Antigen-specific suppression of a primed immune response by dendritic cells mediated by regulatory T cells secreting interleukin-10

Antigen-specific suppression of a previously primed immune response is a major challenge for immunotherapy of autoimmune disease. ReIB activation is required for myeloid DC differentiation. Here, we show that antigen-exposed DCs in which ReIB function is inhibited lack cell surface CD40, prevent priming of immunity, and suppress previously primed immune responses. DCs generated from CD40-deficient mice similarly confer suppression. Regulatory CD4(+) T cells induced by the DCs transfer antigen-specific Infectious tolerance to primed recipients in an interleukin10-dependent fashion. Thus CD40, regulated by ReIB activity, determines the consequences of antigen presentation by myeloid DCs. These observations have significance for autoimmune immunotherapy and suggest a mechanism by which peripheral tolerance might be constitutively maintained by RelB(-) CD40(-) DCs.

Prevention of bone marrow graft failure by an anti LFA-1 monoclonal antibody

Graft rejection is the major cause of failure of HLA mismatched bone marrow transplantation because of residual host immunity. we have proposed to use a monoclonal murine antibody specific for the LFA-1 molecule (25-3) to prevent graft failure in HLA mismatched bone marrow transplantation (BMT). The rationale for this approach is three fold: LFA-1 deficient patients (3/3) do not reject HLA mismatched BMT; anti LFA-1 blocka in vitro the induction of T cell responses and T/ non T cytotoxic functions; LFA-1 is not expressed by other cells than leucocytes. We have accordingly treated twenty two patients with inherited diseases and 8 with leikemia. The bone marrow was T cells depled by E rosetting of Campath antibody. The antibody was given at days -3, -1, +1, +3, +5 at dose of .1 mg/kg/d for the first 9 and then .2mg/kg/d from day -3 to +6. Engraftment occured in 23/30 patients as shown by at least HLA typing. Hematological recovery was rapid, GVH was limited. Side effects of antibody infusion included fever and possibly an increased incidence of early bacteral infection (sepsis, 1 death). Immunological reconstitution occured slowly leading in six cases to EBV-induced B cell poliferation (1 death and in two others to transient auto immune hemolytic anemia. There has been only one secondary graft rejection. Sisteen patients are alive 3 to 26 months post transplant with functional grafts. Although the number of patients treated is still low the absence of late rejection so far, gives hope for long term maintenance of the graft using anti LFA-1. Since the antibody is an IgG 1 unable to bind human complement, and since it is known to inhibit phagocytosis, there is a good suggestion that 25-3 act through functional blocking of host T and non T luymphocytes at both induction and effector levels.

Development of a bifunctional CD1d-anti-HER2 scFv fusion molecule to redirect the iNKT cell-mediated immune response to the tumor site

