IMGT/HLA Database—a sequence database for the human major histocompatibility complex

The IMGT/HLA Database (www.ebi.ac.uk/imgt/hla/) specialises in sequences of polymorphic genes of the HLA system, the human major histocompatibility complex (MHC). The HLA complex is located within the 6p21.3 region on the short arm of human chromosome 6 and contains more than 220 genes of diverse function. Many of the genes encode proteins of the immune system and these include the 21 highly polymorphic HLA genes, which influence the outcome of clinical transplantation and confer susceptibility to a wide range of non-infectious diseases. The database contains sequences for all HLA alleles officially recognised by the WHO Nomenclature Committee for Factors of the HLA System and provides users with online tools and facilities for their retrieval and analysis. These include allele reports, alignment tools and detailed descriptions of the source cells. The online IMGT/HLA submission tool allows both new and confirmatory sequences to be submitted directly to the WHO Nomenclature Committee. The latest version (release 1.7.0 July 2000) contains 1220 HLA alleles derived from over 2700 component sequences from the EMBL/GenBank/DDBJ databases. The HLA database provides a model which will be extended to provide specialist databases for polymorphic MHC genes of other species.

Ancestral major histocompatibility complex DRB genes beget conserved patterns of localized polymorphisms.

Genes within the major histocompatibility complex (MHC) are characterized by extensive polymorphism within species and also by a remarkable conservation of contemporary human allelic sequences in evolutionarily distant primates. Mechanisms proposed to account for strict nucleotide conservation in the context of highly variable genes include the suggestion that intergenic exchange generates repeated sets of MHC DRB polymorphisms [Gyllensten, U. B., Sundvall, M. & Erlich, H. A. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 3686-3690; Lundberg, A. S. & McDevitt, H. 0. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 6545-6549]. We analyzed over 50 primate MHC DRB sequences, and identified nucleotide elements within macaque and baboon DRB6-like sequences with deletions corresponding to specific exon 2 hypervariable regions, which encode a discrete alpha helical segment of the MHC antigen combining site. This precisely localized deletion provides direct evidence implicating segmental exchange of MHC-encoded DRB gene fragments as one of the evolutionary mechanisms both generating and maintaining MHC diversity. Intergenic exchange at this site may be fundamental to the diversification of immune protection in populations by permitting alteration in the specificity of the MHC that determines the repertoire of antigens bound.

A recombinant antibody with the antigen-specific, major histocompatibility complex-restricted specificity of T cells.

Specific recognition of peptide/major histocompatibility complex (MHC) molecule complexes by the T-cell receptor is a key reaction in the specific immune response. Antibodies against peptide/MHC complexes would therefore be valuable tools in studying MHC function and T-cell recognition and might lead to novel approaches in immunotherapy. However, it has proven difficult to generate antibodies with the specificity of T cells by conventional hybridoma techniques. Here we report that the phage display technology is a feasible alternative to generate antibodies recognizing specific, predetermined peptide/MHC complexes.

Quantitative online prediction of peptide binding to the major histocompatibility complex

With its implications for vaccine discovery, the accurate prediction of T cell epitopes is one of the key aspirations of computational vaccinology. We have developed a robust multivariate statistical method, based on partial least squares, for the quantitative prediction of peptide binding to major histocompatibility complexes (MHC), the principal checkpoint on the antigen presentation pathway. As a service to the immunobiology community, we have made a Perl implementation of the method available via a World Wide Web server. We call this server MHCPred. Access to the server is freely available from the URL: http://www.jenner.ac.uk/MHCPred. We have exemplified our method with a model for peptides binding to the common human MHC molecule HLA-B*3501.

