Abstract The ability of immune-modulating biologics to prevent and reverse pathology has transformed recent clinical practice. Full utility in the neuroinflammation space, however, requires identification of both effective targets for local immune-modulation and a delivery system capable of crossing the blood-brain-barrier. The recent identification and characterization of a small population of regulatory T cells (Tregs) resident in the brain presents one such potential therapeutic target. Here we identified brain IL2 levels as a limiting factor for brain-resident Tregs. We developed a gene-delivery approach for astrocytes, with a small-molecule on-switch to allow temporal control, and enhanced production in reactive astrocytes to spatially-direct delivery to inflammatory sites. Mice with brain-specific IL2 delivery were protected from traumatic brain injury, stroke and multiple sclerosis models, without impacting the peripheral immune system. These results validate brain-specific IL2 gene-delivery as effective protection against neuroinflammation, and provide a versatile platform for delivery of diverse biologics to neuroinflammatory patients.

Abstract Cognitive decline is a common pathological outcome during aging, with an ill-defined cellular or molecular basis. Among the cellular changes observed with age are alterations to neuronal plasticity, changes in the glial compartment and the decline of the neurogenic niche. In the recent years, the concept of inflammaging, defined as a low-grade inflammation increasing with age, has emerged as a nexus for age-related diseases. This increase of basal inflammation is also observed in the central nervous system. While not classically considered a neurological cell type, infiltrating T cells increase in the brain with age, and may be responsible for amplification of inflammatory cascades and disruptions to the neurogenic niche. Recently, a small resident population of regulatory T cells has been identified in the brain, and the capacity of IL2-mediated expansion of this population to counter neuroinflammatory disease has been demonstrated. Here we test a brain-specific IL2 delivery system for the prevention of neurological decline in aging mice. We identify the molecular hallmarks of aging in the brain glial compartments, and identify partial restoration of this signature through IL2 treatment. At a behavioral level, brain IL2 delivery prevented the age-induced defect in spatial learning, without improving the general decline in motor skill or arousal. These results identify immune modulation as a potential path to preserving cognitive function for healthy ageing.

Abstract Background Alzheimer’s Disease is a neurodegenerative disease with a neuroinflammatory component. Due to the multifunctional capacity of regulatory T cells to prevent and reverse inflammation, regulatory T cells have been proposed as a potential therapeutic in Alzheimer’s Disease, either as a direct cell therapy or through the use of IL2 as a biologic to expand the endogenous population. Methods Here we characterize the longitudinal immunological changes occurring in T cells in the App NL-G-F mouse model of Alzheimer’s disease. Results Age-dependent immunological changes, in both the brain and periphery, occurred in parallel in both App NL-G-F mice and control App NL mice. As the endogenous IL2 axis was disturbed with age, we sought to determine the effect of IL2 supplementation on disease progression. Using a genetic model of IL2 provision in the periphery or in the brain, we found that expanding regulatory T cells in either location was unable to alter the progression of key pathological events or behavioral changes. Conclusion These results suggest that either the App NL-G-F mouse model does not recapitulate key regulatory T cell-dependent process of Alzheimer’s disease, or that regulatory T cell therapy is not a promising candidate for APP-mutation-driven Alzheimer’s disease.