We generated vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1 “knock-in” mice and Cre recombinase transgenic mice to delete the VCAM-1 gene (vcam-1) in whole mice, thereby overcoming the embryonic lethality seen with conventional vcam-1–deficient mice. vcam-1 knock-in mice expressed normal levels of VCAM-1 but showed loss of VCAM-1 on endothelial and hematopoietic cells when interbred with a “TIE2Cre” transgene. Analysis of peripheral blood from conditional vcam-1–deficient mice revealed mild leukocytosis, including elevated immature B cell numbers. Conversely, the bone marrow (BM) had reduced immature B cell numbers, but normal numbers of pro-B cells. vcam-1–deficient mice also had reduced mature IgD+ B and T cells in BM and a greatly reduced capacity to support short-term migration of transferred B cells, CD4+ T cells, CD8+ T cells, and preactivated CD4+ T cells to the BM. Thus, we report an until now unappreciated dominant role for VCAM-1 in lymphocyte homing to BM.

Reported effects of anti-CD154 treatment on autoimmunity, alloreactivity, and inflammatory events mediated by macrophages and endothelial cells indicated that it might be an ideal agent for the prevention of intrahepatic islet allograft failure. This hypothesis was tested in MHC-mismatched rhesus monkeys. Transplantation of an adequate number of viable islets resulted in engraftment and insulin independence in six of six recipients treated with anti-CD154 (hu5c8) induction plus monthly maintenance therapy (post-operative day >125, >246, >266, >405, >419, >476). Anti-CD154 (hu5c8) displayed no inhibitory effect on islet cell function. For monkeys followed for >100 days, continued improvement in graft function, as determined by first phase insulin release in response to intravenous glucose, was observed after the first 100 days post-transplant. No evidence of toxicity or infectious complications has been observed. All recipients treated with anti-CD154 became specifically nonresponsive to donor cells in mixed lymphocyte reactions. Furthermore, three monkeys are now off therapy (>113, >67, and >54 days off anti-CD154), with continued insulin independence and donor-specific mixed lymphocyte reaction hyporeactivity. In striking contrast to all previously tested strategies, transplantation of an adequate number of functional islets under the cover of anti-CD154 (hu5c8) monotherapy consistently allows for allogeneic islet engraftment and long-term insulin independence in this highly relevant preclinical model.

Progenitor ("oval") cell expansion accompanies many forms of liver injury, including alcohol toxicity and submassive parenchymal necrosis as well as experimental injury models featuring blocked hepatocyte replication. Oval cells can potentially become either hepatocytes or biliary epithelial cells and may be critical to liver regeneration, particularly when hepatocyte replication is impaired. The regulation of oval cell proliferation is incompletely understood. Herein we present evidence that a TNF family member called TWEAK (TNF-like weak inducer of apoptosis) stimulates oval cell proliferation in mouse liver through its receptor Fn14. TWEAK has no effect on mature hepatocytes and thus appears to be selective for oval cells. Transgenic mice overexpressing TWEAK in hepatocytes exhibit periportal oval cell hyperplasia. A similar phenotype was obtained in adult wild-type mice, but not Fn14-null mice, by administering TWEAK-expressing adenovirus. Oval cell expansion induced by 3,5-diethoxycarbonyl-1,4-dihydrocollidine (DDC) was significantly reduced in Fn14-null mice as well as in adult wild-type mice with a blocking anti-TWEAK mAb. Importantly, TWEAK stimulated the proliferation of an oval cell culture model. Finally, we show increased Fn14 expression in chronic hepatitis C and other human liver diseases relative to its expression in normal liver, which suggests a role for the TWEAK/Fn14 pathway in human liver injury. We conclude that TWEAK has a selective mitogenic effect for liver oval cells that distinguishes it from other previously described growth factors.

Insulin-dependent diabetes is caused by the loss of insulin-producing beta cells in pancreatic islets. It has been proposed that aberrant expression of Class II Major Histocompatibility Complex (MHC) molecules on beta cells stimulates an autoimmune attack against beta cell antigens. To test this hypothesis, we generated transgenic mice that express Class II MHC molecules (E alpha d/E beta b, or I-Eb) on beta cells. Diabetes was found in 100% of transgenic progeny from three expressing transgenic mouse lines, but without evidence for lymphocytic infiltrates. Furthermore, T lymphocytes appeared to be tolerant to the transgene I-Eb molecule, despite the absence of expression of I-Eb in the thymus or any other lymphoid tissue. The results suggest that novel expression of Class II MHC molecules on nonlymphoid cells is by itself insufficient to initiate autoimmune responses against tissue-specific antigens.

Abstract Background Microglia are the resident immune cells in the brain that play a key role in driving neuroinflammation, a hallmark of neurodegenerative disorders. Inducible microglia-like cells have been developed as an in vitro platform for molecular and therapeutic hypothesis generation and testing. However, there has been no systematic assessment of similarity of these cells to primary human microglia along with their responsiveness to external cues expected of primary cells in the brain. Methods In this study, we performed transcriptional characterization of commercially available human inducible pluripotent stem cell (iPSC)-derived microglia-like (iMGL) cells by bulk and single cell RNA sequencing to assess their similarity with primary human microglia. To evaluate their stimulation responsiveness, iMGL cells were treated with Liver X Receptor (LXR) pathway agonists and their transcriptional responses characterized by bulk and single cell RNA sequencing. Results Bulk transcriptome analyses demonstrate that iMGL cells have a similar overall expression profile to freshly isolated human primary microglia and express many key microglial transcription factors and functional and disease-associated genes. Notably, at the single-cell level, iMGL cells exhibit distinct transcriptional subpopulations, representing both homeostatic and activated states present in normal and diseased primary microglia. Treatment of iMGL cells with LXR pathway agonists induces robust transcriptional changes in lipid metabolism and cell cycle at the bulk level. At the single cell level, we observe heterogeneity in responses between cell subpopulations in homeostatic and activated states and deconvolute bulk expression changes into their corresponding single cell states. Conclusions In summary, our results demonstrate that iMGL cells exhibit a complex transcriptional profile and responsiveness, reminiscent of in vivo microglia, and thus represent a promising model system for therapeutic development in neurodegeneration.