Effector functions of heparin-binding hemagglutinin-specific CD8+ T lymphocytes in latent human tuberculosis.

BACKGROUND: Most individuals infected with Mycobacterium tuberculosis do not develop tuberculosis (TB) and can be regarded as being protected by an appropriate immune response to the infection. The characterization of the immune responses of individuals with latent TB may thus be helpful in the definition of correlates of protection and the development of new vaccine strategies. The highly protective antigen heparin-binding hemagglutinin (HBHA) induces strong interferon (IFN)- gamma responses during latent, but not active, TB. Because of the recently recognized importance of CD8(+) T lymphocytes in anti-TB immunity, we characterized the CD8(+) T lymphocyte responses to HBHA in subjects with latent TB. RESULTS: HBHA-specific CD8(+) T lymphocytes expressed memory cell markers and synthesized HBHA-specific IFN- gamma .They also restricted mycobacterial growth and expressed cytotoxicity by a granule-dependent mechanism. This activity was associated with the intracellular expression of HBHA-induced perforin. Surprisingly, the perforin-producing CD8(+) T lymphocytes were distinct from the IFN- gamma -producing CD8(+) T lymphocytes. CONCLUSION: During latent TB, the HBHA-specific CD8(+) T lymphocyte population expresses all 3 effector functions associated with CD8(+) T lymphocyte-mediated protective immune mechanisms, which supports the notion that HBHA may be protective in humans and suggests that markers of HBHA-specific CD8(+) T lymphocyte responses may be useful in the monitoring of protection.

Melanoma patients respond to a cytotoxic T lymphocyte-defined self-peptide with diverse and nonoverlapping T-cell receptor repertoires.

HLA-A2+ melanoma patients develop naturally a strong CD8+ T cell response to a self-peptide derived from Melan-A. Here, we have used HLA-A2/peptide tetramers to isolate Melan-A-specific T cells from tumor-infiltrated lymph nodes of two HLA-A2+ melanoma patients and analyzed their TCR beta chain V segment and complementarity determining region 3 length and sequence. We found a broad diversity in Melan-A-specific immune T-cell receptor (TCR) repertoires in terms of both TCR beta chain variable gene segment usage and clonal composition. In addition, immune TCR repertoires selected in the patients were not overlapping. In contrast to previously characterized CD8+ T-cell responses to viral infections, this study provides evidence against usage of highly restricted TCR repertoire in the natural response to a self-differentiation tumor antigen.

L’impact de la grossesse sur l’amplitude et la diversité de la reconnaissance antigénique des lymphocytes T cytotoxiques dirigés contre le VIH-1

La transmission mère-enfant (TME) du VIH-1 est un des enjeux majeurs de la pandémie. Une meilleure compréhension de la réponse des lymphocytes T cytotoxiques CD8+ (LTC) VIH-spécifiques lors de la grossesse facilitera le design de stratégies optimales pour diminuer la TME. Notre objectif est donc de caractériser l’amplitude et la diversité de la reconnaissance antigénique des LTC VIH-spécifiques avant, pendant et après la grossesse chez des femmes infectées par le VIH-1. Nos résultats montrent pour la première fois que l’initiation et la progression de la grossesse, à elles seules, n'ont que peu d’influence sur l’amplitude et la diversité de la reconnaissance antigénique des réponses LTC en termes de production d’IFN‐. Ces résultats indiquent que les femmes infectées par le VIH conservent une immunocompétence durant leur grossesse, du moins dans le contexte d’un traitement antirétroviral efficace. Ceci pourrait éventuellement aider à promouvoir l’immunisation comme stratégie pour prévenir la TME du VIH‐1.

Caractérisation de DKK1 comme antigène tumoral et manipulation des lymphocytes T CD8 : utilisation de la voie de Wnt en immunothérapie du cancer

