plus efficace avec les SIgM. De plus, nous avons vu que les SIgA et SIgM pouvaient diminuer la sécrétion de facteurs nocifs produits par les bactéries. Utilisant le même modèle des monocouches, la fonctionnalité des IgA issues du sang humain a aussi été testée contre une toxine sécrétée par une bactérie appelée Clostridium diffìcile. Cette bactérie peut être présente naturellement dans l'intestin de personnes saines, cependant elle peut devenir pathogène dans certaines conditions et être à l'origine de diarrhées et d'inflammations de l'intestin via la sécrétion de toxines. Des préparations d'anticorps contenant une certaine proportion de SIgA reconstituées ont amené à une diminution des dommages et de l'inflammation des monocouches causés par la toxine. L'ensemble de ces résultats prometteurs, montrant que des SIgA et SIgM reconstituées peuvent protéger la paroi de l'intestin des infections bactériennes, nous conduisent à approfondir la recherche sur ces anticorps dans des modèles animaux. L'aboutissement de ce type de recherche permettrait de tester, par la suite, l'efficacité sur l'homme de traitements des infections des muqueuses par injection d'anticorps de type SIgA et SIgM reconstituées. Les muqueuses, telle que la muqueuse gastrointestinale, sont des surfaces constamment exposées à l'environnement et leur protection est garantie par une combinaison de barrières mécaniques, physicochimiques et immunologiques. Parmi les divers mécanismes de protection immunologiques, la réponse humorale spécifique joue un rôle prépondérant et est assurée par les immunoglobulines sécrétoires de type A (SIgA) et M (SIgM). Les thérapies basées sur l'administration d'IgG apportent d'importants bénéfices dans le domaine de la santé. Bien que des études sur les animaux aient montré que l'administration par voie muqueuse d'IgA polymérique (plgA) ou SIgA pouvaient protéger des infections, des IgA/SIgA n'ont été utilisées qu'occasionnellement dans les thérapies. De plus, des études précliniques et cliniques ont démontré que l'administration par voie systémique de préparations enrichies en IgM pouvait aussi protéger des infections. Cependant, l'administration par voie muqueuse d'IgM/SIgM purifiées n'a pas été examinée jusqu'à présent. La principale raison est que la purification ou là production des IgA/SIgA et IgM/SIgM est difficile à réaliser à large échelle. Le but de ce travail de thèse était d'examiner la possibilité d'associer des IgA et IgM polyclonals purifiées à partir du plasma humain avec une pièce sécrétoire recombinante humaine afin de générer des SIgA et SIgM reconstituées fonctionnelles. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et IgM issues du plasma humain a été effectuée par buvardage de western et Chromatographie. Ces molécules avaient des caractéristiques biochimiques similaires à celles des immunoglobulines issues de la muqueuse. L'association entre plgA ou IgM issues du plasma humain et la pièce sécrétoire recombinante humaine a été confirmée, ainsi que la stoechiométrie 1:1 de l'association. Comme dans les conditions physiologiques, cette association permettait de retarder la dégradation des SIgA et SIgM reconstituées exposées à des protéases intestinales. Ensuite, la fonctionnalité et le mode d'action des IgA et IgM issues du plasma humain, ainsi que des SIgA et SIgM reconstituées, ont été explorés grâce à un modèle in vitro de monocouches de cellules intestinales épithéliales polarisées de type Caco-2, qui imite l'épithélium intestinal. Les monocouches ont été infectées par un pathogène entérique, Shigella flexneri, seul ou combiné aux immunoglobulines issues du plasma humain ou aux immunoglobulines sécrétoires reconstituées. Bien que les dommages des monocouches aient été retardés par les plgA et SIgA reconstituées, les IgM et SIgM reconstituées se sont montrées supérieures dans le maintien de l'intégrité des cellules. Une agrégation bactérienne et une diminution de l'inflammation des monocouches ont été observées avec les plgA et SIgA reconstituées. Ces effets étaient augmentés avec les IgM et SIgM reconstituées. De plus, il s'est révélé que les deux types d'immunoglobulines de type sécrétoire reconstituées agissaient directement sur la virulence des bactéries en réduisant