Evaluation of short-interfering RNAs treatment in experimental rabies due to wild-type virus

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Antitumour and anti-inflammatory effects of Palladium (II) complexes on Ehrlich Tumour

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Prophylactic and Therapeutic Vaccination Using Dendritic Cells Primed with Peptide 10 Derived from the 43-Kilodalton Glycoprotein of Paracoccidioides brasiliensis

Vaccination with peptide 10 (P10), derived from the Paracoccidioides brasiliensis glycoprotein 43 (gp43), induces a Th1 response that protects mice in an intratracheal P. brasiliensis infection model. Combining P10 with complete Freund's adjuvant (CFA) or other adjuvants further increases the peptide's antifungal effect. Since dendritic cells (DCs) are up to 1,000-fold more efficient at activating T cells than CFA, we examined the impact of P10-primed bone-marrow-derived DC vaccination in mice. Splenocytes from mice immunized with P10 were stimulated in vitro with P10 or P10-primed DCs. T cell proliferation was significantly increased in the presence of P10-primed DCs compared to the peptide. The protective efficacy of P10-primed DCs was studied in an intratracheal P. brasiliensis model in BALB/c mice. Administration of P10-primed DCs prior to (via subcutaneous vaccination) or weeks after (via either subcutaneous or intravenous injection) P. brasiliensis infection decreased pulmonary damage and significantly reduced fungal burdens. The protective response mediated by the injection of primed DCs was characterized mainly by an increased production of gamma interferon (IFN-gamma) and interleukin 12 (IL-12) and a reduction in IL-10 and IL-4 compared to those of infected mice that received saline or unprimed DCs. Hence, our data demonstrate the potential of P10-primed DCs as a vaccine capable of both the rapid protection against the development of serious paracoccidioidomycosis or the treatment of established P. brasiliensis disease.

Characterization and optimization of ArtinM lectin expression in Escherichia coli

Background ArtinM is a D-mannose-specific lectin from Artocarpus integrifolia seeds that induces neutrophil migration and activation, degranulation of mast cells, acceleration of wound healing, induction of interleukin-12 production by macrophages and dendritic cells, and protective T helper 1 immune response against Leishmania major, Leishmania amazonensis and Paracoccidioides brasiliensis infections. Considering the important biological properties of ArtinM and its therapeutic applicability, this study was designed to produce high-level expression of active recombinant ArtinM (rArtinM) in Escherichia coli system. Results The ArtinM coding region was inserted in pET29a(+) vector and expressed in E. coli BL21(DE3)-Codon Plus-RP. The conditions for overexpression of soluble ArtinM were optimized testing different parameters: temperatures (20, 25, 30 or 37°C) and shaking speeds (130, 200 or 220 rpm) during induction, concentrations of the induction agent IPTG (0.01-4 mM) and periods of induction (1-19 h). BL21-CodonPlus(DE3)-RP cells induced under the optimized conditions (incubation at 20°C, at a shaking speed of 130 rpm, induction with 0.4 mM IPTG for 19 h) resulted in the accumulation of large amounts of soluble rArtinM. The culture provided 22.4 mg/L of rArtinM, which activity was determined by its one-step purification through affinity chromatography on immobilized D-mannose and glycoarray analysis. Gel filtration showed that rArtinM is monomeric, contrasting with the tetrameric form of the plant native protein (jArtinM). The analysis of intact rArtinM by mass spectrometry revealed a 16,099.5 Da molecular mass, and the peptide mass fingerprint and esi-cid-ms/ms of amino acid sequences of peptides from a tryptic digest covered 41% of the total ArtinM amino acid sequence. In addition, circular dichroism and fluorescence spectroscopy of rArtinM indicated that its global fold comprises β-sheet structure. Conclusions Overall, the optimized process to express rArtinM in E. coli provided high amounts of soluble, correctly folded and active recombinant protein, compatible with large scale production of the lectin.

