mTOR, part of the PI3K–AKT–mTOR cell-signalling cascade and a target for the antitumour drug rapamycin, is identified here as a regulator of CD8 T-cell differentiation. Despite its primarily immunosuppressive activity, rapamycin can enhance immune responses to experimental vaccines in mice and monkeys. This counterintuitive finding points to the ability to increase the functional qualities of memory T cells as a potential way of enhancing the efficacy of vaccines against pathogens and cancers. Inducing effective memory T-cell responses is a major goal of vaccines against chronic infections and tumours. Here, mTOR, the mammalian target for the immunosuppressive drug rapamycin, is shown to enhance the quantity and quality of virus-specific CD8 T cells in mouse and non-human primate models. Memory CD8 T cells are a critical component of protective immunity, and inducing effective memory T-cell responses is a major goal of vaccines against chronic infections and tumours1,2,3. Considerable effort has gone into designing vaccine regimens that will increase the magnitude of the memory response, but there has been minimal emphasis on developing strategies to improve the functional qualities of memory T cells4. Here we show that mTOR (mammalian target of rapamycin5, also known as FRAP1) is a major regulator of memory CD8 T-cell differentiation, and in contrast to what we expected, the immunosuppressive drug rapamycin has immunostimulatory effects on the generation of memory CD8 T cells. Treatment of mice with rapamycin following acute lymphocytic choriomeningitis virus infection enhanced not only the quantity but also the quality of virus-specific CD8 T cells. Similar effects were seen after immunization of mice with a vaccine based on non-replicating virus-like particles. In addition, rapamycin treatment also enhanced memory T-cell responses in non-human primates following vaccination with modified vaccinia virus Ankara. Rapamycin was effective during both the expansion and contraction phases of the T-cell response; during the expansion phase it increased the number of memory precursors, and during the contraction phase (effector to memory transition) it accelerated the memory T-cell differentiation program. Experiments using RNA interference to inhibit expression of mTOR, raptor (also known as 4932417H02Rik) or FKBP12 (also known as FKBP1A) in antigen-specific CD8 T cells showed that mTOR acts intrinsically through the mTORC1 (mTOR complex 1) pathway to regulate memory T-cell differentiation. Thus these studies identify a molecular pathway regulating memory formation and provide an effective strategy for improving the functional qualities of vaccine- or infection-induced memory T cells.

Pre-existing neutralizing antibody provides the first line of defence against pathogens in general. For influenza virus, annual vaccinations are given to maintain protective levels of antibody against the currently circulating strains. Here we report that after booster vaccination there was a rapid and robust influenza-specific IgG+ antibody-secreting plasma cell (ASC) response that peaked at approximately day 7 and accounted for up to 6% of peripheral blood B cells. These ASCs could be distinguished from influenza-specific IgG+ memory B cells that peaked 14-21 days after vaccination and averaged 1% of all B cells. Importantly, as much as 80% of ASCs purified at the peak of the response were influenza specific. This ASC response was characterized by a highly restricted B-cell receptor (BCR) repertoire that in some donors was dominated by only a few B-cell clones. This pauci-clonal response, however, showed extensive intraclonal diversification from accumulated somatic mutations. We used the immunoglobulin variable regions isolated from sorted single ASCs to produce over 50 human monoclonal antibodies (mAbs) that bound to the three influenza vaccine strains with high affinity. This strategy demonstrates that we can generate multiple high-affinity mAbs from humans within a month after vaccination. The panel of influenza-virus-specific human mAbs allowed us to address the issue of original antigenic sin (OAS): the phenomenon where the induced antibody shows higher affinity to a previously encountered influenza virus strain compared with the virus strain present in the vaccine. However, we found that most of the influenza-virus-specific mAbs showed the highest affinity for the current vaccine strain. Thus, OAS does not seem to be a common occurrence in normal, healthy adults receiving influenza vaccination.