leur sécrétion de facteurs de virulence. La fonctionnalité des IgA issues du plasma humain a aussi été testée contre la toxine A de Clostridium difficile grâce au même modèle de monocouches de cellules épithéliales. Nous avons démontré que des préparations enrichies en IgA provenant du plasma humain pouvaient diminuer les dommages et l'inflammation des monocouches induits par la toxine. L'ensemble de ces résultats démontrent que des IgA et IgM de type sécrétoire peuvent être générées à partir d'IgA et IgM issues du plasma humain en les associant à la pièce sécrétoire et que ces molécules protègent l'épithélium intestinal contre des bactéries pathogènes. Ces molécules pourraient dès lors être testées dans des modèles in vivo. Le but final serait de les utiliser chez l'homme à des fins d'immunisation passive dans le traitement de pathologies associées à la muqueuse telles que les infections. - Mucosal surfaces, such as gastrointestinal mucosa, are constantly exposed to the external environment and their protection is ensured by a combination of mechanical, physicochemical and immunological barriers. Among the various immunological defense mechanisms, specific humoral mucosal response plays a crucial role and is mediated by secretory immunoglobulins A (SIgA) and M (SIgM). Immunoglobulin therapy based on the administration of IgG molecules leads important health benefits. Even though animal studies have shown that mucosal application of polymeric IgA (plgA) or SIgA provided protection against infections, IgA/SIgA have been only used occasionally for therapeutic application. Moreover, preclinical and clinical studies have demonstrated that systemic administration of IgM-enriched preparations could also afford protection against infections. Nevertheless, mucosal application of purified IgM/SIgM has not been examined. The main reason is that the purification or production of IgA/SIgA and IgM/SIgM at large scale is difficult to achieve. The aim of this PhD project was to examine the possibility to associate polyclonal human plasma-derived IgA and IgM with recombinant human secretory component (SC) to generate functional secretoiy-like IgA and IgM. First, biochemical analysis of human plasma IgA and IgM was performed by western blotting and chromatography. These molecules exhibited the same biochemical features as mucosa-derived antibodies (Abs). The association between human plasma plgA or IgM and recombinant human SC was confirmed, as well as the 1:1 stoichiometry of association. Similarly to physiological conditions, this association delayed the degradation of secretory-like IgA or IgM by intestinal proteases. Secondly, the function activity and the mode of action of human plasma IgA and IgM, as well as secretory-like IgA and IgM were explored using an in vitro model of polarized intestinal epithelial Caco-2 cell monolayers mimicking intestinal epithelium. Cell monolayers were infected with an enteropathogen, Shigella flexneri, alone or in combination to plasma Abs or secretory-like Abs. Even though plasma plgA and secretoiy-like IgA resulted in a delay of bacteria-induced damages of cell monolayers, plasma IgM and secretory-like IgM were shown to be superior in maintenance of cell integrity. Polymeric IgA and secretory-like IgA induced bacterial aggregation and decreased cell monolayer inflammation, effects further amplified with IgM and secretory-like IgM. In addition, both secretory-like Abs directly impacted on bacterial virulence leading to a reduction in secretion of virulence factors by bacteria. The functionality of human plasma IgA was also tested against Clostridium difficile toxin A using Caco-2 cell monolayers. Human plasma IgA- enriched preparations led to a diminution of cell monolayer damages and a decrease of cellular inflammation induced by the toxin. The sum of these results demonstrates that secretory-like IgA and IgM can be generated from purified human plasma IgA and IgM associated to SC and that these molecules are functional to protect intestinal epithelium from bacterial infections. These molecules could be now tested using in vivo models. The final goal would be to use them by passive immunization in the treatment of mucosa-associated pathologies like infections in humans.