Abstract : Invariant natural killer T lymphocytes (iNKT) are a unique subpopulation of T lymphocytes recognizing glycolipid antigens in the context of the MHC class I-like molecule CD1d. Upon activation with the high affinity ligand α-galactosylceramide (αGalCer), iNKT cells rapidly produce large amounts of the pro-inflammatory cytokine interferon gamma (IFN-γ) and potently activate cells of the innate and adaptive immune response, such as dendritic cells (DCs), NK and T cells. In this context, iNKT cells have been shown to efficiently mediate antitumor activity, and recent research has focused on the manipulation of these cells for antitumor therapies. However, a major drawback of αGalCer as a free drug is that a single injection of this ligand leads to a short-lived iNKT cell activation followed by a long-term anergy, limiting its therapeutic use. In contrast, we demonstrate here that when αGalCer is loaded on a recombinant soluble CD1d molecule (αGalCer/sCD1d), repeated injections lead to a sustained iNKT and NK cell activation associated with IFN-γ secretion as well as with DC maturation. Most importantly, when the αGalCer/sCD1d is fused to an anti-HER2 scFv antibody fragment, potent inhibition of experimental lung metastasis and established subcutaneous tumors is obtained when systemic treatment is started two to seven days after the injection of HER2-expressing B16 melanoma cells, whereas at this time free αGalCer has no effect. The antitumor activity of the sCD1d-anti-HER2 fusion protein is associated with HER2-specific tumor localization and accumulation of iNKT, NK and T cells at the tumor site. Importantly, active T cell immunization combined with the sCD1d-anti-HER2 treatment leads to the accumulation of antigen-specific CD8 T cells exclusively in HER2-expressing tumors, resulting in potent tumor inhibition. In conclusion, sustained activation and tumor targeting of iNKT cells by recombinant αGalCer/sCD1d molecules thus may promote a combined innate and adaptive immune response at the tumor site that may prove to be effective in cancer immunotherapy. RESUME : Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. En revanche, l'étude présentée ici démontre que, si l'αGalCer est chargé sur des molécules récombinantes soluble CD1d (αGalCer/sCDld), des injections répétées aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si on fusionne la molécule αGalCer/sCD1d avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. De plus, une immunisation active combinée avec le traitement sCD1d-anti-HER2 aboutit à une accumulation des lymphocytes T CD8 spécifiques de l'antigène d'immunisation, ceci exclusivement dans des tumeurs qui expriment l'antigène HER2. Cette combinaison résulte dans une activité anti-tumeur accrue. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules recombinantes αGalCer/sCDld conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC : Le cancer est une cause majeure de décès dans le monde. Sur un total de 58 millions de décès enregistrés au niveau mondial en 2005, 7,6 millions (soit 13%) étaient dus au cancer. Les principaux traitements de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. Néanmoins, ces traitements nuisent aussi aux cellules normales de notre corps et parfois, ils ne suffisent pas pour éliminer définitivement une tumeur. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches pour la lutte contre le cancer et elle vise à exploiter la spécificité du système immunitaire qui peut distinguer des cellules normales et tumorales. Une cellule exprimant un marqueur tumoral (antigène) peut être reconnue par le système immunitaire humoral (anticorps) et/ou cellulaire, induisant une réponse spécifique contre la tumeur. L'immunothérapie peut 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 prolifération des cellules tumorales exprimant l'antigène. Aujourd'hui, six anticorps monoclonaux non-conjugés sont approuvés en clinique. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements sont souvent combinés avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et exploiter par immunisation active le développement de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. De telles «vaccinations »sont actuellement testées en clinique, mais jusqu'à présent elles n'ont pas abouti aux résultats satisfaisants. 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 (CHM I). Cependant les cellules tumorales sont peu efficace dans la présentation d'antigène, car souvent elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des molécules d'histocompatibilité de classe I, et expriment peu ou pas de molécules d'adhésion et de cytokines costimulatrices. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL spécifiquement dirigés contre des antigènes tumoraux, les régressions tumorales obtenus grâce à ces vaccinations sont relativement rares. Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines CMH I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. Notre groupe de recherche a donc eu l'idée de développer une nouvelle approche thérapeutique où la réponse immunitaire des cellules iNKT serait prolongée et redirigée vers la tumeur par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons produit des molécules récombinantes soluble CD1d (sCD1d) qui, si elles sont chargés avec l'αGalCer (αGalCer/sCDld), aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si la molécule αGalCer/sCD1d est fusionnée avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, la réponse immunitaire est redirigée à la tumeur pour autant que les cellules cancéreuses expriment l'antigène HER2. Les molécules αGalCer/sCDld ainsi présentées activent les lymphocytes iNKT. Avec cette stratégie, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées, même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules récombinantes αGalCer/sCD1d conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer.

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.