In vivo- und in vitro-Untersuchungen zur Immunantwort und Parasitenentwicklung bei Infektionen mit dem Darmparasiten Cryptosporidium parvum

Cryptosporidium parvum ist ein intrazellulärer protozoischer Darmparasit (Apikomplexa), der weltweit zu den bedeutendsten Erregern von Diarrhöen beim Menschen und einer Reihe von Nutztieren zählt. Vor allem immunkompromittierte Personen wie zum Beispiel AIDS-Patienten erleiden schwere, chronische bis lebensbedrohende Erkrankungen. Da nach wie vor keine effektive Therapie gegen eine Kryptosporidiose in Form eines spezifisch wirkenden Chemotherapeutikums oder einer Vakzine existiert, ist es notwendig, die Immunantwort des Wirtes gegen den Parasiten und dessen Bindung, Invasion und die intrazelluläre Entwicklung in den Epithelzellen eingehend zu studieren, um neue Ansatzpunkte zu entwickeln. Wohingegen Menschen zeitlebens suszeptibel für eine Infektion mit C. parvum sind, entwickeln Mäuse eine natürliche Resistenz und können als adulte Tiere nicht mehr infiziert werden. Daher sind Mausmodelle der Kryptosporidiose auf neonatale oder immunsupprimierte und immundefiziente adulte Mäuse beschränkt. Bei der Überwindung einer C. parvum-Infektion sind Effektoren der natürlichen und adaptiven Immunität beteiligt. Die zentrale Rolle spielen CD4+-T-Zellen, sowie Interferon-gamma und Interleukin-12. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Infektionen in IFN-gamma (GKO)- und IL-12 p40 (IL12KO)-Knockout-Mäusen (C57BL/6) etabliert, für die bereits gezeigt wurde, dass sie eine Suszeptibilität gegenüber einer Erstinfektion besitzen. Erstmals wurden die beiden Infektionsmodelle parallel unter denselben Bedingungen analysiert, um Rückschlüsse auf die Funktion und die Bedeutung der beiden Th1-Zytokine IFN-gamma und IL-12 bei der Auseinandersetzung mit dem Parasiten und der Überwindung einer Infektion ziehen zu können. Es wurden deutliche Unterschiede im Infektionsverlauf, bei der Höhe und Dauer der Parasitenausscheidung und der induzierten systemischen und mukosalen Antikörperantwort beobachtet. Zum ersten Mal konnte gezeigt werden, dass neben IL12KO auch GKO in der Lage sind, eine erste Infektion zu überwinden und eine Resistenz gegenüber einer erneuten Konfrontation mit dem Parasiten zu entwickeln. Alle Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Etablierung einer protektiven Immunität gegen eine Kryptosporidiose generell unabhängig von der Anwesenheit der Zytokine IFN-gamma und IL-12 ist, der Verlust von IFN-gamma jedoch schwerer wiegt. Bei GKO-Mäusen persistierte der Parasit in Form einer niedriggradigen chronischen Infektion. Die beiden Infektionsmodelle stellten sich als ideales System für die Etablierung einer effektiven Immunisierungsstrategie heraus. Intranasale Immunisierungen, welche neben einer systemischen auch eine mukosale Immunantwort induzieren können, schienen einen richtigen Ansatz darzustellen. Intraperitoneale und subkutane Immunisierungen führten zwar zur Ausbildung einer starken spezifischen IgG-Antwort im Serum, diese war jedoch nicht in der Lage, einen Schutz vor einer Infektion zu vermitteln. Neben den in vivo Untersuchungen wurde des Weiteren auch die intrazelluläre Entwicklung von C. parvum in einem in vitro Kultursystem verfolgt. Zum ersten Mal wurde die Genexpression von vier Oberflächenproteinen der invasiven Zoitenstadien und eines Oozystenwandproteins parallel durch RT-PCR analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass alle untersuchten Gene während der intrazellulären Entwicklung differentiell exprimiert werden, was eine unterschiedliche Funktion der Proteine während des Entwicklungszyklus nahe legt. Das Expressionsmuster der verschiedenen Gene charakterisiert bestimmte Abschnitte innerhalb des Entwicklungszyklus. Dabei wurden Marker für die Invasion (CP17) sowie für die asexuelle (GP900) und sexuelle Replikation (COWP) identifiziert.

