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As technology is increasingly used in mobile settings, energy and battery management is becoming a part of everyday life. Many have experienced how quickly a battery can be depleted in a smartphone, laptop or electric cars, sometimes causing much distress. An important question is how we can understand and work with energy as a factor in interaction design to enable better experiences for end-users. Through design-oriented research, I have worked with the specific case of electric cars, which is currently a domain where people struggle in terms of energy management. The main issue in this use case is that current driving range estimates cause distrust and anxiety among drivers. Through sketches, prototypes and studies, I investigated causes as well as possible remedies to this situation. My conclusion is that instead of providing black-boxed predictions, in-car interfaces should expose the logics of estimates so that drivers know how their own actions in e.g. driving style, climate control, and other equipment, affects energy use. Revealing such energy mechanisms will not only empower the driver, it will also acknowledge the impact of variables that cannot be predicted automatically. In this work, understanding the dynamic aspects of energy has emerged as central to interaction with systems. This points to a need to design energy sensitive interactions - focusing on supporting users to find the right balance between energy use and the experiential values sought for. To ease design of energy sensitive interactions, energy use is divided into three different categories with accompanying ideals. These are exergy (always needed to achieve the required interaction), intergy (controllable and changing over time and use, needs to be addressed in design), and anergy (always waste that needs to be reduced). This articulation highlights aspects of energy that are specific to interaction design, and possible aspects to expose to allow more energy-efficient interactions in use. / I takt med att vi använder alltmer teknik i mobila sammanhang blir energi- och batterihantering en allt större del av vår vardag. Många har erfarenheter av de besvär som ett plötsligt urladdat batteri i en mobiltelefon, laptop eller elbil kan orsaka. En central fråga för att uppnå bättre användarupplevelser är hur vi kan förstå och arbeta med energi som en faktor i design av interaktion med mobil teknik. Genom designdriven forskning har jag arbetat specifikt med interaktionen i elbilar, en situation där många brottas med just hantering och förståelse av begränsad energi. En specifik utmaning i denna kontext är den misstro som många upplever kring existerande system för räckviddsberäkning. Genom skisser, prototyper och användarstudier har jag undersökt orsaker och praktiska lösningar på detta problem. Min slutsats är att bilens gränssnitt bör exponera den inre logik som beräkningarna bygger på, så att föraren förstår hur egna handlingar, såsom körsätt och användning av t ex kupévärmare, påverkar energiförbrukning och räckvidd. Detta leder till ökad upplevelse av kontroll för föraren, och samtidigt till mer tillförlitliga beräkningar då det tar hänsyn till variabler som inte kan förutsägas automatiskt. I arbetet har dynamiska aspekter av energi framträtt som centralt i användning av interaktiva system. Detta pekar på behovet av att designa energikänsliga interaktioner, som hjälper användaren att förstå balansen mellan energiåtgång och bruksvärde. För att stödja design av energikänsliga interaktioner artikuleras tre kategorier av energianvändning i interaktiva system. Dessa är exergi (behövs för att uppnå tänkt interaktion), intergi (kontrollerbar och föränderlig över tid och användning, måste adresseras med design), och anergi (är alltid ett slöseri som behöver reduceras). Denna artikulation belyser specifikt de aspekter av energiförbrukningen som varierar genom användning, och som skulle kunna exponeras för mer energieffektiv interaktion med ny teknik. / <p>QC 20160429</p>

