Abstract Human mesenchymal stem cells (hMSCs) suppress T-cell and dendritic-cell function and represent a promising strategy for cell therapy of autoimmune diseases. Nevertheless, no information is currently available on the effects of hMSCs on B cells, which may have a large impact on the clinical use of these cells. hMSCs isolated from the bone marrow and B cells purified from the peripheral blood of healthy donors were cocultured with different B-cell tropic stimuli. B-cell proliferation was inhibited by hMSCs through an arrest in the G0/G1 phase of the cell cycle and not through the induction of apoptosis. A major mechanism of B-cell suppression was hMSC production of soluble factors, as indicated by transwell experiments. hMSCs inhibited B-cell differentiation because IgM, IgG, and IgA production was significantly impaired. CXCR4, CXCR5, and CCR7 B-cell expression, as well as chemotaxis to CXCL12, the CXCR4 ligand, and CXCL13, the CXCR5 ligand, were significantly down-regulated by hMSCs, suggesting that these cells affect chemotactic properties of B cells. B-cell costimulatory molecule expression and cytokine production were unaffected by hMSCs. These results further support the potential therapeutic use of hMSCs in immune-mediated disorders, including those in which B cells play a major role.

Abstract We studied the immunoregulatory features of murine mesenchymal stem cells (MSCs) in vitro and in vivo. MSCs inhibited T-cell receptor (TCR)-dependent and -independent proliferation but did not induce apoptosis on T cells. Such inhibition was paired with a decreased interferon (IFN)-gamma and tumor necrosis factor (TNF)-alpha production and was partially reversed by interleukin-2 (IL-2). Thus, we used MSCs to treat myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG)35-55-induced experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in C57BL/6J mice. We injected intravenously 1 × 106 MSCs before disease onset (preventive protocol) and at different time points after disease occurrence (therapeutic protocol). MSC administration before disease onset strikingly ameliorated EAE. The therapeutic scheme was effective when MSCs were administered at disease onset and at the peak of disease but not after disease stabilization. Central nervous system (CNS) pathology showed decreased inflammatory infiltrates and demyelination in mice that received transplants of MSCs. T-cell response to MOG and mitogens from MSC-treated mice was inhibited and restored by IL-2 administration. Upon MSC transfection with the enhanced green fluorescent protein (eGFP), eGFP+ cells were detected in the lymphoid organs of treated mice. These data suggest that the immunoregulatory properties of MSCs effectively interfere with the autoimmune attack in the course of EAE inducing an in vivo state of T-cell unresponsiveness occurring within secondary lymphoid organs. (Blood. 2005; 106:1755-1761)

Abstract Objective To evaluate the ability of mesenchymal stem cells (MSCs), a subset of adult stem cells from bone marrow, to cure experimental autoimmune encephalomyelitis. Methods The outcome of the injection of MSCs, in mice immunized with the peptide 139–151 of the proteolipid protein (PLP), was studied analyzing clinical and histological scores of treated mice. The fate of MSCs labeled with the green fluorescent protein was tracked in vivo by a photon emission imaging system and postmortem by immunofluorescence. The modulation of the immune response against PLP was studied through the analysis of in vivo T‐ and B‐cell responses and by the adoptive transfer of MSC‐treated encephalitogenic cells. Results MSC‐treated mice showed a significantly milder disease and fewer relapses compared with control mice, with decreased number of inflammatory infiltrates, reduced demyelination, and axonal loss. In contrast, no evidence of green fluorescent protein–labeled neural cells was detected inside the brain parenchyma, thus not supporting the hypothesis of MSCs transdifferentiation. In vivo, PLP‐specific T‐cell response and antibody titers were significantly lower in MSC‐treated mice. When adoptively transferred, encephalitogenic T cells activated against PLP 139–151 in the presence of MSCs induced a milder disease compared with that induced by untreated encephalitogenic T cells. These cells showed decreased production of interferon‐γ and tumor necrosis factor‐α and did not proliferate on antigen recall, and thus were considered anergic. Interpretation Overall, these findings suggest that the beneficial effect of MSCs in experimental autoimmune encephalomyelitis is mainly the result of an interference with the pathogenic autoimmune response. Ann Neurol 2007;61:219–227

