The in vivo mechanism of regulatory T cell (Treg cell) function in controlling autoimmunity remains controversial. Here we have used two-photon laser-scanning microscopy to analyze lymph node priming of diabetogenic T cells and to delineate the mechanisms of Treg cell control of autoimmunity in vivo. Islet antigen–specific CD4+CD25− T helper cells (TH cells) and Treg cells swarmed and arrested in the presence of autoantigens. These TH cell activities were progressively inhibited in the presence of increasing numbers of Treg cells. There were no detectable stable associations between Treg and TH cells during active suppression. In contrast, Treg cells directly interacted with dendritic cells bearing islet antigen. Such persistent Treg cell–dendritic cell contacts preceded the inhibition of TH cell activation by dendritic cells, supporting the idea that dendritic cells are central to Treg cell function in vivo.

Autoimmune diseases are thought to result from imbalances in normal immune physiology and regulation. Here, we show that autoimmune disease susceptibility and resistance alleles on mouse chromosome 3 (Idd3) correlate with differential expression of the key immunoregulatory cytokine interleukin-2 (IL-2). In order to test directly that an approximately twofold reduction in IL-2 underpins the Idd3-linked destabilization of immune homeostasis, we show that engineered haplodeficiency of Il2 gene expression not only reduces T cell IL-2 production by twofold but also mimics the autoimmune dysregulatory effects of the naturally occurring susceptibility alleles of Il2. Reduced IL-2 production achieved by either genetic mechanism correlates with reduced function of CD4+ CD25+ regulatory T cells, which are critical for maintaining immune homeostasis.

ABSTRACT Reliable serological tests are required to determine the prevalence of antibodies against SARS-CoV-2 antigens and to characterise immunity to the disease in order to address key knowledge gaps in the context of the COVID-19 pandemic. Quantitative suspension array technology (qSAT) assays based on the xMAP Luminex platform overcome the limitations of rapid diagnostic tests and ELISA with their higher precision, dynamic range, throughput, miniaturization, cost-efficacy and multiplexing capacity. We developed three qSAT assays to detect IgM, IgA and IgG to a panel of eight SARS-CoV-2 antigens including spike (S), nucleoprotein (N) and membrane (M) protein constructs. The assays were optimized to minimize processing time and maximize signal to noise ratio. We evaluated the performance of the assays using 128 plasmas obtained before the COVID-19 pandemic (negative controls) and 115 plasmas from individuals with SARS-CoV-2 diagnosis (positive controls), of whom 8 were asymptomatic, 58 had mild symptoms and 49 were hospitalized. Pre-existing IgG antibodies recognizing N, M and S2 proteins were detected in negative controls suggestive of cross-reactive to common cold coronaviruses. The best performing antibody isotype/antigen signatures had specificities of 100% and sensitivities of 94.94% at ≥14 days since the onset of symptoms and 96.08% at ≥21 days since the onset of symptoms, with AUC of 0.992 and 0.999, respectively. Combining multiple antibody markers as assessed by qSAT assays has the highest efficiency, breadth and versatility to accurately detect low-level antibody responses for obtaining reliable data on prevalence of exposure to novel pathogens in a population. Our assays will allow gaining insights into antibody correlates of immunity required for vaccine development to combat pandemics like the COVID-19.

Chronic antigenic stimulation can trigger the formation of IL-10-producing T-regulatory type 1 (TR1) cells in vivo . We have recently shown that T follicular helper (TFH) cells are precursors of TR1 cells and that the TFH-to-TR1 cell transdifferentiation process is characterized by the progressive loss and acquisition of opposing transcription factor gene expression programs that evolve through at least one transitional cell stage. Here, we use a broad range of bulk and single-cell transcriptional and epigenetic tools to investigate the epigenetic underpinnings of this process. At the single cell level, the TFH-to-TR1 cell transition is accompanied by both, downregulation of TFH cell-specific gene expression due to loss of chromatin accessibility, and upregulation of TR1 cell-specific genes linked to chromatin regions that remain accessible throughout the transdifferentiation process, with minimal generation of new open chromatin regions. By interrogating the epigenetic status of accessible TR1 genes on purified TFH and conventional T cells, we find that most of these genes, including Il10 , are already poised for expression at the TFH cell stage. Whereas these genes are closed and hypermethylated in Tconv cells, they are accessible, hypomethylated and enriched for H3K27ac-marked and hypomethylated active enhancers in TFH cells. These enhancers are enriched for binding sites for the TFH and TR1-associated transcription factors TOX-2, IRF4 and c-MAF. Together, these data suggest that the TR1 gene expression program is genetically imprinted at the TFH cell stage.