Belatacept, a costimulation blocker, may preserve renal function and improve long-term outcomes versus calcineurin inhibitors in kidney transplantation. This Phase III study (Belatacept Evaluation of Nephroprotection and Efficacy as First-line Immunosuppression Trial) assessed a more intensive (MI) or less intensive (LI) regimen of belatacept versus cyclosporine in adults receiving a kidney transplant from living or standard criteria deceased donors. The coprimary endpoints at 12 months were patient/graft survival, a composite renal impairment endpoint (percent with a measured glomerular filtration rate (mGFR) <60 mL/min/1.73 m2 at Month 12 or a decrease in mGFR ≥10 mL/min/1.73 m2 Month 3–Month 12) and the incidence of acute rejection. At Month 12, both belatacept regimens had similar patient/graft survival versus cyclosporine (MI: 95%, LI: 97% and cyclosporine: 93%), and were associated with superior renal function as measured by the composite renal impairment endpoint (MI: 55%; LI: 54% and cyclosporine: 78%; p ≤ 0.001 MI or LI versus cyclosporine) and by the mGFR (65, 63 and 50 mL/min for MI, LI and cyclosporine; p ≤ 0.001 MI or LI versus cyclosporine). Belatacept patients experienced a higher incidence (MI: 22%, LI: 17% and cyclosporine: 7%) and grade of acute rejection episodes. Safety was generally similar between groups, but posttransplant lymphoproliferative disorder was more common in the belatacept groups. Belatacept was associated with superior renal function and similar patient/graft survival versus cyclosporine at 1 year posttransplant, despite a higher rate of early acute rejection.

Renal transplantation is the standard of care for patients with end-stage renal disease. Although maintenance immunosuppression with calcineurin inhibitors yields excellent one-year survival, it is associated over the long term with high rates of death and graft loss, owing in part to the adverse renal, cardiovascular, and metabolic effects of these agents. The use of potentially less toxic agents, such as belatacept, a selective blocker of T-cell activation, may improve outcomes.

The 4-1BB receptor is an inducible type I membrane protein and member of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) superfamily that is rapidly expressed on the surface of CD4+ and CD8+ T cells after antigen- or mitogen-induced activation. Cross-linking of 4-1BB and the T cell receptor (TCR) on activated T cells has been shown to deliver a costimulatory signal to T cells. Here, we expand upon previously published studies by demonstrating that CD8+ T cells when compared with CD4+ T cells are preferentially responsive to both early activation events and proliferative signals provided via the TCR and 4-1BB. In comparison, CD28-mediated costimulatory signals appear to function in a reciprocal manner to those induced through 4-1BB costimulation. In vivo examination of the effects of anti-4-1BB monoclonal antibodies (mAbs) on antigen-induced T cell activation have shown that the administration of epitope-specific anti-4-1BB mAbs amplified the generation of H-2d-specific cytotoxic T cells in a murine model of acute graft versus host disease (GVHD) and enhanced the rapidity of cardiac allograft or skin transplant rejection in mice. Cytokine analysis of in vitro activated CD4+ and CD8+ T cells revealed that anti-4-1BB costimulation markedly enhanced interferon-gamma production by CD8+ T cells and that anti-4-1BB mediated proliferation of CD8+ T cells appears to be IL-2 independent. The results of these studies suggest that regulatory signals delivered by the 4-1BB receptor play an important role in the regulation of cytotoxic T cells in cellular immune responses to antigen.

OBJECTIVE To describe trends of primary efficacy and safety outcomes of islet transplantation in type 1 diabetes recipients with severe hypoglycemia from the Collaborative Islet Transplant Registry (CITR) from 1999 to 2010. RESEARCH DESIGN AND METHODS A total of 677 islet transplant-alone or islet-after-kidney recipients with type 1 diabetes in the CITR were analyzed for five primary efficacy outcomes and overall safety to identify any differences by early (1999–2002), mid (2003–2006), or recent (2007–2010) transplant era based on annual follow-up to 5 years. RESULTS Insulin independence at 3 years after transplant improved from 27% in the early era (1999–2002, n = 214) to 37% in the mid (2003–2006, n = 255) and to 44% in the most recent era (2007–2010, n = 208; P = 0.006 for years-by-era; P = 0.01 for era alone). C-peptide ≥0.3 ng/mL, indicative of islet graft function, was retained longer in the most recent era (P &lt; 0.001). Reduction of HbA1c and resolution of severe hypoglycemia exhibited enduring long-term effects. Fasting blood glucose stabilization also showed improvements in the most recent era. There were also modest reductions in the occurrence of adverse events. The islet reinfusion rate was lower: 48% by 1 year in 2007–2010 vs. 60–65% in 1999–2006 (P &lt; 0.01). Recipients that ever achieved insulin-independence experienced longer duration of islet graft function (P &lt; 0.001). CONCLUSIONS The CITR shows improvement in primary efficacy and safety outcomes of islet transplantation in recipients who received transplants in 2007–2010 compared with those in 1999–2006, with fewer islet infusions and adverse events per recipient.