Phänotypische und funktionelle Eigenschaften humaner neonataler dentritischer Zellen

Humane Neugeborene leiden an einer erhöhten Anfälligkeit für Infektionskrankheiten. Die dendritischen Zellen (DC) werden für die beeinträchtigten neonatalen T-Helfer 1 (Th1) Immunantworten verantwortlich gemacht. Der Hauptaktivator der Differenzierung von Th1 Zellen ist Interleukin-12 (IL-12), ein Zytokin, welches in adulten, nicht aber in neonatalen DC vornehmlich nach Bindung der Toll-like Rezeptoren produziert wird. In der vorliegenden Arbeit wurde der potentielle Einfluss verschiedener TLR-Liganden auf die Initiierung neonataler Th1-Immunantworten untersucht. Einzelne TLR-Liganden induzierten die Reifung adulter DC, während die neonatalen DC erst nach simultaner Stimulierung von TLR3/TLR8 bzw. TLR4/TLR8 Reifungsmarker exprimierten. Der synergistische Effekt kombinierter TLR-Liganden zeigte sich sowohl in der adulten als auch der neonatalen Zytokinproduktion, wobei unterschiedliche Expressionsmuster für IL-1beta, IL-6, IL-8, IL-10, TNFalpha und vor allem IL-27 beobachtet wurden. Besonders IL-12p70 wurde von neonatalen DC ausschließlich nach kombinierter TLR-Stimulation produziert. Darüber hinaus wurde die Fähigkeit aktivierter DC analysiert, autologe T-Zellen zu polarisieren. Interessanterweise konnte beobachtet werden, dass die Überstände kombiniert stimulierter neonataler DC die Interferon-gamma Produktion in neonatalen naiven T-Zellen auslösten. Und somit konnte gezeigt werden, dass neonatale DC naive T-Zellen hinsichtlich einer Th1-Immunantwort polarisieren können. Letztendlich zeigen die Ergebnisse neue Möglichkeiten auf, potente Impfstrategien für Neugeborene zu entwickeln.

Die Rolle der IFN-gamma Signalübertragung und von MyD88 in der Angiotensin-II-induzierten vaskulären Dysfunkion, Inflammation und arteriellen Hypertonie