In dieser Arbeit wurde die Induktion spezifischer, immunologischer T-Zelltoleranz als therapeutische Strategie bei Autoimmunerkrankungen im Mausmodell untersucht. Da davon ausgegangen werden muss, dass viele der Autoimmunkrankheiten durch T-Zellen vermittelt sind, ist die Induktion spezifischer T-Zelltoleranz eine besonders interessante Therapiestrategie. Spezifische T-Zelltoleranz kann mittels Injektion des entsprechenden Peptidantigens induziert werden. Insgesamt sind zur Induktion einer solchen Toleranz, zumindest beim Menschen, relativ hohe Dosen an Peptidantigen notwendig. Die Produktion dieser Peptidantigene ist teuer. Bei unvorsichtiger Gabe kann es zur Anaphylaxie kommen. Es sollte also von Vorteil sein, die zu applizierende Menge an Peptid möglichst gering, dabei aber effizient zu halten. Vermutlich werden Antigene in Form von Peptiden schnell von unspezifischen Peptidasen und Proteasen in nicht-immunogene Fragmente gespalten und ausgeschieden, was wiederum eine hohe Dosierung erforderlich macht. Im Anfang der vorliegenden Arbeit stand die Hypothese, dass eine Stabilisierung des zu applizierenden Antigens zum Schutz vor Fragmentierung (und damit Wirkungsverlust) eine geeignete Methode sein könnte, Toleranzinduktion effektiver bzw. kostengünstiger zu gestalten. Bezüglich einer Stabilisierung von Peptiden zeigte sich, dass Peptide, welche aus rechtsdrehenden (D-)Aminosäuren zusammengesetzt sind, nur verzögert durch Proteasen/Peptidasen abgebaut werden. Wir setzten deshalb in dieser Arbeit D-Aninosäuren-substituierte Peptid-Varianten des Ovalbumin323-339-Peptidepitops (OVA323-339) ein und betrachteten die Wirkung dieser Peptide in vitro sowie in vivo auf spezifische DO11.10 T-Zellen. Basierend auf dem Peptidantigen OVA323-339, wurde zunächst ein minimales Epitop definiert, welches bei etwa gleicher Potenz um 6 Aminosäuren verkürzt werden konnte. Anschließend wurde eine Substitutionsanalyse durchgeführt, in der die ursprüngliche Aminosäuresequenz durch Austausch einiger L-Aminosäuren mittels D-Aminosäuren verändert wurde. Diese neu synthetisierten Peptide wurden zunächst auf ihre Fähigkeit überprüft, die OVA323-339 spezifischen DO11.10 T-Zellen in vitro zu aktivieren. Parallel konnte gezeigt werden, dass diese synthetisierten Peptidepitope in vitro eine deutlich verlängerte Serumhalbwertszeit aufwiesen. Im Weiteren wurde versucht, durch systemische Injektion von 300µg D-Peptid-Varianten in BABLB/c Mäusen T-Zelltoleranz zu induzieren. Die ex vivo restimulierten Lymphknoten-Zellen dieser Mäuse präsentierten je nach appliziertem Peptid eine reduzierte Proliferationsbereitschaft und IL-2 Sekretion. Die hier induzierte Toleranz konnte bis zu 60 Tagen post injectionem sowohl für das OVA323-339 als auch für einige der eingesetzten D-Peptide nachgewiesen werden. Auch nach Reduktion der Peptiddosis auf nur 100µg/Maus, waren die verkürzten und D-Aminosäuren-substituierten Peptide immer noch in der Lage sicher Toleranz zu induzieren. Die induzierte Toleranz durch D-Peptide war dabei der durch das Ausgangspeptid OVA323-339 induzierten Toleranz vergleichbar stark. Mit der Hilfe eines Transfermodells in unmanipulierte Mäuse, wurde das Verhalten der spezifischen T-Zellpopulation in vivo beobachtet. Durch den Transfer konnten in den Empfängermäusen (Balb/c) definierte T-Zellpopulationen bekannter Größe erzeugt werden. Mit dem Antikörper KJ1-26.1, der spezifisch den DO11.10-T-Zellrezeptor erkennt, konnten die transferierten Zellen in Geweben der Empfängermaus per FACS-Analyse nachgewiesen und deren Verhalten ex vivo studiert werden. Die intravenöse Injektion der serumstabilisierten Peptidanaloge führte in den transferierten Mäusen je nach Peptid zu einer funktionellen Nichtreaktivität (Anergie) als auch zur Deletion der für das Ausgangs(L-)Peptid spezifischen DO11.10 T-Zellen. In den oben genannten Versuchen ergaben sich Hinweise dafür, dass die D-Peptide ebenso effektiv sind wie das wesentlich längere Ausgangspeptid OVA323-339. Zukünftige Experimente werden weitere Aufschlüsse über einen möglichen Vorteil des Einsatzes von D-Peptiden in der Toleranzinduktion erbringen. / Induction of antigen-specific peripheral T cell tolerance in autoimmune diseases is an interesting therapeutically strategy. It can be induced by systemic injection of high-dose antigen. Investigations in induction of peripheral T cell tolerance in autoimmune mouse models revealed promising results. But it was also shown that the induced T cell tolerance spontaneously reverses after a period of time. This is probably due to a short in vivo half-life of the administrated peptide antigens. Since durable tolerance is required for this strategy to be of therapeutic value the administrated antigen-dose has to be of a very high and has to be injected repeatedly, and therefore bears an increased risk of anaphylactic reactions or exacerbation of the autoimmune disease. Because of these restrictions and also the high costs of peptide-production and purification, it is not surprising that this therapy didn t really find its way in to the clinical practice. The discovery that Peptides assembled partly or totally