Coat color dilution in mice because of inactivation of the melanoma antigen MART-1.

Melanoma antigen recognized by T cells 1 (MART-1) is a melanoma-specific antigen, which has been thoroughly studied in the context of immunotherapy against malignant melanoma and which is found only in the pigment cell lineage. However, its exact function and involvement in pigmentation is not clearly understood. Melanoma antigen recognized by T cells 1 has been shown to interact with the melanosomal proteins Pmel17 and OA1. To understand the function of MART-1 in pigmentation, we developed a new knockout mouse model. Mice deficient in MART-1 are viable, but loss of MART-1 leads to a coat color phenotype, with a reduction in total melanin content of the skin and hair. Lack of MART-1 did not affect localization of melanocyte-specific proteins nor maturation of Pmel17. Melanosomes of hair follicle melanocytes in MART-1 knockout mice displayed morphological abnormalities, which were exclusive to stage III and IV melanosomes. In conclusion, our results suggest that MART-1 is a pigmentation gene that is required for melanosome biogenesis and/or maintenance.

Distinct phenotypes of antigen-selected CD8 T cells emerge at different stages of an in vivo immune response.

We have previously described a unique system for identifying Ag-selected CD8 T cells during an in vivo response in normal mice. In this system, lymphocytes isolated from DBA/2 mice injected i.p. with HLA-CW3 transfected syngeneic (H-2d) P815 cells show a remarkable expansion of CD8 cells that utilize TCR expressing the V beta 10 gene segment and additional structural features characteristic of Kd-restricted CW3-specific CTL clones. We have now taken advantage of this system to characterize the surface phenotype of CD8 cells selected by Ag in vivo. We observed several distinct phenotypes at different stages of the response. At the peak of the response, Ag-selected cells were low in CD62L and CD45RB expression but displayed high levels of CD44. In addition, there was a partial down-regulation of CD8 and TCR. Cells of this phenotype were present in lymphoid tissues for several mo after immunization. Much later in the response, Ag-selected cells expressed higher levels of CD8 and TCR. Moreover, a distinct subset of these long-term immune cells emerged that now expressed CD62L and CD45RB. Analysis of CD8 cells from different tissues also revealed certain differences, particularly in TCR and co-receptor levels from liver-derived cells compared with circulating cells at the peak of the response. Our findings suggest that the function of Ag-selected CD8 cells may be regulated over time and according to location by subtle changes in cell-surface phenotype.

Processing of tumor-associated antigen by the proteasomes of dendritic cells controls in vivo T-cell responses.

Dendritic cells are unique in their capacity to process antigens and prime naive CD8(+) T cells. Contrary to most cells, which express the standard proteasomes, dendritic cells express immunoproteasomes constitutively. The melanoma-associated protein Melan-A(MART1) contains an HLA-A2-restricted peptide that is poorly processed by melanoma cells expressing immunoproteasomes in vitro. Here, we show that the expression of Melan-A in dendritic cells fails to elicit T-cell responses in vitro and in vivo because it is not processed by the proteasomes of dendritic cells. In contrast, dendritic cells lacking immunoproteasomes induce strong anti-Melan-A T-cell responses in vitro and in vivo. These results suggest that the inefficient processing of self-antigens, such as Melan-A, by the immunoproteasomes of professional antigen-presenting cells prevents the induction of antitumor T-cell responses in vivo.

Phenotypic heterogeneity of antigen-specific CD4 T cells under different conditions of antigen persistence and antigen load.