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle von myelomonozytären Zellen, IFN-gamma (Interferon gamma), MyD88 (myeloid differentiation factor 88) und zugrundeliegenden Signalwege in der Angiotensin II (ATII)-induzierten vaskulären Inflammation, Dysfunktion und arteriellen Hypertonie untersucht. Wie bereits veröffentlichte Vordaten aus meiner Arbeitsgruppe zeigten, schützt die Depletion von Lysozym M (LysM)+ myelomonozytären Zellen (Diphteriatoxin-vermittelt in Mäusen, die transgen für den humanen Diphtheriatoxin-Rezeptor sind, LysMiDTR Mäuse) vor der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion und arterieller Hypertonie, und kann durch adoptiven Zelltransfer von Wildtyp Monozyten wiederhergestellt werden. In meiner Arbeit konnte ich zeigen, dass die Rekonstitution von Monozyten-depletierten LysMiDTR Mäusen mit Wildtyp Monozyten den Phänotyp der vaskulären Dysfunktion wiederherstellen kann, die Rekonstitution mit gp91phox-/y oder Agtr1-/- Monozyten jedoch nicht. Die Hypertonus-mediierenden Effekte dieser infiltrierenden Monozyten scheinen demnach von der intakten ATII und NADPH Oxidase Signalübertragung in diesen Zellen abhängig zu sein. Vermutlich ebenfalls für die Aktivierung der Monozyten funktionell wichtig sind IFN-gamma, produziert durch NK-Zellen, und der Transkriptionsfaktor T-bet (T-box expressed in T cells), exprimiert von NK-Zellen und Monozyten. IFN-gamma-/- Mäuse waren partiell geschützt vor der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion und charakterisiert durch reduzierte Level an Superoxid im Gefäß im Vergleich zu ATII-infundierten Wildtyp Mäusen. IFN-gamma-/- und T-bet defiziente Tbx21-/- Mäuse zeichneten sich ferner durch eine reduzierte ATII-mediierte Rekrutierung von NK1.1+ NK-Zellen, als ein Hautproduzent von IFN-gamma, sowie CD11b+GR-1low Interleukin-12 (IL-12) kompetenten Monozyten aus. Durch Depletions- und adoptive Transferexperimente konnte ich in dieser Arbeit NK-Zellen als essentielle Mitstreiter in der vaskulären Dysfunktion identifizieren und stellte fest, dass T-bet+LysM+ myelomonozytäre Zellen für die NK-Zellrekrutierung in die Gefäßwand und lokale IFN-gamma Produktion benötigt werden. Damit wurde erstmals NK-Zellen eine essentielle Rolle in der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion zugeschrieben. Außerdem wurde der T-bet-IFN-gamma Signalweg und die gegenseitige Monozyten-NK-Zellaktivierung als ein potentielles therapeutisches Ziel in kardiovaskulären Erkrankungen aufgedeckt. Des Weiteren identifizierte ich in meiner Arbeit MyD88 als ein zentrales Signalmolekül in der ATII-getriebenen Inflammation und vaskulären Gefäßschädigung. MyD88 Defizienz reduzierte den ATII-induzierten Anstieg des systolischen Blutdrucks und die endotheliale und glattmuskuläre vaskuläre Dysfunktion. Zusätzlich waren die vaskuläre Superoxid-Bildung sowie die Expressionslevel der NADPH Oxidase, der wichtigsten Quelle für oxidativem Stress im Gefäß, in ATII-infundierten MyD88-/- Mäusen im Vergleich zum Wildtyp reduziert. Mit Hilfe von durchflusszytometrischen Analysen deckte ich zudem auf, dass die ATII-induzierte Einwanderung von CD45+ Leukozyten, insbesondere CD11b+Ly6G-Ly6Chigh inflammatorischen Monozyten in MyD88-/- Mäusen signifikant abgeschwächt war. Diese Resultate wurden durch immunhistochemische Untersuchung von Aortengewebe auf CD68+, F4/80+ und Nox2+ Makrophagen/Phagozyten sowie Expressionsanalysen von Inflammationsmarkern untermauert. Analysen der mRNA Expression in Aortengewebe zeigten ferner eine in Wildtyp Mäusen nach ATII Infusion tendenziell gesteigerte Expression von inflammatorischen Monozytenmakern sowie eine abnehmende Expression von reparativen Monozytenmarken, während dieser Shift zu einem proinflammatorsichen Phänotyp in MyD88-/- blockiert zu sein schien. Dies zeigt eine Rolle von MyD88 in der terminalen Differenzierung von myelomonozytären Zellen an. Um dies weitergehend zu untersuchen und aufzudecken, ob die MyD88 Effekte abhängig sind von Zellen der hämatopoetischen Linie oder Gewebszellen, wurden Knochenmarktransferexperimente durchgeführt. MyD88 Defizienz in Knochenmark-abstammende Zellen reduzierte die ATII-induzierte vaskuläre Dysfunktion und Infiltration der Gefäßwand mit CD45+ Leukozyten und inflammatorischen myelomonozytären Zellen. Die protektiven Effekte der MyD88 Defizienz in der Angiotensin II-induzierten Inflammation konnten nicht auf Signalwege über die Toll-like Rezeptoren TLR2, -7 oder -9 zurückgeführt werden, wie die Untersuchung der vaskulären Reaktivität entsprechender Knockout Mäuse zeigte. Zusammenfassend konnte ich in meiner Arbeit zeigen, dass die Infiltration der Gefäßwand mit Nox2+AT1R+T-bet+MyD88+ myelomonozytären Zellen und die Wechselwirkung und gegenseitige Aktivierung dieser Zellen mit IFN-gamma produzierenden NK-Zellen eine zentrale Bedeutung in der Pathogenese der Angiotensin II (ATII)-induzierten vaskulären Dysfunktion, Inflammation und arteriellen Hypertonie einnehmen.