Rapid in vitro detection of HIV-1-specific antibody secretion by cells-culture with virus antigens

The present report describes an alternative method for in vitro detection of HIV-1 -specific antibody secretion in 24h of culture employing as stimulant of peripheral blood mononuclear cells the disrupted inactivated whole virus adsorbed onto microwells in a commercial ELISA kit plates. The results obtained from this technique have showed high sensitivity and specificity since it was capable of detecting HIV-1 infection early after birth. There were neither false-positivity nor false-negativity when blood samples obtained from HIV-1 seronegative asymptomatic individuals, and HIV-1 seropositive adult patients were analized. This rapid, low cost, simple, highly sensitive and specific assay can be extremely useful for early diagnosis of pediatric HIV infection.

Fibroblastic reticular cells in lymph nodes regulate the homeostasis of naive T cells.

Interleukin 7 is essential for the survival of naive T lymphocytes. Despite its importance, its cellular source in the periphery remains poorly defined. Here we report a critical function for lymph node access in T cell homeostasis and identify T zone fibroblastic reticular cells in these organs as the main source of interleukin 7. In vitro, T zone fibroblastic reticular cells were able to prevent the death of naive T lymphocytes but not of B lymphocytes by secreting interleukin 7 and the CCR7 ligand CCL19. Using gene-targeted mice, we demonstrate a nonredundant function for CCL19 in T cell homeostasis. Our data suggest that lymph nodes and T zone fibroblastic reticular cells have a key function in naive CD4(+) and CD8(+) T cell homeostasis by providing a limited reservoir of survival factors.

Antibody-conjugated MHC class I tetramers can target tumor cells for specific lysis by T lymphocytes.

To demonstrate that antibody-guided targeting of antigenic MHC class I-peptide tetramer on tumor cells can render them susceptible to lysis by relevant cytotoxic T lymphocytes (CTL), biotinylated HLA-A*0201/Flu matrix peptide complexes were tetramerized on streptavidin molecules previously coupled to Fab' fragments from monoclonal antibodies (mAb) specific for cell surface markers such as carcinoembryonic antigen (CEA), ErbB-2 or CD20. Flow cytometry analysis showed that coating of the HLA-A2-peptide complexes on the four HLA-A2-negative human cancer lines tested (including a CEA-positive colon carcinoma, an ErbB-2(+) breast carcinoma and two CD20(+) B lymphomas) was entirely dependent upon the specificity of the conjugated antibody fragments. More importantly, HLA-A2-restricted Flu matrix peptide-specific CTL were then found to lyse specifically and efficiently the MHC-coated target cells. These results open the way to the development of new immunotherapy strategies based on antibody targeting of MHC class I-peptide complexes.

Human scFv antibody fragments specific for the epithelial tumour marker MUC-1, selected by phage display on living cells.

New anti-cancer agents are being developed that specifically recognise tumour cells. Recognition is dependent upon the enhanced expression of antigenic determinants on the surface of tumour cells. The tumour exposure and the extracellular accessibility of the mucin MUC-1 make this marker a suitable target for tumour diagnosis and therapy. We isolated and characterised six human scFv antibody fragments that bound to the MUC-1 core protein, by selecting a large naive human phage display library directly on a MUC-1-expressing breast carcinoma cell line. Their binding characteristics have been studied by ELISA, FACS and indirect immunofluorescence. The human scFv antibody fragments were specific for the tandem repeat region of MUC-1 and their binding is inhibited by soluble antigen. Four human scFv antibody fragments (M2, M3, M8, M12) recognised the hydrophilic PDTRP region of the MUC-1 core protein, which is thought to be an immunodominant region. The human scFv antibody fragments were stable in human serum at 37 degrees C and retained their binding specificity. For imaging or targeting to tumours over-expressing MUC-1, it might be feasible to use these human scFv, or multivalent derivatives, as vehicles to deliver anti-cancer agents.

Microtubule-depolymerizing agents used in antibody-drug conjugates induce antitumor immunity by stimulation of dendritic cells.