Studies of MHC class I antigen presentation & the origins of the immunopeptidome

La présentation d'antigène par les molécules d'histocompatibilité majeure de classe I (CMHI) permet au système immunitaire adaptatif de détecter et éliminer les agents pathogènes intracellulaires et des cellules anormales. La surveillance immunitaire est effectuée par les lymphocytes T CD8 qui interagissent avec le répertoire de peptides associés au CMHI présentés à la surface de toutes cellules nucléées. Les principaux gènes humains de CMHI, HLA-A et HLA-B, sont très polymorphes et par conséquent montrent des différences dans la présentation des antigènes. Nous avons étudié les différences qualitatives et quantitatives dans l'expression et la liaison peptidique de plusieurs allotypes HLA. Utilisant la technique de cytométrie de flux quantitative nous avons établi une hiérarchie d'expression pour les quatre HLA-A, B allotypes enquête. Nos résultats sont compatibles avec une corrélation inverse entre l'expression allotypique et la diversité des peptides bien que d'autres études soient nécessaires pour consolider cette hypothèse. Les origines mondiales du répertoire de peptides associés au CMHI restent une question centrale à la fois fondamentalement et dans la recherche de cibles immunothérapeutiques. Utilisant des techniques protéogénomiques, nous avons identifié et analysé 25,172 peptides CMHI isolées à partir des lymphocytes B de 18 personnes qui exprime collectivement 27 allotypes HLA-A,B. Alors que 58% des gènes ont été la source de 1-64 peptides CMHI par gène, 42% des gènes ne sont pas représentés dans l'immunopeptidome. Dans l'ensemble, l’immunopeptidome présenté par 27 allotypes HLA-A,B ne couvrent que 17% des séquences exomiques exprimées dans les cellules des sujets. Nous avons identifié plusieurs caractéristiques des transcrits et des protéines qui améliorent la production des peptides CMHI. Avec ces données, nous avons construit un modèle de régression logistique qui prédit avec une grande précision si un gène de notre ensemble de données ou à partir d'ensembles de données indépendants génèrerait des peptides CMHI. Nos résultats montrent la sélection préférentielle des peptides CMHI à partir d'un répertoire limité de produits de gènes avec des caractéristiques distinctes. L'idée que le système immunitaire peut surveiller des peptides CMHI couvrant seulement une fraction du génome codant des protéines a des implications profondes dans l'auto-immunité et l'immunologie du cancer.

Effet de Streptococcus Suis sur la capacité de présentation antigénique de cellules dendritiques

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et humain, causant méningites et septicémies. Des études suggèrent que S. suis dispose de facteurs de virulence, notamment sa capsule polysaccharidique (CPS), qui lui permettent de moduler les fonctions des cellules dendritiques (DCs), situées à l’interface entre l’immunité innée et adaptative. Les difficultés à développer un vaccin efficace suggèrent aussi une altération de la voie T dépendante. L’objectif général du projet était d’évaluer l’effet de S. suis sur l’activation des cellules T CD4+ ainsi que sur la capacité de présentation antigénique des DCs. Nous avons étudié dans un modèle murin in vivo la réponse T CD4+ mémoire lors d’infections primaire et secondaire. Une faible réponse mémoire centrale a été obtenue, suggérant que la réponse adaptative générée contre S. suis est limitée. Étant donné l’importance du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) de classe II dans la présentation antigénique, nous avons évalué in vitro et in vivo l’expression de ces molécules chez les DCs. Une modulation de l’expression du MHC-II par S. suis a été observée. L’analyse de la transcription de gènes impliqués dans la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du MHC-II nous permet de suggérer que S. suis régule à la baisse la synthèse de nouvelles molécules et favorise leur dégradation lysosomale. Cette stratégie, dans laquelle la CPS ne jouerait qu’un rôle partiel, permettrait à S. suis d’échapper à la réponse adaptative T dépendante. Les résultats de cette étude fourniront de nouvelles perspectives dans la compréhension de la réponse adaptative lors de l’infection par S. suis.

Studies of MHC class I antigen presentation & the origins of the immunopeptidome

La présentation d'antigène par les molécules d'histocompatibilité majeure de classe I (CMHI) permet au système immunitaire adaptatif de détecter et éliminer les agents pathogènes intracellulaires et des cellules anormales. La surveillance immunitaire est effectuée par les lymphocytes T CD8 qui interagissent avec le répertoire de peptides associés au CMHI présentés à la surface de toutes cellules nucléées. Les principaux gènes humains de CMHI, HLA-A et HLA-B, sont très polymorphes et par conséquent montrent des différences dans la présentation des antigènes. Nous avons étudié les différences qualitatives et quantitatives dans l'expression et la liaison peptidique de plusieurs allotypes HLA. Utilisant la technique de cytométrie de flux quantitative nous avons établi une hiérarchie d'expression pour les quatre HLA-A, B allotypes enquête. Nos résultats sont compatibles avec une corrélation inverse entre l'expression allotypique et la diversité des peptides bien que d'autres études soient nécessaires pour consolider cette hypothèse. Les origines mondiales du répertoire de peptides associés au CMHI restent une question centrale à la fois fondamentalement et dans la recherche de cibles immunothérapeutiques. Utilisant des techniques protéogénomiques, nous avons identifié et analysé 25,172 peptides CMHI isolées à partir des lymphocytes B de 18 personnes qui exprime collectivement 27 allotypes HLA-A,B. Alors que 58% des gènes ont été la source de 1-64 peptides CMHI par gène, 42% des gènes ne sont pas représentés dans l'immunopeptidome. Dans l'ensemble, l’immunopeptidome présenté par 27 allotypes HLA-A,B ne couvrent que 17% des séquences exomiques exprimées dans les cellules des sujets. Nous avons identifié plusieurs caractéristiques des transcrits et des protéines qui améliorent la production des peptides CMHI. Avec ces données, nous avons construit un modèle de régression logistique qui prédit avec une grande précision si un gène de notre ensemble de données ou à partir d'ensembles de données indépendants génèrerait des peptides CMHI. Nos résultats montrent la sélection préférentielle des peptides CMHI à partir d'un répertoire limité de produits de gènes avec des caractéristiques distinctes. L'idée que le système immunitaire peut surveiller des peptides CMHI couvrant seulement une fraction du génome codant des protéines a des implications profondes dans l'auto-immunité et l'immunologie du cancer.