from D-amino acids are much more stable to proteolysis then natural L-peptides and therefore show an increased stability, lead to a wide interest of pharmacologists and immunologists. In former investigations it was shown that D-peptides used as vaccines elicited high levels of neutralizing antibodies so that there is no doubt about their immunogenic potency in vivo. It is also known that a single T cell receptor recognizes a wide range of peptide analogues that closely mimic the natural antigen. These observations led to our hypothesis, that the induction of peripheral T cell tolerance by systemic administration of D-Peptide substituted antigen variants should be possible and could be much more effective than the induction by the wild-type L-peptide. To verify our hypothesis we have chosen the well known OVA323-339 antigen which is recognized by T cells through the presentation in the I-Ad context. In a first step we performed a truncation analysis of OVA323-339 to identify a minimal epitope in it. We were able to demonstrate that the sequence OVA327-337 is as well potent as the original and 6 amino acids longer OVA323-339 sequence. The potency of new defined epitopes was tested by stimulating the OVA323-339 -specific DO11.10 T cells in vitro. In a stepwise performed substitution analysis we attempted to insert some D-amino acids in this novel peptide epitope. The DO11.10 cells only tolerated a few D-amino acid substitutions into the original sequence with the effect of now showing reduced proliferation. Performing an analysis of their half-life in vitro we identified two peptides as interesting candidates for the in vivo tolerance induction experiments. In the in vivo part of this work we induced peripheral tolerance by injecting the novel peptides into BALB/c mice. To monitor the behaviour of the tolerated T cells we also performed adoptive transfer experiments by transferring DO11.10 cells into naive BALB/c mice. With the help of the KJ26-1 antibody which specifically recognizes the DO11.10 T cell receptor it became possible to detect the transferred T cells ex vivo. Our results demonstrate that induction of peripheral T cell tolerance through injection of D-peptides is possible and long lasting (up to 60 days). Even with a dose reduction we found a stable T cell tolerance under ex vivo restimulation with the original peptide. Summarizing we were able to show that D-peptides are at least as effective as the natural occurring L-peptides inducing tolerance. Much more, the transfer experiments revealed that the kind of induced T cell tolerance (i.e. anergy and/or deletion through activation induced cell death) is antigen dependent and probably differs due to the agonistic potency of the given antigen.

Le potentiel régulateur des lymphocytes B (LB), largement associé avec la production d’interleukine-10 (IL-10), a été mis en évidence dans des modèles murins de pathologies spécifiques d’Ag. Les cellules B transitionnelles (Tr.) CD24fortes CD38fortes ont été décrites comme régulatrices, au travers de la production d’IL-10, de l’inhibition de la prolifération T, ainsi que de la suppression de la réponse inflammatoire des cellules T. Les LB transitionnels représentent un stade de développement central dans la maturation des cellules B, en faisant le lien entre les cellules immatures de la moelle osseuse et celles matures situées dans les organes lymphoïdes secondaires. Dans une première étude, nous montrons que cette population est hétérogène, et composée de LB Tr. de type 1 (T1), T2, T3 et Tr. CD27+. Les LB T3 anergiques semblent jouer un rôle dans la tolérance périphérique en limitant la prolifération des lymphocytes T (LT) CD4+, tandis que les LB Tr. CD27+ IL-10+ nouvellement décrits inhibent la différenciation des LT CD4+ en cellules productrices d’IFN-γ et de TNF-α. Notons que les LB T1 et Tr. CD27+ se différencient rapidement en cellules productrices d’Ac suite à la reconnaissance de signaux de l’immunité innée. La production d’IL-10 est en partie dépendante des signaux perçus, provenant du microenvironnement. Nous avons décrit dans un second travail que les LB s’adaptent aux cellules avec lesquelles ils sont cultivés. En effet, les cellules B régulent spécifiquement les LT CD4+ mémoires (et non naïfs), en limitant leur prolifération avant d’induire une mort cellulaire. Ces caractéristiques fonctionnelles pourraient être associées avec une modification du programme transcriptionnel, permise par la plasticité des cellules B, qui se polarisent en LB régulateurs (Breg) de façon ciblée. L’expression des gènes PRDM1 et