In this study we tried to achieve successful transplantation in patients with acute leukemia with the use of hematopoietic stem cells from donors who shared only one HLA haplotype with the recipient (a “full-haplotype mismatch”). To prevent graft failure, large doses of T-cell–depleted hematopoietic stem cells were transplanted after a conditioning regimen of enhanced myeloablation and immunosuppression was administered to the recipient.

Abstract Hastening posttransplantation immune reconstitution is a key challenge in human leukocyte antigen (HLA)–haploidentical hematopoietic stem-cell transplantation (HSCT). In experimental models of mismatched HSCT, T-regulatory cells (Tregs) when coinfused with conventional T cells (Tcons) favored posttransplantation immune reconstitution and prevented lethal graft-versus-host disease (GVHD). In the present study, we evaluated the impact of early infusion of Tregs, followed by Tcons, on GVHD prevention and immunologic reconstitution in 28 patients with high-risk hematologic malignancies who underwent HLA-haploidentical HSCT. We show for the first time in humans that adoptive transfer of Tregs prevented GVHD in the absence of any posttransplantation immunosuppression, promoted lymphoid reconstitution, improved immunity to opportunistic pathogens, and did not weaken the graft-versus-leukemia effect. This study provides evidence that Tregs are a conserved mechanism in humans.

Purpose Establishment of hematopoietic stem-cell (HSC) transplantation from mismatched relatives is feasible for patients with acute leukemia. As our original method of graft processing was unsuitable for large-scale clinical studies, we use automated devices for CD34+ cell purification. Patients and Methods Sixty-seven patients with acute myeloid leukemia (AML; 19 complete remission [CR] 1, 14 CR 2, nine CR > 2, 25 in relapse) and 37 with acute lymphoid leukemia (ALL; 14 CR 1, eight CR 2, two CR > 2, 13 in relapse) were conditioned with total-body irradiation, thiotepa, fludarabine, and antithymocyte globulin. Peripheral-blood progenitor cells were mobilized with recombinant human granulocyte colony-stimulating factor and depleted of T-cells using CD34+ cell immunoselection. No post-transplantation graft-versus-host disease (GvHD) prophylaxis was administered. Results Primary engraftment was achieved in 94 of 101 assessable patients. Six of the seven patients who rejected the primary graft, engrafted after a second transplantation. Overall, 100 of 101 patients engrafted. Acute GvHD developed in eight of 100 patients, and chronic GvHD, in five of 70 assessable patients. Thirty-eight patients died of nonleukemic causes. Relapse occurred in nine of 66 patients receiving transplantation in remission and in 17 of 38 receiving transplantation in relapse. Median follow-up of the 40 patients who survived event-free was 22 months (range, 1 to 65 months). Event-free survival (± standard deviation) rate was 48% ± 8% and 46% ± 10%, respectively, for the 42 AML and 24 ALL patients receiving transplantation in remission. Conclusion Our transplantation procedure provides reliable, reproducible CD34+ cell purification, high engraftment rates, and prevention of GvHD. The mismatched-related transplant emerges as a viable, alternative source of stem cells for acute leukemia patients without matched donors and/or those who urgently need transplantation.

A new method for the separation of cell subpopulations using a lectin as a reversible probe, is described. We have found that the major immature thymocyte subpopulation can be readily separated from the immunocompetent minor subpopulation by agglutination with peanut agglutinin (PNA) and can be recovered as viable single cells by dissociation of the agglutinated cells with d-galactose. The two subpopulations were characterized by their content of H-2 and θ antigens, their graft versus host activity and their mitogenic response to phytohemagglutinin and concanavalin A. Binding studies with [125I]PNA indicate that attachment of sialic acid residues to the PNA receptor may be an important step in the maturation of the murine thymocytes.

Abstract Three patients with severe combined immunodeficiency (SCID) received transplants of HLA haplotype-mismatched parental bone marrow depleted of T lymphocytes by differential agglutination with soybean agglutinin (SBA) and subsequent E-rosette depletion. Two patients achieved durable engraftment with reconstitution of both humoral and cell-mediated immunity. Neither of these patients developed graft versus host disease (GVHD). The third patient achieved only a transient engraftment with concomitant development of mitogen-responsive lymphocytes of paternal origin. Our experience indicates that depletion of T lymphocytes by this technique can abrogate the potential of histoincompatible marrow grafts to induce lethal GVHD without limiting immunologic reconstitution. It also provides further evidence of nonimmune mechanisms of graft resistance that may necessitate preparative treatment of patients with SCID before transplantation with HLA- mismatched marrow cells.