Deletion of CD39 on natural killer cells attenuates hepatic ischemia/reperfusion injury in mice

Natural killer (NK) cells play crucial roles in innate immunity and express CD39 (Ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolase 1 [E-NTPD1]), a rate-limiting ectonucleotidase in the phosphohydrolysis of extracellular nucleotides to adenosine. We have studied the effects of CD39 gene deletion on NK cells in dictating outcomes after partial hepatic ischemia/reperfusion injury (IRI). We show in mice that gene deletion of CD39 is associated with marked decreases in phosphohydrolysis of adenosine triphosphate (ATP) and adenosine diphosphate to adenosine monophosphate on NK cells, thereby modulating the type-2 purinergic (P2) receptors demonstrated on these cells. We note that CD39-null mice are protected from acute vascular injury after single-lobe warm IRI, and, relative to control wild-type mice, display significantly less elevation of aminotransferases with less pronounced histopathological changes associated with IRI. Selective adoptive transfers of immune cells into Rag2/common gamma null mice (deficient in T cells, B cells, and NK/NKT cells) suggest that it is CD39 deletion on NK cells that provides end-organ protection, which is comparable to that seen in the absence of interferon gamma. Indeed, NK effector mechanisms such as interferon gamma secretion are inhibited by P2 receptor activation in vitro. Specifically, ATPgammaS (a nonhydrolyzable ATP analog) inhibits secretion of interferon gamma by NK cells in response to interleukin-12 and interleukin-18, providing a mechanistic link between CD39 deletion and altered cytokine secretion. CONCLUSION: We propose that CD39 deficiency and changes in P2 receptor activation abrogate secretion of interferon gamma by NK cells in response to inflammatory mediators, thereby limiting tissue damage mediated by these innate immune cells during IRI.

Neonatal Fc receptor expression in dendritic cells mediates protective immunity against colorectal cancer

Cancers arising in mucosal tissues account for a disproportionately large fraction of malignancies. Immunoglobulin G (IgG) and the neonatal Fc receptor for IgG (FcRn) have an important function in the mucosal immune system that we have now shown extends to the induction of CD8(+) T cell-mediated antitumor immunity. We demonstrate that FcRn within dendritic cells (DCs) was critical for homeostatic activation of mucosal CD8(+) T cells that drove protection against the development of colorectal cancers and lung metastases. FcRn-mediated tumor protection was driven by DCs activation of endogenous tumor-reactive CD8(+) T cells via the cross-presentation of IgG complexed antigens (IgG IC), as well as the induction of cytotoxicity-promoting cytokine secretion, particularly interleukin-12, both of which were independently triggered by the FcRn-IgG IC interaction in murine and human DCs. FcRn thus has a primary role within mucosal tissues in activating local immune responses that are critical for priming efficient anti-tumor immunosurveillance.

Regulation of bovine IL-12R beta 2 subunit mRNA expression in bovine lymph node cells

The beta 2 subunit of the interleukin (IL)-12 receptor (IL-12R beta 2) has been shown to play an essential role in differentiation of T helper 1 (Th1) cells in the murine and human system, and antibodies raised against IL-12R beta 2 recognized this molecule on human Th1 but not Th2 cells. However, while the cytokines secreted by clones of murine cells allowed the definition of distinct T helper cell subsets, bovine clones with polarized Th1 and Th2 cytokine profiles were rarely found. This raised important questions about the regulation of immune responses in cattle. We therefore cloned bovine IL-12R beta2 (boIL-12R beta 2) DNA complementary to RNA (cDNA) from the start codon to the 3' end of the mRNA. Comparison of boIL-12R beta 2 cDNA with human and murine IL-12R beta 2 cDNA sequences revealed homologies of 85 and 78%, respectively. The deduced protein sequence showed the hallmark motifs of the cytokine receptor superfamily including the four conserved cysteine residues, the WSXWS motif and fibronectin domains in the extracellular part as well as a STAT4 binding site in the intracellular part of the molecule. Using real-time reverse transcription-polymerase chain reaction, upregulation of mRNA expression of this molecule could be demonstrated in cultured bovine lymph node cells stimulated with phytohemagglutinin. Furthermore, cells with upregulated boIL-12R beta 2 mRNA responded with enhanced expression of interferon gamma to treatment with interleukin 12.

