Abstract Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation can lead to dramatic reductions in human immunodeficiency virus (HIV) reservoirs. This effect is mediated in part by donor T cells that recognize lymphocyte-expressed minor histocompatibility antigens (mHAgs). The potential to mark malignant and latently infected cells for destruction makes mHAgs attractive targets for cellular immunotherapies. However, testing such HIV reservoir reduction strategies will likely require preclinical studies in nonhuman primates (NHPs). In this study, we used a combination of alloimmunization, whole exome sequencing, and bioinformatics to identify a mHAg in Mauritian cynomolgus macaques (MCMs). We mapped the minimal optimal epitope to a 10-mer peptide (SW10) in apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide-like 3C (APOBEC3) and determined the major histocompatibility complex class I restriction element as Mafa-A1*063, which is expressed in almost 90% of MCMs. APOBEC3C SW10-specific CD8+ T cells recognized immortalized B cells but not fibroblasts from a mHAg positive MCM. These results collectively provide a framework for identifying mHAgs in a nontransplant setting and suggest that APOBEC3C SW10 could be used as a lymphocyte-restricted model antigen in NHPs to test various mHAg-targeted immunotherapies. Importance Cellular immunotherapies developed to treat blood cancers may also be effective against latent HIV. Preclinical studies of such immunotherapies are hindered by a lack of known target antigens. We used a combination of alloimmunization, basic immune assays, whole exome sequencing, and bioinformatics to identify a lymphocyte-restricted minor histocompatibility antigen in a genetically related population of nonhuman primates. This minor histocompatibility antigen provides an actionable target for piloting cellular immunotherapies designed to reduce or eliminate latent reservoirs of HIV.

Characterizing antigen-specific B cells is a critical component of vaccine and infectious disease studies in rhesus macaques (RMs). However, it is challenging to capture immunoglobulin variable (IgV) genes from individual RM B cells using 5' multiplex (MTPX) primers in nested PCR reactions. In particular, the diversity within RM IgV gene leader sequences necessitates the use of large 5' MTPX primer sets to amplify IgV genes, decreasing PCR efficiency. To address this problem, we developed a switching mechanism at the 5' ends of the RNA transcript (SMART)-based method for amplifying IgV genes from single RM B cells, providing unbiased capture of Ig heavy and light chain pairs for cloning antibodies. We demonstrate this technique by isolating simian immunodeficiency virus (SIV) envelope-specific antibodies from single-sorted RM memory B cells. This approach has several advantages over existing methods for PCR cloning antibodies from RMs. First, optimized PCR conditions and SMART 5' and 3' rapid amplification of cDNA ends (RACE) reactions generate full-length cDNAs from individual B cells. Second, it appends synthetic primer binding sites to the 5' and 3' ends of cDNA during synthesis, allowing for PCR amplification of low-abundance antibody templates. Third, universal 5' primers are employed to amplify the IgV genes from cDNA, simplifying the primer mixes in the nested PCR reactions and improving the recovery of matched heavy and light chain pairs. We anticipate this method will enhance the isolation of antibodies from individual RM B cells, supporting the genetic and functional characterization of antigen-specific B cells.

Abstract Background Allogeneic hematopoietic stem cell transplants (allo-HSCTs) dramatically reduce HIV reservoirs in antiretroviral therapy (ART) suppressed individuals. However, the mechanism(s) responsible for these post-transplant viral reservoir declines are not fully understood but may include pre-transplant conditioning regimens, ART-mediated protection of donor cells, and graft-versus-host (GvH) responses. Therefore, we modeled allo-HSCT in ART-suppressed simian-human immunodeficiency virus (SHIV)-infected Mauritian cynomolgus macaques (MCMs) to illuminate factors contributing to transplant-induced viral reservoir decay. Results We infected four MCMs with CCR5-tropic SHIV162P3 and started ART 6-16 weeks post-infection (p.i.) to establish robust viral reservoirs. We maintained the MCMs on continuous ART during myeloablative conditioning with total body irradiation (TBI) and while transplanting allogeneic MHC-matched α/β T cell-depleted bone marrow cells. Post-transplant, we prophylactically treated the MCMs with cyclophosphamide and tacrolimus to prevent GvH disease (GvHD). The transplants produced ~85% whole blood donor chimerism without causing high-grade GvHD. Consequently, three MCMs had undetectable SHIV DNA in their peripheral blood mononuclear cells post-transplant. However, SHIV-harboring cells persisted in various tissues. We detected viral DNA in lymph node biopsies and terminal analyses of tissues between 38 and 62 days post-transplant. Further, we removed ART from one MCM at 63 days post-transplant, resulting in viral rebound within seven days and viral loads nearing 1×10 8 SHIV RNA copies/ml of plasma after treatment interruption. Conclusions Our results indicate that myeloablative conditioning and maintaining ART through the peri-transplant period alone are insufficient for eradicating latent viral reservoirs early after allo-HSCTs. Furthermore, our findings suggest that extended ART and GvH responses may be necessary to substantially deplete viral reservoirs after allo-HSCTs.

