Expansion of regulatory T cells as a means of tolerance induction in treatment oftype 1 diabetes

University Of Illinois At Chicago, Chicago IL

Investigators

Linked publications, trials & patents

Abstract

Abstract.  Type  1  diabetes  mellitus  (T1DM)  is  a  chronic  autoimmune  disease  caused  by  the  T-­cell  mediated  destruction of the pancreatic insulin-­producing b?-­cells (1, 2). Current standard of treatment is limited to life-­long  insulin  therapy  (1,  2).  In  previous  studies,  we  have  reported  the  treatment  of  mice  with  granulocyte  macrophage  colony-­stimulating  factor  (GM-­CSF)  prevented  the  development  of  T1DM  in  non-­obese  diabetic  (NOD)  mice  through  the  mobilization  of  a  specific  subset  of  dendritic  cells  (DCs)  that  could  stimulate  the  expansion  of  regulatory  T  cells  (Tregs)  in  vivo  (11,  12).  Similarly,  DCs  generated  from  bone  marrow  (BM)  precursor  cells  cultured  with  GM-­CSF  (G-­BMDCs)  were  capable  of  expanding  Tregs  ex  vivo  in  a  contact-­ dependent  manner,  independent  of  TCR  activation  (13).  Furthermore,  we  determined  OX40L  was  one  of  the  critical surface bound molecules on G-­BMDCs that facilitated this phenomenon of Treg expansion suggesting  OX40L+  DCs  may  play  a  role  in  physiological  Treg  homeostasis  (13).  The  aims  of  this  research  project  is  to  define this OX40L+ tolerogenic DC subset induced by GM-­CSF ex vivo, identify the physiological counterpart in  vivo,  confirm  the  functionally  suppressive  capacity  of  DC-­expanded  Tregs,  and  determine  the  therapeutic  potential  of  tolerogenic  DCs  in  the  treatment  of  T1DM.  CD11c+OX40L+G-­BMDCs  will  be  generated  ex  vivo  from  bone-­marrow  precursor  cells  isolated  from  NOD  mice  and  characterized  for  the  expression  of  various  subset-­specific DC surface markers, chemokine receptors, and lineage specific markers. Subsequently, NOD  mice  treated  with  GM-­CSF  will  be  analyzed  for  tissue  compartmentalization  of  OX40L+CD11c+  DCs,  and  this  specific DC subset will also be analyzed for the various surface markers as stated in the previous experiment.  Furthermore, we will also isolate OX40L+CD11c+ DCs from GM-­CSF treated NOD mice and assess the degree  of  DC-­stimulated  Treg  expansion.  We  will  assess  the  suppressive  function  of  the  DC-­expanded  Tregs  by  analyzing  various  markers  highly  implicated  in  Treg  suppressive  function  and  performing  Treg  suppressive  assays to unequivocally confirm the immunoregulatory function of these DC-­expanded Tregs. Once we have  established  and  identified  a  distinct  subset  of  tolerogenic  DCs  ex  vivo  and  in  vivo,  OX40L+CD11c+G-­BMDCs  generated  ex  vivo  will  be  adoptively  transferred  into  pre-­diabetic  NOD  mice  and  T1DM  suppression  will  be  monitored to confirm the tolerogenic phenotype of these OX40L+CD11c+G-­BMDCs. Lymphocytes from treated  NOD mice will be analyzed for Treg expression and cytokine secretion to further elucidate T1DM suppression  is  mediated  through  DC-­induced  expansion  of  functionally  suppressive  Tregs.  Additionally,  Tregs  will  be  isolated  from  OX40L+CD11c+G-­BMDCs  recipients  and  will  be  further  tested  for  the  ability  to  suppress  the  manifestation  of  T1DM  by  CD4+  T-­cell  co-­transfer  to  histocompatible,  immunodeficient  NOD.scid  mice.  The  valuable  knowledge  gained  from  these  experiments  will  provide  new  insights  that  could  lead  to  the  development of more effective therapeutic strategies of expanding Tregs in vivo in the treatment of T1DM.