Induction of maturation of human blood dendritic cell precursors by measles virus is associated with immunosuppression

As well as inducing a protective immune response against reinfection, acute measles is associated with a marked suppression of immune functions against superinfecting agents and recall antigens, and this association is the major cause of the current high morbidity and mortality rate associated with measles virus (MV) infections. Dendritic cells (DCs) are antigen-presenting cells crucially involved in the initiation of primary and secondary immune responses, so we set out to define the interaction of MV with these cells. We found that both mature and precursor human DCs generated from peripheral blood monocytic cells express the major MV protein receptor CD46 and are highly susceptible to infection with both MV vaccine (ED) and wild-type (WTF) strains, albeit with different kinetics. Except for the down-regulation of CD46, the expression pattern of functionally important surface antigens on mature DCs was not markedly altered after MV infection. However, precursor DCs up-regulated HLA-DR, CD83, and CD86 within 24 h of WTF infection and 72 h after ED infection, indicating their functional maturation. In addition, interleukin 12 synthesis was markedly enhanced after both ED and WTF infection in DCs. On the other hand, MV-infected DCs strongly interfered with mitogen-dependent proliferation of freshly isolated peripheral blood lymphocytes in vitro. These data indicate that the differentiation of effector functions of DCs is not impaired but rather is stimulated by MV infection. Yet, mature, activated DCs expressing MV surface antigens do give a negative signal to inhibit lymphocyte proliferation and thus contribute to MV-induced immunosuppression.

Recognition Signal for C-Mannosylation of Trp-7 in RNase 2 Consists of Sequence Trp-x-x-Trp

C2-α-Mannosyltryptophan was discovered in human RNase 2, an enzyme that occurs in eosinophils and is involved in host defense. It represents a novel way of attaching carbohydrate to a protein in addition to the well-known N- and O-glycosylations. The reaction is specific, as in RNase 2 Trp-7, but never Trp-10, which is modified. In this article, we address which structural features provide the specificity of the reaction. Expression of chimeras of RNase 2 and nonglycosylated RNase 4 and deletion mutants in HEK293 cells identified residues 1–13 to be sufficient for C-mannosylation. Site-directed mutagenesis revealed the sequence Trp-x-x-Trp, in which the first Trp becomes mannosylated, as the specificity determinant. The Trp residue at position +3 can be replaced by Phe, which reduces the efficiency of the reaction threefold. Interpretation of the data in the context of the three-dimensional structure of RNase 2 strongly suggests that the primary, rather than the tertiary, structure forms the determinant. The sequence motif occurs in 336 mammalian proteins currently present in protein databases. Two of these proteins were analyzed protein chemically, which showed partial C-glycosylation of recombinant human interleukin 12. The frequent occurrence of the protein recognition motif suggests that C-glycosides could be part of the structure of more proteins than assumed so far.

Interferon γ expressed by a recombinant respiratory syncytial virus attenuates virus replication in mice without compromising immunogenicity