Antibody-drug conjugates (ADC) are emerging as powerful treatment strategies with outstanding target-specificity and high therapeutic activity in patients with cancer. Brentuximab vedotin represents a first-in-class ADC directed against CD30(+) malignancies. We hypothesized that its sustained clinical responses could be related to the stimulation of an anticancer immune response. In this study, we demonstrate that the dolastatin family of microtubule inhibitors, from which the cytotoxic component of brentuximab vedotin is derived, comprises potent inducers of phenotypic and functional dendritic cell (DC) maturation. In addition to the direct cytotoxic effect on tumor cells, dolastatins efficiently promoted antigen uptake and migration of tumor-resident DCs to the tumor-draining lymph nodes. Exposure of murine and human DCs to dolastatins significantly increased their capacity to prime T cells. Underlining the requirement of an intact host immune system for the full therapeutic benefit of dolastatins, the antitumor effect was far less pronounced in immunocompromised mice. We observed substantial therapeutic synergies when combining dolastatins with tumor antigen-specific vaccination or blockade of the PD-1-PD-L1 and CTLA-4 coinhibitory pathways. Ultimately, treatment with ADCs using dolastatins induces DC homing and activates cellular antitumor immune responses in patients. Our data reveal a novel mechanism of action for dolastatins and provide a strong rationale for clinical treatment regimens combining dolastatin-based therapies, such as brentuximab vedotin, with immune-based therapies. Cancer Immunol Res; 2(8); 741-55. ©2014 AACR.

Redirecting anti-viral CTL against cancer cells by surface targeting of monomeric MHC class I-viral peptide conjugated to antibody fragments.

To combine the advantage of both the tumor targeting capacity of high affinity monoclonal antibodies (mAbs) and the potent killing properties of cytotoxic T lymphocytes (CTL), we investigated the activity of conjugates made by coupling single Fab' fragments, from mAbs specific for tumor cell surface antigens, to monomeric HLA-A2 complexes containing the immunodominant influenza-matrix peptide 58-66. In solution, the monovalent 95 kDa Fab-HLA-A2/Flu conjugates did not activate influenza-specific CTL. However, when targeted to tumor cells expressing the relevant tumor-associated antigen, the conjugates induced CTL activation and efficient tumor cell lysis, as a result of MHC/peptide surface oligomerization. The highly specific and sensitive in vitro cytotoxicity results presented suggest that injection of Fab-MHC/peptide conjugates could represent a new form of immunotherapy, bridging antibody and T lymphocyte attack on cancer cells.

Prolonged antiretroviral therapy initiated at seroconversion is associated with a polyfunctional HIV-1-specific T-cell profile comparable to that of long-term non-progressors (LTNPs)

Background: Early initiation of antiretroviral therapy (ART) may dramatically curtail cumulative immunological damage allowing maximal levels of immune preservation/reconstitution and induce an immunovirological status similar to that of HIV-1 LTNPs with low viral reservoirs and polyfunctional HIV-1 specific T cell responses.Methods: We performed a cross-sectional study of an HIV-1 seroconverter cohort on long-term ART (LTTS) and compared it to one of LTNPs. Inclusion criteria for 20 LTTS were: (a) ?4 years ART; (b) long-term aviremia and (c) absence of treatment failure and for 15 LTNPs: (a) ?7 years of documented HIV-1 infection; (b) <1000 HIV-1 RNA copies/mL and ?500 CD4+ T-cells/mm3 in >90% of measurements; (d) absence of AIDS-defining conditions; (e) ART-naı¨ve except for temporary ART for prevention of MTCT. In both cohorts, we analysed residual viral replication and reservoirs in peripheral blood, as measured by cellassociated HIV-1 RNA and DNA in PBMCs, respectively and used polychromatic flow cytometry to analyse HIV-1-specific CD4+ and CD8+ T-cell functional profile in terms of cytokine production using IFN-c, IL-2, TNF-a production.Results: Cell-associated DNA [47.7 (4.8-583.2) in LTTS and 19.7 (0.5-295.5) in LTNPS, p=0.10], and RNA [3.9 (0-36) and 5.8 (0-10.3), respectively] were shown to be similarly low in both cohorts. We identified 103 CD8 T cell epitope-specific responses, all subjects responding to ?1 epitope. Mean responding number of responding epitopes per patient was 2 and 4 in LTTS and LTNPS, respectively. Mean% of cytokine-secreting CD8 T cells was 0.37% and 0.50% (p=0.06), of these 43% and 39% (p=0.12) were secreting simultaneously IFN-c, IL-2 and TNF-a. Respective values for CD4 T cells were 0.28% and 0.33% (p=0.28) of which 33% and 30% (0.32) were secreting these 3 cytokines simultaneously.Conclusions: Long-term aviremia after very early ART initiation is associated with low levels of reservoirs saturation ad residual replication. Although less broad CD8 T cell responses were found in LTTS, HIV-1 specific CD4 and CD8 T cell responses showed similar magnitude and functional profile in the 2 cohorts. Our results indicate that prolonged ART initiated at the time of HIV-1 seroconversion is associated with immuno-virological features which resemble those of LTNPs. (BHIVA Research Award Winner 2008: Anna Garcia-Diaz.)