L’immunothérapie tumorale à médiation cellulaire est un traitement qui utilise le système immunitaire des patients afin d’induire une réponse des lymphocytes T CD8+ (T CD8+) contre la tumeur. Cette réponse est produite suite à la reconnaissance des antigènes par les T CD8+. Ces cibles sont appelées antigènes tumoraux (TAA) et définies comme des protéines exprimées par les cellules cancéreuses mais absentes des tissus normaux. Par une approche bio-informatique, notre laboratoire a identifié Dickkopf-1 (DKK1), une protéine inhibitrice de la voie de Wnt, comme un TAA potentiel. Une immunothérapie à médiation cellulaire efficace requiert l’identification de TAA candidats pertinents. Le traitement de patients par immunothérapie pourrait également être améliorées par l’augmentation de la puissance d’action anti-tumorale ainsi que la persistante des T CD8+ spécifiques aux TAA. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- La caractérisation de l’expression de DKK1 dans les cancers communs et la détermination de son immunogénicité afin de valider sa candidature comme TAA. 2- La reprogrammation des T CD8+, de patients atteints d’un cancer commun, vers un phénotype moins différentié afin d’augmenter leur potentiel anti-tumoral et leur persistance. Dans le premier objectif, nous avons caractérisé l’expression de DKK1 dans le cancer du sein et dans d’autres cancers communs. Le profil d’expression de DKK1 a été étudié par RT-PCR et par ELISA dans plusieurs lignées cellulaires de cancer et dans les tissus normaux. L’expression de DKK1 a aussi été étudiée dans des échantillons cliniques provenant de cancers du sein, du poumon et du rein. Trente pourcents (30%) des tumeurs provenant d’un cancer du sein exprimaient DKK1. La moitié des tumeurs DKK1(+) était triple négative, donc pas de récepteurs d’œstrogène et de progestérone et était Her-2/neu(-) (ces patientes ont des possibilités de traitements très restreintes). De plus, 50% des échantillons cliniques de tumeurs du poumon et 30% des tumeurs de rein exprimaient DKK1. Les observations effectuées dans le cancer du poumon ont été, par la suite, corroborées par d'autres groupes qui ont montré une corrélation entre l'expression de DKK1 et un mauvais pronostic. Après avoir confirmée l’expression de DKK1 dans les cancers communs, justifiant ainsi sa candidature comme TAA, nous avons évalué l’immunogénicité de DKK1. Pour ce faire, nous avons effectué des stimulations in vitro de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) de patient(e)s atteint(e)s d’un cancer du sein ou du poumon avec des peptides dérivés de DKK1 pouvant être présentés par les complexes majeurs d’histocompatibilité (CMH) HLA-A*0201. Des clones de T CD8+ reconnaissant un peptide de DKK1 ont été identifiés et isolés. Par essai multiplex et cytométrie de flux intracellulaire, la polyfonctionnalité d’un ces clones T CD8+ spécifiques à DKK1 a été étudiée et a révélée un profil effecteur, renforçant ainsi la candidature de DKK1 comme TAA. Dans l’ensemble, les résultats obtenus dans cette première partie de thèse suggèrent une possible utilisation de DKK1 en immunothérapie contre les cancers communs, attribuable à son expression dans ces cancers et la possibilité de faire proliférer des T CD8+ effecteurs spécifiques à DKK1 à partir de sang de patients. Dans la seconde partie de cette thèse, je décrirai la manipulation in vitro des T CD8+ de patients atteints d’un cancer commun, afin d’augmenter la force et la durée de leurs fonctions anti-tumorales. Il a été démontré que des lymphocytes moins différentiés sont capables d’une réponse immunologique plus efficace et durable. Nous avons basé ce projet sur l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique de la GSK-3, pour activer de la voie de Wnt chez les T CD8+ et ainsi leur conférer un phénotype moins différentié, partageant des caractéristiques de la cellule naïve et de la cellule mémoire. Des cultures de T CD8+, spécifiques à des antigènes viraux, en présence de l’inhibiteur ont permis d’augmenter la sécrétion d’interféron (IFN)- et leur activité cytotoxique. Ces résultats indiquent un effet de l’activation de la voie de Wnt sur la fonction des T CD8+. Ces observations sont rapportées pour la première fois chez les T CD8+ humains et suggèrent une nouvelle stratégie, applicables à l’immunothérapie du cancer, afin de prolonger la persistance des cellules ainsi que leur activité anti-tumorale. En conclusion, ces travaux de recherche ont mené à la réalisation d’une étape très importante dans la validation de la candidature de DKK1 comme TAA pour les cancers communs, soit la démonstration de son expression dans ces cancers et son absence dans les tissus normaux dérivés d’organes importants. Ces travaux ont également mené à la démonstration de l’immunogénicité de DKK1, par l’identification d’un peptide de DKK1 reconnu par les T CD8+. De plus, l’étude de la polyfonctionnalité des T CD8+ spécifiques à DKK1 a révélée un profil effecteur favorable pour l’obtention d’une réponse anti-tumorale efficace. Ces découvertes pourraient servir à l’élaboration d’une stratégie d’immunothérapie à médiation cellulaire pour les cancers communs. Pour sa part, l’étude phénotypique et fonctionnelle de la modulation de la voie de Wnt dans les T CD8+ a donné lieu à l’observation d’un phénotype encore jamais rapporté chez l’humain, conférant aux T CD8+ un aspect moins différentié avec des caractéristiques propre à un phénotype mémoire. Ces résultats sont pertinents dans l’amélioration de l’immunothérapie du cancer, passant par l’augmentation de la persistance des lymphocytes. En résumé, les résultats présentés dans cette thèse de doctorat fournissent des évidences indéniables quant à la validation de DKK1 comme TAA pour une immunothérapie à médiation cellulaire des cancers communs. Ces résultats fournissent également des preuves quant à la pertinence de la reprogrammation des T CD8+ par l’activation de la voie de la voie de Wnt, afin de générer des lymphocytes médiateurs plus efficaces pour ce type de thérapie.

