Dysfunction of regulatory T (Treg) cells has been detected in diverse inflammatory disorders, including chronic graft-versus-host disease (GVHD). Interleukin-2 is critical for Treg cell growth, survival, and activity. We hypothesized that low-dose interleukin-2 could preferentially enhance Treg cells in vivo and suppress clinical manifestations of chronic GVHD.

A large number of cancer-associated gene products evoke immune recognition, but host reactions rarely impede disease progression. The weak immunogenicity of nascent tumors contributes to this failure in host defense. Therapeutic vaccines that enhance dendritic cell presentation of cancer antigens increase specific cellular and humoral responses, thereby effectuating tumor destruction in some cases. The attenuation of T cell activation by cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4 (CTLA-4) further limits the potency of tumor immunity. In murine systems, the administration of antibodies that block CTLA-4 function inhibits the growth of moderately immunogenic tumors and, in combination with cancer vaccines, increases the rejection of poorly immunogenic tumors, albeit with a loss of tolerance to normal differentiation antigens. To gain a preliminary assessment of the biologic activity of antagonizing CTLA-4 function in humans, we infused a CTLA-4 blocking antibody (MDX-CTLA4) into nine previously immunized advanced cancer patients. MDX-CTLA4 stimulated extensive tumor necrosis with lymphocyte and granulocyte infiltrates in three of three metastatic melanoma patients and the reduction or stabilization of CA-125 levels in two of two metastatic ovarian carcinoma patients previously vaccinated with irradiated, autologous granulocyte–macrophage colony-stimulating factor-secreting tumor cells. MDX-CTLA4 did not elicit tumor necrosis in four of four metastatic melanoma patients previously immunized with defined melanosomal antigens. No serious toxicities directly attributable to the antibody were observed, although five of seven melanoma patients developed T cell reactivity to normal melanocytes. These findings suggest that CTLA-4 antibody blockade increases tumor immunity in some previously vaccinated cancer patients.

Key Points The DRI successfully stratified patients in a very large allogeneic transplantation registry cohort. The DRI was refined by using this cohort to build a more inclusive and conditioning intensity–independent index.

IL-2 plays a critical role in the maintenance of CD4+CD25+ FOXP3+ regulatory T cells (Tregs) in vivo. We examined the effects of IL-2 signaling in human Tregs. In vitro, IL-2 selectively up-regulated the expression of FOXP3 in purified CD4+CD25+ T cells but not in CD4+CD25- cells. This regulation involved the binding of STAT3 and STAT5 proteins to a highly conserved STAT-binding site located in the first intron of the FOXP3 gene. We also examined the effects of low-dose IL-2 treatment in 12 patients with metastatic cancer and 9 patients with chronic myelogenous leukemia after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Overall, IL-2 treatment resulted in a 1.9 median fold increase in the frequency of CD4+CD25+ cells in peripheral blood as well as a 9.7 median fold increase in FOXP3 expression in CD3+ T cells. CD56+CD3- natural killer (NK) cells also expanded during IL-2 therapy but did not express FOXP3. In vitro treatment of NK cells with 5-aza-2′-deoxycytidine restored the IL-2 signaling pathway leading to FOXP3 expression, suggesting that this gene was constitutively repressed by DNA methylation in these cells. Our findings support the clinical evaluation of low-dose IL-2 to selectively modulate CD4+CD25+ Tregs and increase expression of FOXP3 in vivo.

We conducted a Phase I clinical trial investigating the biologic activity of vaccination with irradiated autologous melanoma cells engineered to secrete human granulocyte–macrophage colony-stimulating factor in patients with metastatic melanoma. Immunization sites were intensely infiltrated with T lymphocytes, dendritic cells, macrophages, and eosinophils in all 21 evaluable patients. Although metastatic lesions resected before vaccination were minimally infiltrated with cells of the immune system in all patients, metastatic lesions resected after vaccination were densely infiltrated with T lymphocytes and plasma cells and showed extensive tumor destruction (at least 80%), fibrosis, and edema in 11 of 16 patients examined. Antimelanoma cytotoxic T cell and antibody responses were associated with tumor destruction. These results demonstrate that vaccination with irradiated autologous melanoma cells engineered to secrete granulocyte–macrophage colony-stimulating factor stimulates potent antitumor immunity in humans with metastatic melanoma.