Interferon γ (IFN-γ) has pleiotropic biological effects, including intrinsic antiviral activity as well as stimulation and regulation of immune responses. An infectious recombinant human respiratory syncytial virus (rRSV/mIFN-γ) was constructed that encodes murine (m) IFN-γ as a separate gene inserted into the G-F intergenic region. Cultured cells infected with rRSV/mIFN-γ secreted 22 μg mIFN-γ per 106 cells. The replication of rRSV/mIFN-γ, but not that of a control chimeric rRSV containing the chloramphenicol acetyl transferase (CAT) gene as an additional gene, was 63- and 20-fold lower than that of wild-type (wt) RSV in the upper and lower respiratory tract, respectively, of mice. Thus, the attenuation of rRSV/mIFN-γ in vivo could be attributed to the activity of mIFN-γ and not to the presence of the additional gene per se. The mice were completely resistant to subsequent challenge with wt RSV. Despite its growth restriction, infection of mice with rRSV/mIFN-γ induced a level of RSV-specific antibodies that, on day 56, was comparable to or greater than that induced by infection with wt RSV. Mice infected with rRSV/mIFN-γ developed a high level of IFN-γ mRNA and an increased amount of interleukin 12 p40 mRNA in their lungs, whereas other cytokine mRNAs tested were unchanged compared with those induced by wt RSV. Because attenuation of RSV typically is accompanied by a reduction in immunogenicity, expression of IFN-γ by an rRSV represents a method of attenuation in which immunogenicity can be maintained rather than be reduced.

Genetic mapping of a murine locus controlling development of T helper 1/T helper 2 type responses.

Genetic background of the T cell can influence T helper (Th) phenotype development, with some murine strains (e.g., B10.D2) favoring Th1 development and others (e.g., BALB/c) favoring Th2 development. Recently we found that B10.D2 exhibit an intrinsically greater capacity to maintain interleukin 12 (IL-12) responsiveness under neutral conditions in vitro compared with BALB/c T cells, allowing for prolonged capacity to undergo IL-12-induced Th1 development. To begin identification of the loci controlling this genetic effect, we used a T-cell antigen receptor-transgenic system for in vitro analysis of intercrosses between BALB/c and B10.D2 mice and have identified a locus on murine chromosome 11 that controls the maintenance of IL-12 responsiveness, and therefore the subsequent Th1/Th2 response. This chromosomal region is syntenic with a locus on human chromosome 5q31.1 shown to be associated with elevated serum IgE levels, suggesting that genetic control of Th1/Th2 differentiation in mouse, and of atopy development in humans, may be expressed through similar mechanisms.

Immunoregulatory properties of ISG15, an interferon-induced cytokine.

ISG15 is a 15-kDa protein of unique primary amino acid sequence, which is transcriptionally regulated by interferon (IFN) alpha and IFN-beta. Because it is synthesized in many cell types and secreted from human monocytes and lymphocytes, we postulated that ISG15 might act to modulate immune cell function. ISG15 stimulated B-depleted lymphocyte proliferation in a dose-dependent manner with significant proliferation induced by amounts of ISG15 as low as 1 ng/ml (58 pM). Maximal stimulation of [3H]thymidine incorporation by B-depleted lymphocytes occurred at 6-7 days. Immunophenotyping of ISG15-treated B-depleted lymphocyte cultures indicated a 26-fold expansion of natural killer (NK) cells (CD56+). In cytotoxicity assays, ISG15 was a potent inducer of cytolytic activity directed against both K562 (100 lytic units per 10(6) cells) and Daudi (80 lytic units per 10(6) cells) tumor cell targets, indicating that ISG15 enhanced lymphokine-activated killer-like activity. ISG15-induced NK cell proliferation required coculturing of T and NK cells, suggesting that soluble factor(s) were required. Measurement of ISG15-treated cell culture supernatants for cytokines indicated production of IFN-gamma (> 700 units/ml). No interleukin 2 or interleukin 12 was detected. IFN-gamma itself failed to stimulate lymphocyte proliferation and lymphokine-activated killer cell activation. Further, induced expression of IFN-gamma mRNA was detected by reverse transcription-PCR in T lymphocytes after ISG15 treatment but not in NK cells. Enhancement of NK cell proliferation, augmentation of non-major histocompatibility complex-restricted cytotoxicity, and induction of IFN-gamma from T cells identify ISG15 as a member of the cytokine cascade and suggest that it may be responsible for amplifying and directing some of the immunomodulatory effects of IFN-alpha or IFN-beta.