Abstract Differentiated cell types derived from human embryonic stem cells (hESCs) may serve in the future to treat various human diseases. A crucial step toward their successful clinical application is to examine the immune response that might be launched against them after transplantation. We used two experimental platforms to examine the in vivo leukocyte response toward hESCs. First, immunocompetent and immunodeficient mouse strains were used to identify T cells as the major component that causes xenorejection of hESCs. Second, mice that were conditioned to carry peripheral blood leukocytes from human origin were used to test the human leukocyte alloresponse toward undifferentiated and differentiated hESCs. Using this model, we have detected only a minute immune response toward undifferentiated as well as differentiated hESCs over the course of 1 month, although control adult grafts were repeatedly infiltrated with lymphocytes and destroyed. Our data show that the cells evade immune destruction due to a low immunostimulatory potential. Nevertheless, a human cytotoxic T lymphocyte clone that was specifically prepared to recognize two hESC lines could lyse the cells after major histocompatibility complex class I (MHC-I) induction. Although MHC-I levels in hESCs are sufficient for rejection by cytotoxic T cells, our data suggest that the immunostimulatory capacity of the cells is very low. Thus, immunosuppressive regimens for hESC-based therapeutics could be highly reduced compared with conventional organ transplantation because direct allorejection processes of hESCs and their derivatives are considerably weaker.

A new procedure for enrichment of marrow precursors and removal of T lymphocytes from large volumes of human bone marrow, involving initial differential agglutination of T lymphocytes and mature marrow elements with soybean agglutinin, followed by rosetting with sheep red blood cells, was used to fractionate marrow cells from an HLA-A, B, DR non-identical, MLC non-reactive, paternal donor for transplantation into an infant with acute leukaemia. This transplant became completely engrafted and resulted in full recovery of normal, donor-derived haematopoietic function without graft-versus-host disease, sustained for 11 weeks after transplantation, at-which time the patient's leukaemia recurred. Subsequently, the patient received chemotherapy and achieved a remission with regeneration of normal marrow cells of donor origin. The patient's course demonstrated the potential of lectin separated marrow grafts to restore durable haematopoiesis, without graft-versus-host disease, in a lethally irradiated allogeneic host.

Key Points Haploidentical transplantation with regulatory and conventional T-cell adoptive immunotherapy prevents high-risk acute leukemia relapse. The GVL effect is separated from GVHD even across major HLA barriers.

Abstract Although mesenchymal stromal cells (MSCs) exhibit marked immunoregulatory activity through multiple mechanisms, their potential to completely evade rejection upon transplantation into allogeneic recipients is controversial. To directly address this controversy, the survival of luciferase-labeled MSCs (Luc+ MSCs) was evaluated by imaging in allogeneic recipients. This analysis showed that although MSCs exhibited longer survival compared to fibroblasts (Fib), their survival was significantly shorter compared to that exhibited in syngeneic or in immune-deficient Balb-Nude or non-obese diabetic severe combined immunodeficiency (NOD-SCID) recipients. Graft rejection in re-challenge experiments infusing Luc+ Fib into mice, which had previously rejected Luc+ MSCs, indicated potential induction of immune memory by the MSCs. This was further analyzed in T-cell antigen receptor (TCR) transgeneic mice in which either CD4 TEA mice or CD8 T cells (2C mice) bear a TCR transgene against a specific MHC I or MHC II, respectively. Thus, following a re-challenge with MSCs expressing the cognate MHC haplotype, an enhanced percentage of 2C CD8+ or TEA CD4+ T cells exhibited a memory phenotype (CD122+, CD44+, and CD62Llow). Collectively, these results demonstrate that MSCs are not intrinsically immune-privileged, and under allogeneic settings, these cells induce rejection, which is followed by an immune memory. Considering that the use of allogeneic or even a third party (“off the shelf”) MSCs is commonly advocated for a variety of clinical applications, our results strongly suggest that long-term survival of allogeneic MSCs likely represents a major challenge. Disclosure of potential conflicts of interest is found at the end of this article.

Abstract We recently showed that intravenous infusion of mouse or human, fetal or adult lung cells following conditioning of recipient mice leads to lung chimerism within alveolar and bronchiolar lineages, in distinct ’patches’ containing both epithelial and endothelial cells. We show here, using R26R-Confetti mice as donors, that these multi-lineage patches are derived from a single lung progenitor. FACS of adult mouse lung cells revealed that the putative patch-forming progenitors co-express the endothelial marker CD31 (PECAM-1) and the epithelial marker CD326 (EPCAM). Transplantation of lung cells from transgenic Cre/lox mice expressing nuclear GFP under the VEcad promoter (VEcad-Cre-nTnG), led to GFP+ patches comprising both GFP+ endothelial and epithelial cells in vivo, and in ex-vivo culture of CD326+CD31+ progenitors. Single cell RNA sequencing of CD326+CD31+ lung cells revealed a subpopulation expressing canonical epithelial and endothelial genes. Such double positive GFP+NKX2.1+SOX17+ cells were also detected by immunohistological staining in lungs of VEcad-Cre-nTnG (expressing nuclear GFP) mice in proximity to blood vessels. These findings provide new insights on lung progenitors and lung development and suggest a potential novel approach for lung regeneration. Summary We show in the present study, that multi-lineage regenerative patches in our transplantation model are derived from a single lung progenitor, co-expressing the endothelial marker CD31 and the epithelial marker CD326. These findings provide new insights on lung progenitors and lung development.