Clonally expanded populations of B cells carrying somatic mutations of Ig variable (V) region genes have been detected in the CNS of subjects with multiple sclerosis (MS), suggesting that a process of B cell affinity maturation with ensuing production of potentially pathogenic autoantibodies may occur inside the CNS. Here, we have characterized the B cell subsets present in the cerebrospinal fluid (CSF) of MS patients and of individuals with other inflammatory neurological disorders by flow cytometry. CD19 + CD38 high+ CD77 + , Ki67 + , Bcl-2 – centroblasts, i.e., a B cell subset found exclusively in secondary lymphoid organs, were detected in the CSF but not in paired peripheral blood from both patient groups. CD27 + IgD – memory B cells, i.e., cells with hyper-mutated IgV genes, were significantly increased in the CSF vs. paired peripheral blood and displayed up-regulation of the CD80 and CD86 costimulatory molecules and of CC chemokine receptor (CCR) 1, CCR2, and CCR4 in both patient groups. Lymphotoxin-α, CXC ligand (CXCL) 12, and CXCL13, key mediators of lymphoid neogenesis, were present in the CSF from patients with MS and other inflammatory neurological disorders and were expressed in MS brain tissue, with selective localization in the outer layer of the capillary vessel wall. In conclusion, this study suggests that a compartmentalized B cell response occurs within the CNS during an ongoing inflammatory reaction, through a recapitulation of all stages of B cell differentiation observed in secondary lymphoid organs. The presence of lymphotoxin-α, CXCL12, and CXCL13 in the CNS may provide favorable microenvironmental conditions for these events.

Background and objective: We explored which clinical and biochemical variables predict conversion from clinically isolated syndrome (CIS) to clinically definite multiple sclerosis (CDMS) in a large international cohort. Methods: Thirty-three centres provided serum samples from 1047 CIS cases with at least two years’ follow-up. Age, sex, clinical presentation, T2-hyperintense lesions, cerebrospinal fluid (CSF) oligoclonal bands (OCBs), CSF IgG index, CSF cell count, serum 25-hydroxyvitamin D3 (25-OH-D), cotinine and IgG titres against Epstein-Barr nuclear antigen 1 (EBNA-1) and cytomegalovirus were tested for association with risk of CDMS. Results: At median follow-up of 4.31 years, 623 CIS cases converted to CDMS. Predictors of conversion in multivariable analyses were OCB (HR = 2.18, 95% CI = 1.71–2.77, p < 0.001), number of T2 lesions (two to nine lesions vs 0/1 lesions: HR = 1.97, 95% CI = 1.52–2.55, p < 0.001; >9 lesions vs 0/1 lesions: HR = 2.74, 95% CI = 2.04–3.68, p < 0.001) and age at CIS (HR per year inversely increase = 0.98, 95% CI = 0.98–0.99, p < 0.001). Lower 25-OH-D levels were associated with CDMS in univariable analysis, but this was attenuated in the multivariable model. OCB positivity was associated with higher EBNA-1 IgG titres. Conclusions: We validated MRI lesion load, OCB and age at CIS as the strongest independent predictors of conversion to CDMS in this multicentre setting. A role for vitamin D is suggested but requires further investigation.

Dendritic cells (DC) are highly specialized antigen-presenting cells characterized by the ability to prime T-cell responses. Mesenchymal stem cells (MSC) are adult stromal progenitor cells displaying immunomodulatory activities including inhibition of DC maturation in vitro. However, the specific impact of MSC on DC functions, upon in vivo administration, has never been elucidated. Here we show that murine MSC impair Toll-like receptor-4 induced activation of DC resulting in the inhibition of cytokines secretion, down-regulation of molecules involved in the migration to the lymph nodes, antigen presentation to CD4 + T cells, and cross-presentation to CD8 + T cells. These effects are associated with the inhibition of phosphorylation of intracellular mitogen-activated protein kinases. Intravenous administration of MSC decreased the number of CCR7 and CD49dβ1 expressing CFSE-labeled DC in the draining lymph nodes and hindered local antigen priming of DO11.10 ovalbumin-specific CD4 + T cells. Upon labeling of DC with technetium-99m hexamethylpropylene amine oxime to follow their in vivo biodistribution, we demonstrated that intravenous injection of MSC blocks, almost instantaneously, the migration of subcutaneously administered ovalbumin-pulsed DC to the draining lymph nodes. These findings indicate that MSC significantly affect DC ability to prime T cells in vivo because of their inability to home to the draining lymph nodes and further confirm MSC potentiality as therapy for immune-mediated diseases.