Étude fonctionnelle et génétique d'une population de lymphocytes T CD4-CD8- impliquée dans la résistance au diabète auto-immun chez la souris

Le diabète auto-immun résulte de la destruction des cellules bêta pancréatiques sécrétrices d’insuline par les lymphocytes T du système immunitaire. Il s’ensuit une déficience hormonale qui peut être comblée par des injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, toutefois il demeure à ce jour impossible de guérir les patients atteints de la maladie. De façon générale, un système immunitaire sain reconnaît une multitude d’antigènes différents et assure ainsi notre défense à l’égard de différents pathogènes ou encore de cellules tumorales. Il arrive cependant que, pour des raisons génétiques et/ou environnementales, les lymphocytes T puissent s’activer de façon aberrante suite à la reconnaissance d’antigènes provenant du soi. C’est ce bris de tolérance qui mène au développement de pathologies auto-immunes telles que le diabète auto-immun. Afin de limiter l’auto-immunité, des mécanismes de sélection stricts permettent d’éliminer la majorité des lymphocytes T présentant une forte affinité envers des antigènes du soi lors de leur développement dans le thymus. Certains de ces lymphocytes réussissent toutefois à échapper à l’apoptose et migrent en périphérie afin d’y circuler en quête d’un antigène spécifiquement reconnu. Il est alors primordial que des mécanismes périphériques assurent le maintien de la tolérance immunitaire en faisant obstacle à l’activation et à la prolifération des lymphocytes T auto-réactifs. L’une des avenues afin d’inhiber le développement de réponses immunitaires aberrantes est la génération de lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, d’origine thymique ou périphérique, peuvent arborer différents phénotypes et agissent via de multiples mécanismes afin d’inactiver et/ou éliminer les cellules impliquées dans l’apparition de pathologies auto-immunes. L’utilisation de modèles murins transgéniques a permis la mise en évidence d’une population peu caractérisée de lymphocytes T au potentiel régulateur. En effet, la proportion de ces cellules T n’exprimant pas les corécepteurs CD4 et CD8 (double négatives, DN) a été inversement corrélée à la prédisposition à l’auto-immunité chez ces ii souris. L’objectif principal de cette thèse est de démontrer la fonction immuno-régulatrice des lymphocytes T DN, tout en investiguant les facteurs génétiques responsables du maintien de cette population cellulaire. Nous avons observé que les lymphocytes T DN exercent une activité cytotoxique à l’égard des lymphocytes B de façon spécifique à l’antigène, via la libération de granules cytolytiques contenant du granzyme B et de la perforine. Par ailleurs, nous avons établi qu’un unique transfert adoptif de ces cellules est suffisant afin d’inhiber le développement du diabète auto-immun chez des hôtes transgéniques prédisposés à la maladie. Le recours à des souris déficientes pour l’expression du gène CD47 a permis de constater que la voie de signalisation CD47-Sirp est essentielle dans le maintien de la proportion des lymphocytes T DN. De plus, le locus murin de prédisposition au diabète auto-immun Idd13, qui contient le gène Sirp, a été identifié pour son rôle dans la régulation de la proportion de ces cellules. Finalement, une analyse génétique a révélé que d’autres intervalles génétiques sont impliqués dans le contrôle de la population des lymphocytes T DN. Parmi ceux-ci, un locus situé en région proximale du chromosome 12 a été validé grâce à la création de souris congéniques. Grâce aux résultats présentés dans cette thèse, notre compréhension de la biologie ainsi que de la régulation des lymphocytes T DN est approfondie. Ces connaissances constituent un pas important vers la création de thérapies cellulaires novatrices permettant de prévenir et de guérir diverses pathologies auto-immunes.