Active antiviral T-lymphocyte response can be redirected against tumor cells by antitumor antibody x MHC/viral peptide conjugates.

PURPOSE: To redirect an ongoing antiviral T-cell response against tumor cells in vivo, we evaluated conjugates consisting of antitumor antibody fragments coupled to class I MHC molecules loaded with immunodominant viral peptides. EXPERIMENTAL DESIGN: First, lymphochoriomeningitis virus (LCMV)-infected C57BL/6 mice were s.c. grafted on the right flank with carcinoembryonic antigen (CEA)-transfected MC38 colon carcinoma cells precoated with anti-CEA x H-2D(b)/GP33 LCMV peptide conjugate and on the left flank with the same cells precoated with control anti-CEA F(ab')(2) fragments. Second, influenza virus-infected mice were injected i.v., to induce lung metastases, with HER2-transfected B16F10 cells, coated with either anti-HER2 x H-2D(b)/NP366 influenza peptide conjugates, or anti-HER2 F(ab')(2) fragments alone, or intact anti-HER2 monoclonal antibody. Third, systemic injections of anti-CEA x H-2D(b) conjugates with covalently cross-linked GP33 peptides were tested for the growth inhibition of MC38-CEA(+) cells, s.c. grafted in LCMV-infected mice. RESULTS: In the LCMV-infected mice, five of the six grafts with conjugate-precoated MC38-CEA(+) cells did not develop into tumors, whereas all grafts with F(ab')(2)-precoated MC38-CEA(+) cells did so (P = 0.0022). In influenza virus-infected mice, the group injected with cells precoated with specific conjugate had seven times less lung metastases than control groups (P = 0.0022 and P = 0.013). Most importantly, systemic injection in LCMV-infected mice of anti-CEA x H-2D(b)/cross-linked GP33 conjugates completely abolished tumor growth in four of five mice, whereas the same tumor grew in all five control mice (P = 0.016). CONCLUSION: The results show that a physiologic T-cell antiviral response in immunocompetent mice can be redirected against tumor cells by the use of antitumor antibody x MHC/viral peptide conjugates.

Resistance of melanized yeast cells of Paracoccidioides brasiliensis to antimicrobial oxidants and inhibition of phagocytosis using carbohydrates and monoclonal antibody to CD18

Paracoccidioides brasiliensis, a thermal dimorphic fungal pathogen, produces a melanin-like pigment in vitro and in vivo. We investigated the involvement of carbohydrates and monoclonal antibody to CD18, on phagocytosis inhibition, involving macrophage receptors and the resistance of melanized fungal cells to chemically generated nitric oxide (NO), reactive oxygen species (ROS), hypochlorite and H2O2. Our results demonstrate that melanized yeast cells were more resistant than nonmelanized yeast cells to chemically generated NO, ROS, hypochlorite and H2O2, in vitro. Phagocytosis of melanized yeast cells was virtually abolished when mannan, N-acetyl glucosamine and anti-CD18 antibody were added together in this system. Intratracheal infection of BALB/c mice, with melanized yeast cells, resulted in higher lung colony forming units, when compared to nonmelanized yeast cells. Therefore, melanin is a virulence factor of P. brasiliensis.