IL10 serait associée avec une signature Breg spécifique en culture mixte autologue, en opposition avec celle des gènes NFκB1 et BCL6. La transplantation rénale est un excellent modèle physiopathologique, pour étudier l’importance de certaines populations de LB dans la tolérance immunologique. L’étude BHL (B lymphocytes in humoral rejection and alloimmunisation) nous a permis de confirmer que les LB Tr. ont probablement un rôle important dans cette tolérance du greffon. La présence d’anticorps spécifiques du donneur (DSA) semble limiter l’émergence des LB Tr., même si le pourcentage de cellules B CD24fortes CD38fortes n’est a priori pas associé avec la capacité du compartiment lymphocytaire B à réguler la prolifération des cellules T des patients alloimmunisés. / Regulatory B cells (Breg) were first reported to be interleukine-10 (IL-10) producing B cells in mice. The almost concurrent discovery of Breg cells drew interest toward potential links with transitional B cells because of phenotypic and functional similarities. In addition with IL-10 production, CD24high CD38high transitional B cells limit the proliferation of T cells and the polarization of CD4+ T cells into Th1 cells. Transitional B cells represent a central developmental stage in B-cell maturation, linking generation in the bone marrow with differentiation in periphery. In a first study, we reveal for the first time that human transitional B cells encompass not only transitional type 1 and type 2 B cells, but also distinct anergic type 3 B cells, as well as IL-10-producing CD27+ transitional B cells. Interestingly, the latter two subsets differentially regulate CD4+ T-cell proliferation and polarization toward Th1 effector cells. Additional experiments showed that type 1 and CD27+ transitional B cells are capable to differentiate into antibody secreting cells after toll-like receptor 9 engagement. In a second work, we wanted to explore the ability of B cells to target T-cell populations. We demonstrate that B cells can be suppressive cells. B cells are capable to target CD4+ memory T-cell, limiting the proliferation and inducing the death of this T-cell population. At the opposite, B cells seem to be effector of CD4+ naïve T-cell functions. These properties are probably associated with a specific transcriptional program. Thus, we observed that suppressive B cells overexpress PRDM1 and IL10, whereas effector B cells preferentially express BCL6 and NFκB1 in in vitro mixed culture. In the last part, we worked on B-cell phenotype and functions in transplanted patients. BHL (B lymphocytes in humoral rejection and alloimmunisation) is a clinical study that aims to better understand the role of B cells in the alloimmunisation and the chronic rejection occurring after renal transplantation. Donor specific antibodies (DSA) seem to limit the expansion of transitional B cells, which are probably not associated with the ability of B cells to regulate T-cell proliferation in DSA+ patients.

The prevalence of diabetes is approaching epidemic proportions worldwide. There is currently no cure for type 1 diabetes, and successful treatment requires constant monitoring of blood sugars and use of exogenous insulin to prevent hyperglycemia. Diabetes will be curable when pancreatic β-islet cells can be transplanted into diabetes patients without requiring long-term immunosuppression. This will require learning more about the induction of functional tolerance, a state that maintains the competence of the immune system to most antigens but protects graft-specific antigens from immune rejection, permitting transplantation. One known mechanism of peripheral tolerance is T cell anergy, a phenotype of hypo-reponsiveness in CD4+ T cells. The focus of this thesis is a description of factors shown to be specific to the induction and maintenance of T cell anergy, whose loss reverses the anergic phenotype, restoring the ability of the cells to proliferate in response to antigen. The first of these is Egr-2, a zinc-finger transcription factor, whose presence is required for the induction of anergy induced in T cell clones by TCR stimulation in the absence of costimulation. Egr-2 is shown to be important to anergy induction but not anergy maintenance. In contrast, a negative costimulation receptor, PD-1, is shown to be necessary for the maintenance of anergy. It is possible that learning more about the genetic factors that orchestrate T cell anergy will prove useful in the development of tolerance-based protocols for organ and tissue transplantation without the use of long-term immunosuppression.