Étude de l’expression de la molécule d’adhérence CD146 dans les lymphocytes T

Les tumeurs solides sont infiltrées par des cellules immunes (TIIC) dont la nature, la fonction et la composition varient d’un patient à l'autre. Ces cellules inflammatoires influencent l'invasion tumorale en contrôlant la croissance et le potentiel métastatique d’une tumeur. Ainsi, il est proposé d’utiliser cette infiltration comme outil diagnostic et pronostic de routine. Certaines cellules sont bien connues pour jouer un rôle important dans le contrôle de la progression tumorale, comme c’est le cas des lymphocytes T cytotoxiques CD8+ alors que d’autres possèdent un rôle contradictoire. Étant donné la dépendance des tumeurs sur l’équilibre entre ces différentes cellules, il est important d’identifier les fonctions précises des cellules immunes au sein de la tumeur. De nombreuses études sont réalisées afin d’identifier des marqueurs descriptifs du phénotype et la fonction des cellules immunes dans la tumeur. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- Identifier la méthode de désagrégation des tissus tumoraux altérant le moins la biologie des TIIC pour leur caractérisation. 2- Caractériser l’expression de la molécule d’adhérence CD146 dans les TIIC et en identifier l’origine. L’identification de marqueurs pour la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des TIIC a été réalisée, entre autres, par la détection de protéines exprimées par la cellule. Dans la première partie de ce projet, nous avons démontré que les méthodes utilisées pour désagréger les tissus tumoraux dans le but d’isoler les TIIC induisent des changements dans la biologie de ces cellules ce qui peut fausser les conclusions qui en dérivent. Nous avons donc comparé l'impact de trois méthodes de désagrégation : une dissociation mécanique utilisant la MédimachineTM et deux digestions enzymatiques utilisant une collagénase de type I seule ou combinée à de la collagénase de type IV et de la DNase I de type II. Nous nous sommes intéressés à l'effet de ces méthodes sur des paramètres tels que la viabilité cellulaire, l’altération des protéines de surface et la capacité des cellules à proliférer. Nous avons démontré que ces méthodes affectent la viabilité des cellules de manière comparable, alors que la détection de certaines protéines de surface et la capacité de proliférer est réduite/inhibée par les traitements enzymatiques. Nous concluons qu’une méthode mécanique utilisant la MédimachineTM est mieux adaptée à la caractérisation des TIIC afin de conserver leurs propriétés. Dans la deuxième partie de notre projet, nous avons adapté cette méthode à la caractérisation des TIIC. Nous avons porté une attention particulière à la molécule d’adhérence CD146 dont l’implication dans la migration des cellules immunes à travers l’endothélium vers les sites d’inflammation est de plus en plus étudiée dans les maladies autoimmunes. Nous avons mis en évidence une augmentation des proportions de cellules immunes exprimant CD146 dans les tumeurs comparativement au sang de patients de cancers. Cette expression est induite par les cellules tumorales tout en étant accrue par la nécrose de celles-ci. Nous démontrons que ces cellules sont majoritairement des lymphocytes T CD4+ présentant un profil immunosuppressif. En conclusion, nos résultats suggèrent que CD146 participe à la mise en place du contexte immunitaire dans la tumeur et augmente la capacité de migration des lymphocytes T CD4+. L’induction par les cellules tumorales de cette molécule d’adhérence dans les cellules suppressives pourrait contribuer aux mécanismes immunorégulateurs mis en place par la tumeur. CD146 pourrait être un marqueur d’intérêt pour l’identification des cellules immunosuppressives et pour le développement de nouvelles thérapies.