The factors responsible for the phenotypic heterogeneity of memory CD4 T cells are unclear. In the present study, we have identified a third population of memory CD4 T cells characterized as CD45RA(+)CCR7(-) that, based on its replication history and the homeostatic proliferative capacity, was at an advanced stage of differentiation. Three different phenotypic patterns of memory CD4 T cell responses were delineated under different conditions of antigen (Ag) persistence and load using CD45RA and CCR7 as markers of memory T cells. Mono-phenotypic CD45RA(-)CCR7(+) or CD45RA(-)CCR7(-) CD4 T cell responses were associated with conditions of Ag clearance (tetanus toxoid-specific CD4 T cell response) or Ag persistence and high load (chronic HIV-1 and primary CMV infections), respectively. Multi-phenotypic CD45RA(-)CCR7(+), CD45RA(-)CCR7(-) and CD45RA(+)CCR7(-) CD4 T cell responses were associated with protracted Ag exposure and low load (chronic CMV, EBV and HSV infections and HIV-1 infection in long-term nonprogressors). The mono-phenotypic CD45RA(-)CCR7(+) response was typical of central memory (T(CM)) IL-2-secreting CD4 T cells, the mono-phenotypic CD45RA(-)CCR7(-) response of effector memory (T(EM)) IFN-gamma-secreting CD4 T cells and the multi-phenotypic response of both IL-2- and IFN-gamma-secreting cells. The present results indicate that the heterogeneity of different Ag-specific CD4 T cell responses is regulated by Ag exposure and Ag load.

Report on Special Investigation of the Lee County Protective Payee Program, For the Period September 1, 2001 through February 1, 2005

Other Audit Reports - Special Investigation

A novel interferon-gamma regulated human melanoma-associated antigen, gp33-38, defined by monoclonal antibody Me14-D12. II. Molecular cloning of a genomic probe.

The human Me14-D12 antigen is a cell surface glycoprotein regulated by interferon-gamma (IFN-gamma) on tumor cell lines of neuroectodermal origin. It consists of two non-convalently linked subunits with apparent mol. wt sizes of 33,000 and 38,000. Here we describe the molecular cloning of a genomic probe for the Me14-D12 gene using the gene transfer approach. Mouse Ltk- cells were stably cotransfected with human genomic DNA and the Herpes Simplex virus thymidine kinase (TK) gene. Primary and secondary transfectants expressing the Me14-D12 antigen were isolated after selection in HAT medium by repeated sorting on a fluorescence activated cell sorter (FACS). A recombinant phage harboring a 14.3 kb insert of human DNA was isolated from a genomic library made from a positive secondary transfectant cell line. A specific probe derived from the phage DNA insert allowed the identification of two mRNAs of 3.5 kb and 2.2 kb in primary and secondary L cell transfectants, as well as in human melanoma cell lines expressing the Me14-D12 antigen. The regulation of Me14-D12 antigen by INF-gamma was retained in the L cell transfectants and could be detected both at the level of protein and mRNA expression.

Human skin in vitro permeation of bentazon and isoproturon formulations with or without protective clothing suit.

Skin exposures to chemicals may lead, through percutaneous permeation, to a significant increase in systemic circulation. Skin is the primary route of entry during some occupational activities, especially in agriculture. To reduce skin exposures, the use of personal protective equipment (PPE) is recommended. PPE efficiency is characterized as the time until products permeate through material (lag time, Tlag). Both skin and PPE permeations are assessed using similar in vitro methods; the diffusion cell system. Flow-through diffusion cells were used in this study to assess the permeation of two herbicides, bentazon and isoproturon, as well as four related commercial formulations (Basagran(®), Basamais(®), Arelon(®) and Matara(®)). Permeation was measured through fresh excised human skin, protective clothing suits (suits) (Microchem(®) 3000, AgriSafe Pro(®), Proshield(®) and Microgard(®) 2000 Plus Green), and a combination of skin and suits. Both herbicides, tested by itself or as an active ingredient in formulations, permeated readily through human skin and tested suits (Tlag < 2 h). High permeation coefficients were obtained regardless of formulations or tested membranes, except for Microchem(®) 3000. Short Tlag, were observed even when skin was covered with suits, except for Microchem(®) 3000. Kp values tended to decrease when suits covered the skin (except when Arelon(®) was applied to skin covered with AgriSafe Pro and Microgard(®) 2000), suggesting that Tlag alone is insufficient in characterizing suits. To better estimate human skin permeations, in vitro experiments should not only use human skin but also consider the intended use of the suit, i.e., the active ingredient concentrations and type of formulations, which significantly affect skin permeation.