Exposure to interleukin 23 (IL-23) is required for the induction of pathogenic TH17 cells. Kuchroo and colleagues show that IL-23-dependent induction of the cytokine TGF-β3 produces a molecular signature characteristic of highly pathogenic TH17 cells. Interleukin 17 (IL-17)-producing helper T cells (TH17 cells) are often present at the sites of tissue inflammation in autoimmune diseases, which has led to the conclusion that TH17 cells are main drivers of autoimmune tissue injury. However, not all TH17 cells are pathogenic; in fact, TH17 cells generated with transforming growth factor-β1 (TGF-β1) and IL-6 produce IL-17 but do not readily induce autoimmune disease without further exposure to IL-23. Here we found that the production of TGF-β3 by developing TH17 cells was dependent on IL-23, which together with IL-6 induced very pathogenic TH17 cells. Moreover, TGF-β3-induced TH17 cells were functionally and molecularly distinct from TGF-β1-induced TH17 cells and had a molecular signature that defined pathogenic effector TH17 cells in autoimmune disease.

Treatment with ex vivo–generated regulatory T cells (T-reg) has been regarded as a potentially attractive therapeutic approach for autoimmune diseases. However, the dynamics and function of T-reg in autoimmunity are not well understood. Thus, we developed Foxp3gfp knock-in (Foxp3gfp.KI) mice and myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG)35–55/IAb (MHC class II) tetramers to track autoantigen-specific effector T cells (T-eff) and T-reg in vivo during experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an animal model for multiple sclerosis. MOG tetramer–reactive, Foxp3+ T-reg expanded in the peripheral lymphoid compartment and readily accumulated in the central nervous system (CNS), but did not prevent the onset of disease. Foxp3+ T cells isolated from the CNS were effective in suppressing naive MOG-specific T cells, but failed to control CNS-derived encephalitogenic T-eff that secreted interleukin (IL)-6 and tumor necrosis factor (TNF). Our data suggest that in order for CD4+Foxp3+ T-reg to effectively control autoimmune reactions in the target organ, it may also be necessary to control tissue inflammation.

Despite their importance, the molecular circuits that control the differentiation of naive T cells remain largely unknown. Recent studies that reconstructed regulatory networks in mammalian cells have focused on short-term responses and relied on perturbation-based approaches that cannot be readily applied to primary T cells. Here we combine transcriptional profiling at high temporal resolution, novel computational algorithms, and innovative nanowire-based perturbation tools to systematically derive and experimentally validate a model of the dynamic regulatory network that controls the differentiation of mouse TH17 cells, a proinflammatory T-cell subset that has been implicated in the pathogenesis of multiple autoimmune diseases. The TH17 transcriptional network consists of two self-reinforcing, but mutually antagonistic, modules, with 12 novel regulators, the coupled action of which may be essential for maintaining the balance between TH17 and other CD4+ T-cell subsets. Our study identifies and validates 39 regulatory factors, embeds them within a comprehensive temporal network and reveals its organizational principles; it also highlights novel drug targets for controlling TH17 cell differentiation. A global view of the genetic networks regulating the differentiation of TH17 cells is presented, based on temporal expression profiling, computational network reconstruction and validation of predicted interactions by nanowire-mediated siRNA perturbation. This paper presents a global view of the gene networks regulating interleukin-17-producing helper T (TH17) cell differentiation. Transcriptional profiling, computational algorithms and a novel technique using silicon nanowires to manipulate genes in primary T cells, are used to build a detailed picture of the complex network that controls TH17 differentiation and keeps the pro-inflammatory potential of TH17 cells in check. The study identifies and validates 39 regulatory factors and highlights novel drug targets for controlling TH17 cell differentiation. Elsewhere in this issue, two groups present the surprising finding that increased salt concentrations promote autoimmune disease by stimulating the production of TH17 cells from CD4+ T cells.

The conditions leading to the induction of adaptive Foxp3 + regulatory T cells (T-regs) from peripheral T cells in vivo are incompletely understood. Here, we show that unresponsiveness of T cells to IL-6 by T cell-selective deletion of gp130 or immunization of wild-type mice with antigen in incomplete Freund's adjuvant (IFA), which fails to induce IL-6, promotes the conversion of peripheral CD4 + T cells into adaptive Foxp3 + T-regs. Thus, both T cell-conditional gp130 knockout (KO) mice immunized with MOG35-55 in complete Freund's adjuvant (CFA) and wild-type mice immunized with MOG35-55 in IFA develop overwhelming antigen-specific T-reg responses and are protected from experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Depletion of T-regs restores T helper (Th)17 responses and clinical EAE in MOG/CFA-immunized T cell-conditional gp130 KO mice, but not in MOG/IFA-immunized wild-type mice. We conclude that in the absence of T-regs, IL-6 signaling is dispensable for the induction of Th17 cells, and alternative pathways exist to induce Th17 cells and EAE in the absence of IL-6 signaling. However, IL-6 signaling is dominant in inhibiting the conversion of conventional T cells into Foxp3 + T-regs in vivo, and in the absence of IL-6 signaling, no other cytokine can substitute in inhibiting T-reg conversion. These data identify IL-6 as an important target to modulate autoimmune responses and chronic inflammation.