Comparison of visual preservation after transplantation of BDNF or GDNF secreting mesenchymal stem cells in glaucomatous rat eyes

Purpose:To functionally and morphologically characterize the retina and optic nerve after transplantation of Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and Glial-derived neurotrophic factor (GDNF) secreting mesenchymal stem cells (MSCs) into glaucomatous rat eyes. Methods:Chronic ocular hypertension (COH) was induced in Brown Norway rats. Lentiviral constructs were used to transduce rat MSCs to produce BDNF, GDNF, or green fluorescent protein (GFP). The fellow eyes served as internal controls. Two days following COH induction, eyes received intravitreal injections of transduced MSCs. Electroretinography was performed to assess retinal function. Tonometry was performed throughout the experiment to monitor IOP. 42 days after MSC transplantation, rats were euthanized and the eyes and optic nerves were prepared for analysis. Results:Increased expression and secretion of BDNF and GDNF from lentiviral-transduced MSCs was verified using ELISA, and a bioactivity assay. Ratio metric analysis (COH eye/ Internal control eye response) of the Max combined response A-Wave showed animals with BDNF-MSCs (23.35 ± 5.15%, p=0.021) and GDNF-MSCs (28.73 ± 3.61%, p=0.025) preserved significantly more visual function than GFP-MSC treated eyes MSCs (18.05 ± 5.51%). Animals receiving BDNF-MSCs also had significantly better B-wave (33.80 ± 7.19%) and flicker ERG responses (28.52 ± 10.43%) than GFP-MSC treated animals (14.06 ± 12.67%; 3.52 ± 0.07%, respectively). Animals receiving GDNF-MSC transplants tended to have better function than animals with GFP-MSC transplants, but were not statistically significant (p=0.057 and p=0.0639). Conclusions:Mesenchymal stem cells are an excellent source of cells for autologous transplantation for the treatment of neurodegenerative diseases. We have demonstrated that lentiviral- transduced MSCs can survive following transplantation and preserve visual function in glaucomatous eyes. These results suggest that MSCs may be an ideal cellular vehicle for delivery of specific neurotrophic factors to the retina.

Characterization of the immunological properties of " Plasmodium falciparum " and " Plasmodium berghei " circumsporozoite proteins : antibody responses and recognition by specific CD8+ T cells