Effet de Streptococcus Suis sur la capacité de présentation antigénique de cellules dendritiques

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et humain, causant méningites et septicémies. Des études suggèrent que S. suis dispose de facteurs de virulence, notamment sa capsule polysaccharidique (CPS), qui lui permettent de moduler les fonctions des cellules dendritiques (DCs), situées à l’interface entre l’immunité innée et adaptative. Les difficultés à développer un vaccin efficace suggèrent aussi une altération de la voie T dépendante. L’objectif général du projet était d’évaluer l’effet de S. suis sur l’activation des cellules T CD4+ ainsi que sur la capacité de présentation antigénique des DCs. Nous avons étudié dans un modèle murin in vivo la réponse T CD4+ mémoire lors d’infections primaire et secondaire. Une faible réponse mémoire centrale a été obtenue, suggérant que la réponse adaptative générée contre S. suis est limitée. Étant donné l’importance du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) de classe II dans la présentation antigénique, nous avons évalué in vitro et in vivo l’expression de ces molécules chez les DCs. Une modulation de l’expression du MHC-II par S. suis a été observée. L’analyse de la transcription de gènes impliqués dans la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du MHC-II nous permet de suggérer que S. suis régule à la baisse la synthèse de nouvelles molécules et favorise leur dégradation lysosomale. Cette stratégie, dans laquelle la CPS ne jouerait qu’un rôle partiel, permettrait à S. suis d’échapper à la réponse adaptative T dépendante. Les résultats de cette étude fourniront de nouvelles perspectives dans la compréhension de la réponse adaptative lors de l’infection par S. suis.

Immunosuppressive properties of mesenchymal stromal cell cultures derived from the limbus of human and rabbit corneas

Background aims Mesenchymal stromal cells (MSCs) cultivated from the corneal limbus (L-MSCs) provide a potential source of cells for corneal repair. In the present study, we investigated the immunosuppressive properties of human L-MSCs and putative rabbit L-MSCs to develop an allogeneic therapy and animal model of L-MSC transplantation. Methods MSC-like cultures were established from the limbal stroma of human and rabbit (New Zealand white) corneas using either serum-supplemented medium or a commercial serum-free MSC medium (MesenCult-XF Culture Kit; Stem Cell Technologies, Melbourne, Australia). L-MSC phenotype was examined by flow cytometry. The immunosuppressive properties of L-MSC cultures were assessed using mixed leukocyte reactions. L-MSC cultures were also tested for their ability to support colony formation by primary limbal epithelial (LE) cells. Results Human L-MSC cultures were typically CD34−, CD45− and HLA-DR− and CD73+, CD90+, CD105+ and HLA-ABC+. High levels (>80%) of CD146 expression were observed for L-MSC cultures grown in serum-supplemented medium but not cultures grown in MesenCult-XF (approximately 1%). Rabbit L-MSCs were approximately 95% positive for major histocompatibility complex class I and expressed lower levels of major histocompatibility complex class II (approximately 10%), CD45 (approximately 20%), CD105 (approximately 60%) and CD90 (<10%). Human L-MSCs and rabbit L-MSCs suppressed human T-cell proliferation by up to 75%. Conversely, L-MSCs from either species stimulated a 2-fold to 3-fold increase in LE cell colony formation. Conclusions L-MSCs display immunosuppressive qualities in addition to their established non-immunogenic profile and stimulate LE cell growth in vitro across species boundaries. These results support the potential use of allogeneic L-MSCs in the treatment of corneal disorders and suggest that the rabbit would provide a useful pre-clinical model.

Non-major-histocompatibility-complex genetics of ankylosing spondylitis

There is strong evidence from twin and family studies indicating that a substantial proportion of the heritability of susceptibility to ankylosing spondylitis (AS) and its clinical manifestations is encoded by non-major-histocompatibility-complex genes. Efforts to identify these genes have included genomewide linkage studies and candidate gene association studies. One region, the interleukin (IL)-1 gene complex on chromosome 2, has been repeatedly associated with AS in both Caucasians and Asians. It is likely that more than one gene in this complex is involved in AS, with the strongest evidence to date implicating IL-1A. Identifying the genes underlying other linkage regions has been difficult due to the lack of obvious candidates and the low power of most studies to date to identify genes of the small to moderate magnitude that are likely to be involved. The field is moving towards genomewide association analysis, involving much larger datasets of unrelated cases and controls. Early successes using this approach in other diseases indicates that it is likely to identify genes in common diseases like AS, but there remains the risk that the common-variant, common-disease hypothesis will not hold true in AS. Nonetheless, it is appropriate for the field to be cautiously optimistic that the next few years will bring great advances in our understanding of the genetics of this condition.