The development of T helper (T H )17 and regulatory T (T reg ) cells is reciprocally regulated by cytokines. Transforming growth factor (TGF)-β alone induces FoxP3 + T reg cells, but together with IL-6 or IL-21 induces T H 17 cells. Here we demonstrate that IL-9 is a key molecule that affects differentiation of T H 17 cells and T reg function. IL-9 predominantly produced by T H 17 cells, synergizes with TGF-β1 to differentiate naïve CD4 + T cells into T H 17 cells, while IL-9 secretion by T H 17 cells is regulated by IL-23. Interestingly, IL-9 enhances the suppressive functions of FoxP3 + CD4 + T reg cells in vitro, and absence of IL-9 signaling weakens the suppressive activity of nT regs in vivo, leading to an increase in effector cells and worsening of experimental autoimmune encephalomyelitis. The mechanism of IL-9 effects on T H 17 and T regs is through activation of STAT3 and STAT5 signaling. Our findings highlight a role of IL-9 as a regulator of pathogenic versus protective mechanisms of immune responses.

IL-27 has recently been identified as a differentiation factor for the generation of IL-10-producing regulatory type 1 (Tr1) T cells. However, how IL-27 induces the expansion of Tr1 cells has not been elucidated. In this study we demonstrate that IL-27 drives the expansion and differentiation of IL-10-producing murine Tr1 cells by inducing three key elements: the transcription factor c-Maf, the cytokine IL-21, and the costimulatory receptor ICOS. IL-27-driven c-Maf expression transactivates IL-21 production, which acts as an autocrine growth factor for the expansion and/or maintenance of IL-27-induced Tr1 cells. ICOS further promotes IL-27-driven Tr1 cells. Each of those elements is essential, because loss of c-Maf, IL-21-signaling, or ICOS decreases the frequency of IL-27-induced differentiation of IL-10-producing Tr1 cells.

Abstract IL-23, an IL-12 family member, has been implicated in the development of Th17 cells and the progression of autoimmune diseases. However, due to the lack of availability of sensitive Ab reagents specific for the IL-23 receptor (IL-23R), it has been difficult to characterize the cell types that express the IL-23R and are responsive to IL-23 in vivo. To address the role of IL-23 in vivo, we have generated a novel “knock-in” mouse in which we have replaced the intracellular domain of the IL-23R with the GFP. We show that in addition to Th17 cells, a subset of myeloid cells express IL-23R and respond to IL-23 by producing IL-17 and IL-22. Our studies further demonstrate that IL-23R expression is crucial for generation of encephalitogenic Th17 cells, but its expression on the innate immune system is dispensible in the development of experimental autoimmune encephalomyelitis.

Interleukin-27 (IL-27) is an immunoregulatory cytokine that suppresses inflammation through multiple mechanisms, including induction of IL-10, but the transcriptional network mediating its diverse functions remains unclear. Combining temporal RNA profiling with computational algorithms, we predict 79 transcription factors induced by IL-27 in T cells. We validate 11 known and discover 5 positive (Cebpb, Fosl2, Tbx21, Hlx, and Atf3) and 2 negative (Irf9 and Irf8) Il10 regulators, generating an experimentally refined regulatory network for Il10. We report two central regulators, Prdm1 and Maf, that cooperatively drive the expression of signature genes induced by IL-27 in type 1 regulatory T cells, mediate IL-10 expression in all T helper cells, and determine the regulatory phenotype of colonic Foxp3+ regulatory T cells. Prdm1/Maf double-knockout mice develop spontaneous colitis, phenocopying ll10-deficient mice. Our work provides insights into IL-27-driven transcriptional networks and identifies two shared Il10 regulators that orchestrate immunoregulatory programs across T helper cell subsets.

ABSTRACT We report the development and evaluation of safety and immunogenicity of a whole virion inactivated SARS-COV-2 vaccine (BBV152), adjuvanted with aluminium hydroxide gel (Algel), or a novel TLR7/8 agonist adsorbed Algel. We used a well-characterized SARS-CoV-2 strain and an established vero cell platform to produce large-scale GMP grade highly purified inactivated antigen, BBV152. Product development and manufacturing were carried out in a BSL-3 facility. Immunogenicity was determined at two antigen concentrations (3μg and 6μg), with two different adjuvants, in mice, rats, and rabbits. Our results show that BBV152 vaccine formulations generated significantly high antigen-binding and neutralizing antibody titers, at both concentrations, in all three species with excellent safety profiles. The inactivated vaccine formulation containing TLR7/8 agonist adjuvant-induced Th1 biased antibody responses with elevated IgG2a/IgG1 ratio and increased levels of SARS-CoV-2 specific IFN-γ+ CD4 T lymphocyte response. Our results support further development for Phase I/II clinical trials in humans.