Current success in organ transplantation is dependent upon the use of calcineurin-inhibitor-based im-munosuppressive regimens. Unfortunately, current immunotherapy targets molecules with ubiquitous ex-pression resulting in devastating non-immune side effects. T-cell costimulation has been identified as a new potential immunosuppressive target. The best characterized pathway includes CD28, its homologue CTLA4 and their ligands CD80 and CD86. While an im-munoglobulin fusion protein construct of CTLA4 sup-pressed rejection in rodents, it lacked efficacy in primate transplant models. In an attempt to increase the biologic potency of the parent molecule a novel, modified version of CTLA4-Ig, LEA29Y (belatacept), was constructed. Two amino acid substitutions (L104E and A29Y) gave rise to slower dissociation rates for both CD86 and CD80. The increased avidity resulted in a 10fold increase in potency in vitro and significant prolongation of renal allograft survival in a pre-clinical primate model. The use of immunoselective biologics may provide effective maintenance immunosuppression while avoiding the collateral toxicities associated with conventional immunsuppressants.

The behavior of Langerhans cells (LC) has been examined after skin transplantation and in an organ culture system. Within 24 h (and even within 4 h of culture), LC in epidermal sheets from allografts, isografts, and explants dramatically increased in size and expression of major histocompatibility complex class II molecules, and their numbers were markedly decreased. Using a new procedure, dermal sheets were then examined. By 24 h, cells resembling LC were found close to the epidermal-dermal junction, and by 3 d, they formed cords in dermal lymphatics before leaving the skin. In organ culture, the cells continued to migrate spontaneously into the medium. These observations establish a direct route for migration of LC from the epidermis into the dermis and then out of the skin. These processes are apparently induced by a local inflammatory response, and are independent of host-derived mediators. The phenotype of migratory cells was then examined by two-color immunocytochemistry and FACS analysis. The majority of migratory leukocytes were Ia+ LC, the remainder comprised Thy-1+, CD3+, CD4-, CD8- presumptive T cell receptor gamma/delta+ dendritic epidermal cells, which clustered with the LC, and a small population of adherent Ia-, FcRII+, CD11a/18+ macrophages. In contrast to the cells remaining within the epidermis of grafted skin at 1 d, the migratory cells were heterogeneous in phenotype, particularly with respect to F4/80, FcRII, and interleukin 2 receptor alpha expression, which are useful markers to follow phenotypic maturation of LC. Moreover, cells isolated from the epidermis of grafts at 1 d were more immunostimulatory in the allogeneic mixed leukocyte reaction and oxidative mitogenesis than LC isolated from normal skin, though less potent than spleen cells. The day 1 migratory cells were considerably more immunostimulatory than spleen cells, and day 3-5 migratory cells even more so, suggesting that functional maturation continues in culture. Thus, maturation of LC commences in the epidermis and continues during migration, but the cells do not need to be fully mature in phenotype or function before they leave the skin. In vivo, the migration of epidermal LC via the dermis into lymphatics and then to the draining nodes, where they have been shown previously to home to T areas, would provide a powerful stimulus for graft rejection.

In previous analyses of BENEFIT, a phase 3 study, belatacept-based immunosuppression, as compared with cyclosporine-based immunosuppression, was associated with similar patient and graft survival and significantly improved renal function in kidney-transplant recipients. Here we present the final results from this study.