T Cell Co-stimulation and the Resistance of Regulatory T cells to Gut Inflammation

项目总结/摘要。 CD 4+调节性T细胞（Treg细胞）是免疫调节系统中的少数群体。 淋巴细胞遍布全身。 Treg细胞的主要特征是表达 转录因子Foxp 3，并在整个生命过程中预防自身免疫是必不可少的。 因为他们的 抑制促炎细胞活性的能力，以及最近成功治疗人类疾病，Treg 细胞可以潜在地有效治疗炎症性肠病（IBD）。 一些限制 Treg细胞的临床应用包括难以获得足够数量的细胞，不能引导细胞增殖， 在炎症条件下，一些Treg细胞的不稳定性。后者 尤其是体外诱导分化的Treg细胞（iTreg细胞），其可以通过刺激幼稚的 前体在转化生长因子β（TGFβ）、白细胞介素-β 2（IL-β 2）和视黄酸的存在下。 这种方法将允许产生比可以分离和扩增的Treg细胞数量更大的Treg细胞 从外周血中分离出来 此外，这些细胞可以被工程化以表达肠道抗原特异性受体， 最终会引导它们到达发炎的肠道这意味着唯一的主要障碍是 充分证明的iTreg细胞的不稳定性。 因此，找到克服这一限制的方法， iTreg细胞的治疗用途。 解决这一问题的一种方法是首先确定Treg细胞的稳定性如何 并将这些机制应用于iTreg细胞的产生。 我们发现，在 缺乏通过诱导型T细胞共刺激因子（ICOS）及其配体相互作用的T细胞共刺激 (ICOS配体，ICOSL），大肠中的Treg细胞-所有这些都在体内天然发育-大肠杆菌素表达 关于Foxp 3即使在健康的情况下，肠道也被认为处于“生理性炎症”状态，这是由于 通过与肠道微生物群的相互作用诱导的促炎介质的基础水平。因此，我们认为， 本项目将检验ICOSL-ECOICOS刺激对表型印迹至关重要的假设。 在促炎信号存在下促进Foxp 3 + Treg细胞恢复的稳定性。重要的是我们 还发现在不存在ICOSL的情况下分化的iTreg细胞迅速消除Foxp 3的表达， 这与他们的ICOSL激活的对应物形成鲜明对比。 本建议的第一个目标是确定 ICOSL缺陷对体内来源的Treg细胞命运的可能后果，提供了新的见解 自然界使用这种途径促进Foxp 3在肠道中的持续表达。 然后我们将 测试是否包括一个强大的APC-100衍生的ICOSL信号是一种有效的手段，诱导稳定的 微生物群抗原特异性iTreg细胞可以特异性地阻止正在进行的肠道炎症。 最终这 这项研究有可能使我们更接近有效的iTreg细胞介导的IBD免疫疗法。

PROJECT  SUMMARY/ABSTRACT.  CD4+  T  regulatory  cells  (Treg  cells)  are  a  minor  population  of  lymphocytes  found  throughout  the  body.  Treg  cells  are  primarily  characterized  by  expression  of  the  transcription  factor  Foxp3  and  are  essential  for  preventing  autoimmunity  throughout  life.  Because  of  their  ability  to  suppress  the  activity  of  pro-­inflammatory  cells,  and  recent  success  treating  human  diseases,  Treg  cells  can  potentially  be  effective  in  treating  inflammatory  bowel  disease  (IBD).  Some  of  the  obstacles  limiting  the  clinical  use  of  Treg  cells  include  difficulties  obtaining  a  sufficient  number  of  cells,  the  inability  to  direct  the  cells to the site of inflammation, and the instability of some Treg cells under inflammatory conditions. The latter  is  especially  true of  in  vitro-­differentiated  Treg  cells  (iTreg  cells)  that  can be  generated  by stimulation  of  naïve  precursors  in  the  presence  of  transforming  growth  factor-­beta  (TGFβ),  interleukin-­2  (IL-­2)  and  retinoic  acid.  This approach will allow for the generation of larger numbers of Treg cells than can be isolated and expanded  from  peripheral  blood.  Moreover,  such  cells  can  be  engineered  to  express  gut  antigen-­specific  receptors  that  will ultimately guide them to the inflamed intestines. This means that the only major hurdle that would remain is  the  well-­documented  instability  of  iTreg  cells.  Finding  ways  to  overcome  this  limitation  could  therefore  hasten  the  therapeutic  use  of  iTreg  cells.  One  way  to  address  this  is  to  first  determine  how  Treg  cell  stability  is  achieved  in  nature  and  apply  those  mechanisms  to  the  generation  of  iTreg  cells.  We  have  found  that  in  the  absence  of  T  cell  so-­stimulation  via  the  interaction  of  the  inducible  T  cell  co-­stimulator  (ICOS)  and  its  ligand  (ICOS ligand, ICOSL), Treg cells in the large intestine -­ all of which develop naturally in vivo -­ lose expression  of  Foxp3. Even  in  health,  the  intestine  is  considered to  be  in  a  state of  ‘physiologic  inflammation’ owing  to  the  basal levels of pro-­inflammatory mediators induced via interactions with the commensal microbiota. Therefore,  this  project  will  test  the  hypothesis  that  ICOSL-­ICOS  stimulation  is  essential  for  imprinting  the  phenotypic  stability that promotes Foxp3+ Treg cell resilience in the presence of pro-­inflammatory signals. Importantly, we  have also found that iTreg cells differentiated in the absence of ICOSL rapidly extinguish expression of Foxp3,  in  stark  contrast  to  their  ICOSL-­activated  counterparts.  The  first  objective  of  this  proposal  is  to  determine  the  possible  consequences  of  ICOSL  deficiency  on  the  fate  of  in  vivo  derived  Treg  cells,  providing  novel  insight  into  nature’s  use  of  this  pathway  for  promoting  sustained  expression  of  Foxp3  in  the  intestines.  We  will  then  test  whether  inclusion  of  a  robust  APC-­derived  ICOSL  signal  is  an  effective  means  of  inducing  stable  microbiota  antigen-­specific  iTreg  cells  that  can  specifically  impede  ongoing  gut  inflammation.  Ultimately,  this  study has the potential to move us one step closer to effective iTreg cell-­mediated immunotherapy for IBD.