Abstract Vaccine strategies aimed at eliciting HIV-specific CD8+ T cells are one major target of interest in HIV functional cure strategies. We hypothesized that CD8+ T cells elicited by therapeutic vaccination during antiretroviral therapy (ART) would be recalled and boosted by treatment with the IL-15 superagonist N-803 after ART discontinuation. We intravenously immunized four SIV+ Mauritian cynomolgus macaques (MCM) receiving ART with vesicular stomatitis virus (VSV), modified vaccinia virus Ankara strain (MVA), and recombinant adenovirus serotype 5 (rAd-5) vectors all expressing SIVmac239 Gag. Immediately after ART cessation, these animals received three doses of N-803. Four control animals received no vaccines or N-803. The vaccine regimen generated a high magnitude of Gag-specific CD8+ T cells that were proliferative and biased toward an effector memory phenotype. We then compared cells elicited by vaccination (Gag-specific) to cells elicited by SIV infection and unaffected by vaccination (Nef-specific). We found that N-803 treatment enhanced both the frequencies of bulk and proliferating antigen-specific CD8+ T cells elicited by vaccination and the antigen-specific CD8+ T cells elicited by SIV infection. In sum, we demonstrate that a therapeutic heterologous prime-boost-boost (HPBB) vaccine can elicit antigen-specific effector memory CD8+ T cells that are boosted by N-803.

Abstract Sustainable HIV remission after antiretroviral therapy (ART) withdrawal, or post-treatment control (PTC), remains a top priority for HIV treatment. We observed surprising PTC in an MHC-haplomatched cohort of MHC-M3+ SIVmac239+ Mauritian cynomolgus macaques (MCMs) initiated on ART at two weeks post-infection (wpi). For six months after ART withdrawal, we observed undetectable or transient viremia in seven of eight MCMs. In vivo depletion of CD8α+ cells induced rebound in all animals, indicating the PTC was mediated, at least in part, by CD8α+ cells. We found that MCMs had smaller acute viral reservoirs than a cohort of identically infected rhesus macaques, a population that rarely develops PTC. The mechanisms by which unusually small viral reservoirs and CD8α+ cell-mediated virus suppression enable PTC can be investigated using this MHC-haplomatched MCM model. Further, defining the immunologic mechanisms that engender PTC in this model may identify therapeutic targets for inducing durable HIV remission in humans.

Abstract Adoptive therapies with genetically modified somatic T cells rendered HIV resistant have shown promise for AIDS therapy. A renewable source of HIV resistant human T cells from induced pluripotent stem cells (iPSCs) would further facilitate and broaden the applicability of these therapies. Here, we report successful targeting of the CCR5 locus in iPSCs generated from peripheral blood T cells (T-iPSCs) or fibroblasts (fib-iPSCs) from Mauritian Cynomolgus macaques (MCM), using CRISPR/Cas9 technology. We found that CCR5 editing does not affect pluripotency or hematopoietic and T cell differentiation potentials of fib-iPSCs. However, deletion of CCR5 in T-iPSCs leads to selective loss of their T cell redifferentiation potential without affecting myeloid development. T cells and macrophages produced from CCR5-edited MCM- iPSCs did not support replication of the CCR5-tropic simian immunodeficiency viruses SIVmac239 (T-cell tropic) and SIVmac316 (macrophage-tropic). Overall, these studies provide a platform for further exploration of AIDS therapies based on gene-edited iPSCs in a nonhuman primate preclinical model.