Abstract An elusive goal in transplanting organs across histocompatibility barriers has been the induction of specific tolerance to avoid graft rejection. A considerable body of evidence exists that the thymus produces regulatory T cells that suppress the response of other T cells to antigenic stimulation. We report that TGF-β can induce certain CD4+ T cells in the naive (CD45RA+RO−) fraction in human peripheral blood to develop powerful, contact-dependent suppressive activity that is not antagonized by anti-TGF-β or anti-IL-10 mAbs. The costimulatory effects of TGF-β on naive CD4+ T cells up-regulated CD25 and CTLA-4 expression, increased their transition to the activated phenotype, but decreased activation-induced apoptosis. Suppressive activity was concentrated in the CD25+ fraction. These CD4+CD25+ regulatory cells prevented CD8+ T cells from proliferating in response to alloantigens and from becoming cytotoxic effector cells. Moreover, these regulatory cells exerted their suppressive activities in remarkably low numbers and maintained these effects even after they are expanded. Once activated, their suppressive properties were Ag nonspecific. Although <1% of naive CD4+ T cells expressed CD25, depletion of this subset before priming with TGF-β markedly decreased the generation of suppressive activity. This finding suggests that CD4+CD25+ regulatory T cells induced ex vivo are the progeny of thymus-derived regulatory T cells bearing a similar phenotype. The adoptive transfer of these regulatory T cells generated and expanded ex vivo has the potential to prevent rejection of allogeneic organ grafts.

Abstract Previously we reported that TGF-β has an important role in the generation and expansion of human “professional” CD4+CD25+ regulatory T cells in the periphery that have a cytokine-independent mechanism of action. In this study we used low-dose staphylococcal enterotoxin to induce T cell-dependent Ab production. We report that TGF-β induces activated CD4+CD25− T cells to become Th3 suppressor cells. While stimulating CD4+ cells with TGF-β modestly increased expression of CD25 and intracellular CTLA-4 in primary cultures, upon secondary stimulation without TGF-β the total number and those expressing these markers dramatically increased. This expansion was due to both increased proliferation and protection of these cells from activation-induced apoptosis. Moreover, adding as few as 1% of these TGF-β-primed CD4+ T cells to fresh CD4+ cells and B cells markedly suppressed IgG production. The inhibitory effect was mediated by TGF-β and was also partially contact dependent. Increased TGF-β production was associated with a decreased production of IFN-γ and IL-10. Depletion studies revealed that the precursors of these TGF-β-producing CD4+ suppressor cells were CD25 negative. These studies provide evidence that CD4+CD25+ regulatory cells in human blood consist of at least two subsets that have TGF-β-dependent and independent mechanisms of action. TGF-β has an essential role in the generation of both of these T suppressor cell subsets from peripheral T cells. The ability to induce CD4+ and CD8+ cells to become regulatory cells ex vivo has the potential to be useful in the treatment of autoimmune diseases and to prevent transplant rejection.