SUMMARY Interest in developing intervention strategies against malaria by targeting the liver stage of the Plasmodium life cycle has been fueled by studies which show that sterile protective immunity can be achieved by immunization with radiation-attenuated sporozoites. Anti-malarial drugs and insecticides have been widely used to control the disease, but in the hope of developing a more cost-effective intervention strategy, vaccine development has taken centre stage in malaria research. There is currently no vaccine against malaria. Attenuated sporozoite-induced immunity is achieved by antibodies and T cells against malaria liver stage antigens, the most abundant being the circumsporozoite protein (CSP), and many vaccine formulations aim at mimicking this immunity. However, the mechanisms by which the antibody and T cell immune responses are generated after infection by sporozoites, or after immunization with different vaccine formulations are still not well understood. The first part of this work aimed at determining the ability of primary hepatocytes from BALB/c mice to process and present CSP-derived peptides after infection with P. berghei sporozoites. Both infected hepatocytes and those traversed by sporozoites during migration were found to be capable of processing and presenting the CSP to specific CD8+ T cells in vitro. The pathway of processing and presentation involved the proteasome, aspartic proteases and transport through a post-Endoplasmic Reticulum (ER) compartment. These results suggest that in vivo, infected hepatocytes contribute to the elicitation and expansion of a T cell response. In the second part, the antibody responses of CB6F1 mice to synthetic peptides corresponding to the N- and C-terminal domains of P. berghei and P. falciparum CS proteins were characterized. Mice were immunized with single peptides or a combination of N- and C-terminal peptides. The peptides were immunogenic in mice and the antisera generated could recognize the native CSP on the sporozoite surface. Antisera generated against the N-terminal peptides or against the combinations inhibited sporozoite invasion of hepatocytes in vitro. In vivo, more mice immunized with single P. berghei peptides were protected from infection upon a challenge with P. berghei sporozoites, than mice immunized with a combination of N- and C-terminal peptides. Furthermore, P. falciparum N-terminal peptides were recognized by serum samples from people living in malaria-endemic areas. Importantly, recognition of a peptide from the N-terminal fragment of the P. falciparum CSP by sera from children living in a malaria-endemic region was associated with protection from disease. These results underline the potential of using such peptides as malaria vaccine candidates. RESUME L'intérêt de développer des stratégies d'intervention contre la malaria ciblant le stade pré-erythrocytaire a été alimenté par des études qui montrent qu'il est possible d'obtenir une immunité par l'injection de sporozoites irradiés. Les médicaments et les insecticides anti-paludiques ont été largement utilisés pour contrôler la maladie, mais dans l'espoir de développer une stratégie d'intervention plus rentable, le développement de vaccins a été placé au centre des recherches actuelles contre la malaria. A l'heure actuelle, il n'existe aucun vaccin contre la malaria. L'immunité induite par les sporozoites irradiés est due à l'effet combiné d'anticorps et de cellules T qui agissent contre les antigènes du stade hépatique dont le plus abondant est la protéine circumsporozoite (CSP). Beaucoup de formulations de vaccin visent à imiter l'immunité induite par les sporozoites irradiés. Cependant, les mécanismes par lesquels les anticorps et les cellules T sont génerés après infection par les sporozoites ou après immunisation avec des formulations de vaccin ne sont pas bien compris. La première partie de ce travail a visé à déterminer la capacité de hépatocytes primaires provenant de souris BALB/c à "processer" et à présenter des peptides dérivés de la CSP, après infection par des sporozoites de Plasmodium berghei. Nous avons montré que in vitro, les hépatocytes infectés et ceux traversés par les sporozoites pendant leur migration étaient capables de "processer" et de présenter la CSP aux cellules T CD8+ spécifiques. La voie de présentation implique le protéasome, les protéases de type aspartique et le transport à travers un compartiment post-reticulum endoplasmique. Ces résultats suggèrent que in vivo, les hépatocytes infectés contribuent à l'induction et à l'expansion d'une réponse immunitaire spécifique aux cellules T. Dans la deuxième partie, nous avons caractérisé les réponses anticorps chez les souris de la souche CB6F1 face aux peptides N- et C-terminaux des protéines circumsporozoites de Plasmodium berghei et Plasmodium falciparum. Les souris ont été immunisées avec les peptides individuellement ou en combinaison. Les peptides utilisés étaient immunogéniques chez les souris, et les anticorps produits pouvaient reconnaître la protéine CSP native à la surface des sporozoites. In vitro, les sera contre les peptides N-teminaux et les combinaisons étaient capables d'inhiber l'invasion de hépatocytes par les sporozoites. In vivo, plus de souris immunisées avec les peptides individuels de la CSP de P. berghei étaient protégées contre la malaria que les souris immunisées avec une combinaison de peptides N- et C-terminaux. De plus, les peptides N-terminaux de la CSP de P. falciparum ont été reconnus par les sera de personnes vivant dans des régions endémiques pour la malaria. Il est intéressant de voir que la reconnaissance d'un peptide N-terminal de P. falciparum par des sera d'enfants habitant dans des régions endémiques était associé à la protection contre la maladie. Ces résultats soulignent le potentiel de ces peptides comme candidats-vaccin contre la malaria.