Complex diseases such as Multiple Sclerosis (MS) cover a wide range of biological scales, from genes and proteins to cells and tissues, up to the full organism. We conducted a multilayer network analysis and deep phenotyping with multi-omics data (genomics, phosphoproteomics and cytomics), brain and retinal imaging, and clinical data, obtained from a multicenter prospective cohort of 328 patients and 90 healthy controls. Multilayer networks were constructed using mutual information, and Boolean simulations identified paths within and among all layers. The path more commonly found from the boolean simulations connects MP2K, with Th17 cells, the retinal nerve fiber layer (RNFL) thickness and the age related MS severity score (ARMSS). Combinations of several proteins (HSPB1, MP2K1, SR6, KS6B1, SRC, MK03, LCK and STAT6)) and immune cells (Th17, Th1 non-classic, CD8, CD8 Treg, CD56 neg, and B memory) were part of the paths explaining the clinical phenotype. Specific paths identified were subsequently analyzed by flow cytometry at the single-cell level.

SUMMARY We exploited genetic information to assess non-genetic influences in autoimmunity. We isolated gene modules whose products physically interact with environmental exposures related to autoimmunity, and analyzed their nominal statistical evidence of association with autoimmune and non-autoimmune diseases in genome-wide association studies (GWAS) data. Epstein Barr virus (EBV) and other Herpesviruses interactomes emerged as specifically associated with multiple sclerosis (MS), possibly under common regulatory mechanisms. Analyses of MS blood and brain transcriptomes, cytofluorimetric studies of endogenous EBV-infected lymphoblastoid lines, and lesion immunohistochemistry, confirmed a dysregulation of MS-associated EBV interactors, suggesting their contribution to CD40 signaling alterations in MS. These interactors resulted enriched in modules from inherited axonopathies-causing genes, supporting a link between EBV and neurodegeneration in MS, in accord with the observed transcriptomic dysregulations in MS brains. They were also enriched with top-ranked pharmaceutical targets prioritized on a genetic basis. This study delineates a disease-specific influence of herpesviruses on MS biology.

Abstract Background and purpose Neuromyelitis optica spectrum disorder (NMOSD) and myelin oligodendrocyte glycoprotein antibody‐associated disease (MOGAD) diagnosis are based on the presence of serological and magnetic resonance imaging (MRI) biomarkers. Diffusion tensor imaging (DTI), neurites orientation dispersion and density imaging (NODDI), and the Spherical Mean Technique (SMT) may be helpful to provide a microstructural characterization of the different types of white matter lesions and give an insight about their different pathological mechanisms. The aim of the study was to characterize microstructural differences between brain typical lesions (TLs) and nontypical lesions (nTLs). Methods A total of 17 NMOSD and MOGAD patients [9 Aquaporin4 (AQP4) + NMO, 2 seronegative‐NMO, 6 MOGAD] underwent MRI scans on a 3 Tesla MAGNETON PRISMA. Diffusion parameters (fractional anisotropy; mean diffusivity [MD]; intracellular volume fraction [ICVF]; extra‐neurite transverse diffusivity; and extra‐neurite MD; neurite signal fraction) were obtained using DTI, NODDI, and SMT. Microstructural parameters within lesions were compared through a generalized linear model using age, sex, and total lesion volume as covariates. Results In NMOSD/MOGAD whole cohort (total lesions = 477), TLs showed increased MD and decreased ICVF compared to nTLs ( p < .05), indicating higher inflammation and axonal loss. Similar results were found also in the AQP4 + NMO subgroup (decreased ICVF, p < .05). Furthermore, in NMOSD/MOGAD whole cohort and in AQP4 + NMO subgroup, TLs showed a trend toward higher EXRATRANS than nTLs, suggesting a more severe degree of demyelination within TLs. Conclusions TLs and nTLs in NMOSD/MOGAD showed different diffusion MRI‐derived microstructural features, with TLs showing a more severe degree of inflammation and fiber disruption with respect to nTLs.