Background Umbilical-cord blood (UCB) is increasingly considered as an alternative to peripheral blood progenitor cells (PBPCs) or bone marrow, especially when an HLA-matched adult unrelated donor is not available. We aimed to determine the optimal role of UCB grafts in transplantation for adults with acute leukaemia, and to establish whether current graft-selection practices are appropriate. Methods We used Cox regression to retrospectively compare leukaemia-free survival and other outcomes for UCB, PBPC, and bone marrow transplantation in patients aged 16 years or over who underwent a transplant for acute leukaemia. Data were available on 1525 patients transplanted between 2002 and 2006. 165 received UCB, 888 received PBPCs, and 472 received bone marrow. UCB units were matched at HLA-A and HLA-B at antigen level, and HLA-DRB1 at allele level (n=10), or mismatched at one (n=40) or two (n=115) antigens. PBPCs and bone-marrow grafts from unrelated adult donors were matched for allele-level HLA-A, HLA-B, HLA-C, and HLA-DRB1 (n=632 and n=332, respectively), or mismatched at one locus (n=256 and n=140, respectively). Findings Leukaemia-free survival in patients after UCB transplantation was comparable with that after 8/8 and 7/8 allele-matched PBPC or bone-marrow transplantation. However, transplant-related mortality was higher after UCB transplantation than after 8/8 allele-matched PBPC recipients (HR 1·62, 95% CI 1·18–2·23; p=0·003) or bone-marrow transplantation (HR 1·69, 95% CI 1·19–2·39; p=0·003). Grades 2–4 acute and chronic graft-versus-host disease (GvHD) were lower in UCB recipients compared with allele-matched PBPC (HR 0·57, 95% 0·42–0·77; p=0·002 and HR 0·38, 0·27–0·53; p=0·003, respectively), while the incidence of chronic, but not acute GvHD, was lower after UCB than after 8/8 allele-matched bone-marrow transplantation (HR 0·63, 0·44–0·90; p=0·01). Interpretation These data support the use of UCB for adults with acute leukaemia when there is no HLA-matched unrelated adult donor available, and when a transplant is needed urgently. Funding National Cancer Institute, National Heart Lung and Blood Institute, National Institute of Allergy and Infectious Disease ( U24-CA76518 ); Health Resources and Services Administration ( HHSH234200637015C ); Office of Naval Research, Department of Navy ( N00014-08-1-1207 ); Children's Leukemia Research Association; and a Scholar in Clinical Research Award from the Leukemia and Lymphoma Society.

Loss of donor-mediated immune antitumor activity after allogeneic hematopoietic stem-cell transplantation (HSCT) permits relapse of hematologic cancers. We hypothesized that immune checkpoint blockade established by targeting cytotoxic T-lymphocyte–associated protein 4 with ipilimumab could restore antitumor reactivity through a graft-versus-tumor effect.

Abstract Chronic graft-versus-host disease (cGVHD) is a major complication of allogeneic hematopoietic stem cell transplantation but the immune mechanisms leading to the diverse clinical manifestations of cGVHD remain unknown. In this study, we examined regulatory T cells (Tregs) in 57 transplant recipients (30 with cGVHD and 27 without active cGVHD) and 26 healthy donors. Phenotypic studies demonstrated decreased frequency of CD4+CD25+ T cells in patients with cGVHD compared with patients without cGVHD (P < .001) and healthy individuals (P < .001). Gene expression of Treg transcription factor FOXP3 was reduced in cGVHD patients compared with patients without cGVHD (P = .009) or healthy donors (P = .01). T-cell receptor excision circle (TREC) assays for the evaluation of thymus activity revealed fewer TRECs in both transplant groups compared with healthy donors (P < .001 and P = .02, respectively) although no difference was observed between patients with or without cGVHD (P = .13). When tested in functional assays, Tregs from both patient cohorts and healthy individuals mediated equivalent levels of suppression. Collectively, these studies indicate that patients with active cGVHD have reduced frequencies of Tregs but the function of these cells remains normal. These findings support the development of new strategies to increase the number of Tregs following allogeneic hematopoietic stem cell transplantation to prevent or correct cGVHD. (Blood. 2005; 106:2903-2911)

B cells may be implicated in the pathophysiology of chronic graft-versus-host disease (GVHD), as evidenced by antibody production against sex-mismatched, Y chromosome-encoded minor HLA antigens in association with chronic GVHD. We therefore designed a phase 1/2 study of anti-B-cell therapy with rituximab in steroid-refractory chronic GVHD. Twenty-one patients were treated with 38 cycles of rituximab. Rituximab was tolerated well, and toxicity was limited to infectious events. The clinical response rate was 70%, including 2 patients with complete responses. Responses were limited to patients with cutaneous and musculoskeletal manifestations of chronic GVHD and were durable through 1 year after therapy. The median dose of prednisone among treated subjects fell from 40 mg/day to 10 mg/day, 1 year after rituximab therapy (P < .001). A chronic GVHD symptom score improved in the majority of treated patients. Antibody titers against Y chromosome-encoded minor HLA antigens fell and remained low, whereas titers against infectious antigens (EBV, tetanus) remained stable or rose during the treatment period. We conclude that specific anti-B-cell therapy with rituximab may be beneficial for patients with steroidrefractory chronic GVHD. This trial was registered at www.clinicaltrials.gov as #NCT00136396.

Regulatory T cell homeostasis is restored in patients with chronic graft-versus-host disease who receive low-dose interleukin-2 therapy.