Étude de la différenciation des lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires : rôle de la cellule présentatrice d’antigène et de la voie de signalisation Notch

Lors d’une infection par un pathogène, des lymphocytes T CD8+ naïfs (LTn) spécifiques de l’antigène sont activés, prolifèrent et se différencient en LT effecteurs (LTe). Les LTe produisent différentes cytokines et acquièrent une activité cytotoxique menant à l’élimination du pathogène. Seulement 5 à 10 % des LTe survivront et se différencieront en LT mémoires (LTm), qui sont capables de répondre plus rapidement lors d’une seconde infection par le même pathogène, contribuant au succès de la vaccination. Toutefois, la compréhension de l’ensemble des mécanismes régulant le développement des LTe et des LTm demeure incomplète. Afin de mieux comprendre les signaux requis pour la différenciation des LT CD8+ lors de la réponse immune, nous avons posé deux hypothèses. Nous avons d’abord proposé que différentes cellules présentatrices d’antigène (CPA) fournissent différents signaux au moment de la reconnaissance antigénique influençant ainsi le devenir des LT CD8+. Vu leur potentiel d’utilisation en immunothérapie, nous avons comparé la capacité d’activation des LT CD8+ par les lymphocytes B activés via le CD40 (CD40-B) et les cellules dendritiques (CD). Nous avons montré que l’immunisation avec des CD40-B induit une réponse effectrice mais, contrairement à l’immunisation avec des CD, pratiquement aucun LTm n’est généré. Les LTe générés sont fonctionnels puisqu’ils sécrètent des cytokines, ont une activité cytotoxique et contrôlent une infection avec Listeria monocytogenes (Lm). Nous proposons qu’une sécrétion plus faible de cytokines par les CD40 B ainsi qu’une interaction plus courte et moins intime avec les LT CD8+ comparativement aux CD contribuent au défaut de différenciation des LTm observé lors de la vaccination avec les CD40-B. Ensuite, nous posé l’hypothèse que, parmi les signaux fournis par les CPA au moment de la reconnaissance antigénique, la voie de signalisation Notch influence le développement des LTe, mais aussi des LTm CD8+ en instaurant un programme génétique particulier. D’abord, grâce à un système in vitro, le rôle de la signalisation Notch dans les moments précoces suivant l’activation du LT CD8+ a été étudié. Ce système nous a permis de démontrer que la voie de signalisation Notch régule directement l’expression de la molécule PD-1. Ensuite, grâce à des souris où il y a délétion des récepteurs Notch1 et Notch2 seulement chez les LT CD8+ matures, un rôle de la voie de signalisation Notch dans la réponse immune des LT CD8+ a été démontré. Nos résultats démontrent que suite à une infection avec Lm ou à une immunisation avec des CD, la signalisation Notch favorise le développement de LTe, exprimant fortement KLRG1 et faiblement CD127, destinés à mourir par apoptose. Toutefois, la signalisation Notch n’a pas influencé la génération de LTm. De façon très intéressante, l’expression des récepteurs Notch influence la production d’IFN- en fonction du contexte d’activation. En effet, suite à une infection avec Lm, l’absence des récepteurs Notch n’affecte pas la production d’IFN- par les LTe, alors qu’elle est diminuée suite à une immunisation avec des CD suggérant un rôle dépendant du contexte pour la voie de signalisation Notch. Nos résultats permettent une meilleure compréhension des signaux fournis par les différentes CPA et de la voie de signalisation Notch, donc des mécanismes moléculaires régulant la différenciation des LT CD8+ lors de la réponse immunitaire, ce qui pourrait ultimement permettre d’améliorer les stratégies de vaccination.

Lower levels of oxidative DNA damage and apoptosis in lymphocytes from patients undergoing surgery with propofol anesthesia

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

Mutagenicity of hydroxyurea in lymphocytes from patients with sickle cell disease

Hydroxyurea is commonly used in the treatment of myeloproliferative diseases and in patients with sickle cell disease (SCD). The use of this antineoplastic agent in patients with SCD is justified because of the drug's ability to increase fetal hemoglobin levels, thereby decreasing the severity of SCD. However, high doses or prolonged treatment with hydroxyurea can be cytotoxic or genotoxic for these patients, with an increased risk of developing acute leukemia. This danger can be avoided by monitoring the lymphocytes of patients treated with hydroxyurea. Cytogenetic tests are important endpoints for monitoring the physiological effects of physical and chemical agents, including drugs. In this work, we assessed the genotoxicity of hydroxyurea in short-term cultures of lymphocytes from SCD patients. Hydroxyurea was not cytotoxic or genotoxic at the concentrations tested in the G2 phase of the cell cycle. These results support the use of hydroxyurea in the treatment of SCD, although further work is necessary to understand the effects of this drug in vivo