Turnover of bone marrow-derived cells in the irradiated mouse cornea

In light of an increasing awareness of the presence of bone marrow (BM)-derived macrophages in the normal cornea and their uncertain role in corneal diseases, it is important that the turnover rate of these resident immune cells be established. The baseline density and distribution of macrophages in the corneal stroma was investigated in Cx3cr1gfp transgenic mice in which all monocyte-derived cells express enhanced green fluorescent protein (eGFP). To quantify turnover, BM-derived cells from transgenic eGFP mice were transplanted into whole-body irradiated wild-type recipients. Additionally, wild-type BM-derived cells were injected into irradiated Cx3cr1+/gfp recipients, creating reverse chimeras. At 2, 4 and 8 weeks post-reconstitution, the number of eGFP+ cells in each corneal whole mount was calculated using epifluorescence microscopy, immunofluorescence staining and confocal microscopy. The total density of myeloid-derived cells in the normal Cx3cr1+/gfp cornea was 366 cells/mm2. In BM chimeras 2 weeks post-reconstitution, 24% of the myeloid-derived cells had been replenished and were predominantly located in the anterior stroma. By 8 weeks post-reconstitution 75% of the myeloid-derived cells had been replaced and these cells were distributed uniformly throughout the stroma. All donor eGFP+ cells expressed low to moderate levels of CD45 and CD11b, with approximately 25% coexpressing major histocompatibility complex class II, a phenotype characteristic of previous descriptions of corneal stromal macrophages. In conclusion, 75% of the myeloid-derived cells in the mouse corneal stroma are replenished after 8 weeks. These data provide a strong basis for functional investigations of the role of resident stromal macrophages versus non-haematopoietic cells using BM chimeric mice in models of corneal inflammation.

Distinct localization of T cell Agrin during antigen presentation - evidence for the expression of Agrin receptor(s) in antigen-presenting cells

Agrin is over-expressed by activated and autoimmune T cells, and synergizes with the T cell receptor (TCR) to augment cell activation. In the present study, we show that Agrin accumulates to distinct areas of the plasma membrane and that cell activation causes its redistribution. During antigen presentation, Agrin primarily accumulates to the periphery of the mature immunological synapse, mostly in lamellipodia-like protrusions that wrap around the antigen-presenting cell and, conversely, anti-Agrin sera induced a significant redistribution of TCR at the plasma membrane. We also provide evidence for the expression of Agrin receptors in peripheral blood monocytes, dendritic cells and a fraction of B cells. Interestingly, interferon-a treatment, which induces the expression of Agrin in T cells, also augmented Agrin binding to monocytes. Stimulation of monocytes with recombinant Agrin induced the clustering of surface receptors, including major histocompatibility complex class II, activation of intracellular signalling cascades, as well as enhanced dsRNA-induced expression of pro-inflammatory cytokines interleukin-6 and tumour necrosis factor-a. Collectively, these results confirm the location of Agrin at the immunological synapse between T cells and antigen-presenting cells and justify further characterization of its receptors in the immune system.

Antitumor effects in vitro and in vivo and mechanisms of protection against melanoma B16F10-Nex2 cells by fastuosain, a cysteine proteinase from Bromelia fastuosa

In the present work, the antitumor effect of fastuosain, a cysteine proteinase from Bromelia fastuosa, was investigated. In the intravenous model of lung colonization in C57Bl/6 mice, fastuosain and bromelain injected intraperitoneally were protective, and very few nodules of B16F10-Nex2 melanoma cells were detected. Tumor cells treated with fastuosain showed reduced expression of CD44 and decreased invasion through Matrigel, lost their cytoplasmic extensions and substrate adherence, and became round and detached, forming strongly bound cell clusters in suspension. Peritoneal cells recruited and activated by fastuosain treatment ( mainly monocytic cells and lymphocytes) migrated to the lung, where pulmonary melanoma metastases grew. Adoptive transference of peritoneal cells recruited by fastuosain had no protective effect against lung metastases in recipient mice. Treatment of green fluorescent protein - chimeric animals with fastuosain did not change the number of cells that migrated to the lung, compared to PBS-injected control mice, but the number of positive major histocompatibility complex class II cells increased with fastuosain treatment. Murine antibodies against fastuosain, bromelain, and cathepsins B and L cross-reacted in ELISA and recognized surface and cytoplasmic components expressed on B16F10-Nex2 cells. Anti-fastuosain antibodies were cytotoxic/lytic to B16F10-Nex2 cells. Antitumor effects of fastuosain involve mainly the direct effect of the enzyme and elicitation of protective antibodies.