PD-1 is an immunoinhibitory receptor expressed by activated T cells, B cells, and myeloid cells. Mice deficient in PD-1 exhibit a breakdown of peripheral tolerance and demonstrate multiple autoimmune features. We report here that the ligand of PD-1 (PD-L1) is a member of the B7 gene family. Engagement of PD-1 by PD-L1 leads to the inhibition of T cell receptor–mediated lymphocyte proliferation and cytokine secretion. In addition, PD-1 signaling can inhibit at least suboptimal levels of CD28-mediated costimulation. PD-L1 is expressed by antigen-presenting cells, including human peripheral blood monocytes stimulated with interferon γ, and activated human and murine dendritic cells. In addition, PD-L1 is expressed in nonlymphoid tissues such as heart and lung. The relative levels of inhibitory PD-L1 and costimulatory B7-1/B7-2 signals on antigen-presenting cells may determine the extent of T cell activation and consequently the threshold between tolerance and autoimmunity. PD-L1 expression on nonlymphoid tissues and its potential interaction with PD-1 may subsequently determine the extent of immune responses at sites of inflammation.

Abstract Interactions between CD8 + T cells and endothelial cells are important in both protective and pathologic immune responses. Endothelial cells regulate the recruitment of CD8 + Tcells into tissues, and the activation of CD8 + T cells by antigen presentation and costimulatory signals. PD‐L1 and PD‐L2 are recently described B7‐family molecules which bind to PD‐1 on activated lymphocytes and down‐regulate T cell activation. We found that PD‐L1 is expressed on interferon‐γ stimulated cultured human and mouse endothelial cells, while PD‐L2 was found on stimulated human but not mouse endothelial cells. Expression was further up‐regulated by TNF‐α. Antibody blockade of endothelial cell PD‐L1 and PD‐L2 enhanced endothelial cell costimulation of PHA‐activated human CD8 + T cells. Antibody blockade of mouse endothelial cell PD‐L1 enhanced both IFN‐γ secretion and cytolytic activity of CD8 + T cells in response to endothelial cellantigen presentation. These results show that IFN‐γ activated endothelial cells can inhibit T cell activation via expression of the immunoinhibitory PD‐L1 and PD‐L2 molecules. Endothelial expression of PD‐ligands would allow activation and extravasation of T cells without excessive vessel damage. Our findings highlight a potentially important pathway by which endothelial cells down‐regulate CD8 + T cell‐mediated immune responses.

Abstract The inducible costimulatory (ICOS) molecule is expressed by activated T cells and has homology to CD28 and CD152. ICOS binds B7h, a molecule expressed by APC with homology to CD80 and CD86. To investigate regulation of ICOS expression and its role in Th responses we developed anti-mouse ICOS mAbs and ICOS-Ig fusion protein. Little ICOS is expressed by freshly isolated mouse T cells, but ICOS is rapidly up-regulated on most CD4+ and CD8+ T cells following stimulation of the TCR. Strikingly, ICOS up-regulation is significantly reduced in the absence of CD80 and CD86 and can be restored by CD28 stimulation, suggesting that CD28-CD80/CD86 interactions may optimize ICOS expression. Interestingly, TCR-transgenic T cells differentiated into Th2 expressed significantly more ICOS than cells differentiated into Th1. We used two methods to investigate the role of ICOS in activation of CD4+ T cells. First, CD4+ cells were stimulated with beads coated with anti-CD3 and either B7h-Ig fusion protein or control Ig fusion protein. ICOS stimulation enhanced proliferation of CD4+ cells and production of IFN-γ, IL-4, and IL-10, but not IL-2. Second, TCR-transgenic CD4+ T cells were stimulated with peptide and APC in the presence of ICOS-Ig or control Ig. When the ICOS:B7h interaction was blocked by ICOS-Ig, CD4+ T cells produced more IFN-γ and less IL-4 and IL-10 than CD4+ cells differentiated with control Ig. These results demonstrate that ICOS stimulation is important in T cell activation and that ICOS may have a particularly important role in development of Th2 cells.