Cytotoxicity and genotoxicity of low doses of mercury chloride and methylmercury chloride on human lymphocytes in vitro

Mercury is a xenobiotic metal that is a highly deleterious environmental pollutant. The biotransformation of mercury chloride (HgCl2) into methylmercury chloride (CH3HgCl) in aquatic environments is well-known and humans are exposed by consumption of contaminated fish, shellfish and algae. The objective of the present study was to determine the changes induced in vitro by two mercury compounds (HgCl2 and CH3HgCl) in cultured human lymphocytes. Short-term human leukocyte cultures from 10 healthy donors (5 females and 5 males) were set-up by adding drops of whole blood in complete medium. Cultures were separately and simultaneously treated with low doses (0.1 to 1000 µg/l) of HgCl2 and CH3HgCl and incubated at 37ºC for 48 h. Genotoxicity was assessed by chromosome aberrations and polyploid cells. Mitotic index was used as a measure of cytotoxicity. A significant increase (P < 0.05) in the relative frequency of chromosome aberrations was observed for all concentrations of CH3HgCl when compared to control, whether alone or in an evident sinergistic combination with HgCl2. The frequency of polyploid cells was also significantly increased (P < 0.05) when compared to control after exposure to all concentrations of CH3HgCl alone or in combination with HgCl2. CH3HgCl significantly decreased (P < 0.05) the mitotic index at 100 and 1000 µg/l alone, and at 1, 10, 100, and 1000 µg/l when combined with HgCl2, showing a synergistic cytotoxic effect. Our data showed that low concentrations of CH3HgCl might be cytotoxic/genotoxic. Such effects may indicate early cellular changes with possible biological consequences and should be considered in the preliminary evaluation of the risks of populations exposed in vivo to low doses of mercury.

Cytotoxic T cells are preferentially activated in the duodenal epithelium from patients with florid coeliac disease

Villous atrophy and increased numbers of intraepithelial T cells in duodenal biopsies represent a hallmark of coeliac disease. In the present study, an attempt has been made to define whether cytotoxic cell subsets are activated in situ in the affected mucosa of susceptible individuals early after ingestion of a gluten-containing diet. Duodenal biopsies from 11 patients with coeliac disease who repeatedly underwent endoscopic biopsy after ingestion of individually dosed amounts of gluten were used for immunohistochemistry and in situ hybridization. To identify the cell subsets expressing perforin mRNA and protein, in situ hybridization and FACS analyses were performed on cells isolated from fresh biopsies. Compared with normal mucosa, the number of intraepithelial lymphocytes containing perforin mRNA and protein increased significantly in tissue samples showing moderate or florid coeliac disease and closely paralleled the severity of morphological alteration, whereas the frequency of perforin-expressing lamina propria lymphocytes increased only moderately. Cells isolated from florid biopsies that expressed perforin mRNA and protein were preferentially T-cell receptor (TCR) alphabeta T cells. The increase in both the absolute number and the percentage of lymphocytes expressing perforin mRNA indicates in situ activation of lymphocytes within the epithelial compartment in florid coeliac disease upon ingestion of a gluten-containing diet in patients predisposed to coeliac disease.

Apoptosis resistance of nonobese diabetic peripheral lymphocytes linked to the Idd5 diabetes susceptibility region

Defects in lymphocyte apoptosis may lead to autoimmune disorders and contribute to the pathogenesis of type 1 diabetes. Lymphocytes of nonobese diabetic (NOD) mice, an animal model of autoimmune diabetes, have been found resistant to various apoptosis signals, including the alkylating drug cyclophosphamide. Using an F2 intercross between the apoptosis-resistant NOD mouse and the apoptosis-susceptible C57BL/6 mouse, we define a major locus controlling the apoptosis-resistance phenotype and demonstrate its linkage (logarithm of odds score = 3.9) to a group of medial markers on chromosome 1. The newly defined gene cannot be dissociated from Ctla4 and Cd28 and in fact marks a 20-centimorgan region encompassing Idd5, a previously postulated diabetes susceptibility locus. Interestingly, we find that the CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4) and the CD28 costimulatory molecules are defectively expressed in NOD mice, suggesting that one or both of these molecules may be involved in the control of apoptosis resistance and, in turn, in diabetes susceptibility.

Expression of HLA class I-specific inhibitory natural killer cell receptors in HIV-specific cytolytic T lymphocytes: Impairment of specific cytolytic functions

Human T lymphocytes have been shown to express inhibitory natural killer cell receptors (NKR), which can down-regulate T cell antigen receptor-mediated T cell function, including cytolytic activity. In the present study, we demonstrate that CD3+NKR+ cells can be identified in HIV-infected patients. HIV-specific cytolytic activity was analyzed in five patients in whom autologous lymphoblastoid B cell lines could be derived as a source of autologous target cells. Phytohemagglutinin-activated T cell populations that had been cultured in interleukin 2 displayed HIV-specific cytotoxic T lymphocyte (CTL) activity against HIV env, gag, pol, and nef in 3 of 5 patients. Addition of anti-NKR mAb of IgM isotype could increase the specific CTL activity. Moreover, in one additional patient, HIV-specific CTL activity was undetectable; however, after addition of anti-NKR mAb such CTL activity appeared de novo. Similar results were obtained by analysis of CD3+NKR+ clones derived from two patients. These data provide direct evidence that CD3+NKR+ cells may include antigen (HIV)-specific CTLs and that mAb-mediated masking of inhibitory NKR may revert the down-regulation of CTL function.

Dual HLA class I and class II restricted recognition of alloreactive T lymphocytes mediated by a single T cell receptor complex

The alloreactive human T cell clone MBM15 was found to exhibit dual specificity recognizing both an antigen in the context of the HLA class I A2 molecule and an antigen in the context of the HLA class II DR1. We demonstrated that the dual reactivity that was mediated via a single clonal T cell population depended on specific peptide binding. For complete recognition of the HLA-A2-restricted specificity the interaction of CD8 with HLA class I is essential. Interestingly, interaction of the CD8 molecule with HLA class I contributed to the HLA-DR1-restricted specificity. T cell clone MBM15 expressed two in-frame T cell receptor (TCR) Vα transcripts (Vα1 and Vα2) and one TCR Vβ transcript (Vβ13). To elucidate whether two TCR complexes were responsible for the dual recognition or one complex, cytotoxic T cells were transduced with retroviral vectors encoding the different TCR chains. Only T cells transduced with the TCR Vα1Vβ13 combination specifically recognized both the HLA-A2+ and HLA-DR1+ target cells, whereas the Vα2Vβ13 combination did not result in a TCR on the cell surface. Thus a single TCRαβ complex can have dual specificity, recognizing both a peptide in the context of HLA class I as well as a peptide in the context of HLA class II. Transactivation of T cells by an unrelated antigen in the context of HLA class II may evoke an HLA class I-specific T cell response. We propose that this finding may have major implications for immunotherapeutic interventions and insight into the development of autoimmune diseases.

Th1 CD4+ lymphocytes delete activated macrophages through the Fas/APO-1 antigen pathway.

The Fas/APO-1 cytotoxic pathway plays an important role in the regulation of peripheral immunity. Recent evidence indicates that this regulatory function operates through deletion of activated T and B lymphocytes by CD4+ T cells expressing the Fas ligand. Because macrophages play a key role in peripheral immunity, we asked whether Fas was involved in T-cell-macrophage interactions. Two-color flow cytometry revealed that Fas receptor (FasR) was expressed on resting murine peritoneal macrophages. FasR expression was upregulated after activation of macrophages with cytokines or lipopolysaccharide, although only tumor necrosis factor-alpha rendered macrophages sensitive to anti-FasR antibody-mediated death. To determine the consequence of antigen presentation by macrophages to CD4+ T cells, macrophages were pulsed with antigen and then incubated with either Th1 or Th2 cell lines or clones. Th1, but not Th2, T cells induced lysis of 60-80% of normal macrophages, whereas macrophages obtained from mice with mutations in the FasR were totally resistant to Th1-mediated cytotoxicity. Macrophage cytotoxicity depended upon specific antigen recognition by T cells and was major histocompatibility complex restricted. These findings indicate that, in addition to deletion of activated lymphocytes, Fas plays an important role in deletion of activated macrophages after antigen presentation to Th1 CD4+ T cells. Failure to delete macrophages that constitutively present self-antigens may contribute to the expression of autoimmunity in mice deficient in FasR (lpr) or Fas ligand (gld).