An improved understanding of the anti-tumor CD8+ T cell response after checkpoint blockade would enable more informed and effective therapeutic strategies. Here we examined the dynamics of the effector response of CD8+ tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) after checkpoint blockade therapy. Bulk and single-cell RNA profiles of CD8+ TILs after combined Tim-3+PD-1 blockade in preclinical models revealed significant changes in the transcriptional profile of PD-1− TILs. These cells could be divided into subsets bearing characterstics of naive-, effector-, and memory-precursor-like cells. Effector- and memory-precursor-like TILs contained tumor-antigen-specific cells, exhibited proliferative and effector capacity, and expanded in response to different checkpoint blockade therapies across different tumor models. The memory-precursor-like subset shared features with CD8+ T cells associated with response to checkpoint blockade in patients and was compromised in the absence of Tcf7. Expression of Tcf7/Tcf1 was requisite for the efficacy of diverse immunotherapies, highlighting the importance of this transcriptional regulator in the development of effective CD8+ T cell responses upon immunotherapy.

Th17 cells play a critical role in host defense against extracellular pathogens and tissue homeostasis but can induce autoimmunity. The mechanisms implicated in balancing “pathogenic” and “non-pathogenic” Th17 cell states remain largely unknown. We used single-cell RNA-seq to identify CD5L/AIM as a regulator expressed in non-pathogenic, but not in pathogenic Th17 cells. Although CD5L does not affect Th17 differentiation, it is a functional switch that regulates the pathogenicity of Th17 cells. Loss of CD5L converts non-pathogenic Th17 cells into pathogenic cells that induce autoimmunity. CD5L mediates this effect by modulating the intracellular lipidome, altering fatty acid composition and restricting cholesterol biosynthesis and, thus, ligand availability for Rorγt, the master transcription factor of Th17 cells. Our study identifies CD5L as a critical regulator of the Th17 cell functional state and highlights the importance of lipid metabolism in balancing immune protection and disease induced by T cells.

ABSTRACT Lineage tracing using genetically engineered mouse models is an essential tool for investigating cell-fate decisions of progenitor cells and biology of mature cell types, with relevance to physiology and disease progression. To study disease development, an inventory of an organ’s cell types and understanding of physiologic function is paramount. Here, we performed single-cell RNA sequencing to examine heterogeneity of murine pancreatic duct cells, pancreatobiliary cells, and intrapancreatic bile duct cells. We describe an epithelial-mesenchymal transitory axis in our three pancreatic duct subpopulations and identify SPP1 as a regulator of this fate decision as well as human duct cell de-differentiation. Our results further identify functional heterogeneity within pancreatic duct subpopulations by elucidating a role for Geminin in accumulation of DNA damage in the setting of chronic pancreatitis. Our findings implicate diverse functional roles for subpopulations of pancreatic duct cells in maintenance of duct cell identity and disease progression and establish a comprehensive road map of murine pancreatic duct cell, pancreatobiliary cell, and intrapancreatic bile duct cell homeostasis. SIGNIFICANCE Murine models are extensively used for pancreatic lineage tracing experiments and investigation of pancreatic disease progression. Here, we describe the transcriptome of murine pancreatic duct cells, intrapancreatic bile duct cells, and pancreatobiliary cells at single cell resolution. Our analysis defines novel heterogeneity within the pancreatic ductal tree and supports the paradigm that more than one population of pancreatic duct cells harbors progenitor capacity. We identify and validate unique functional properties of subpopulations of pancreatic duct cells including an epithelial-mesenchymal transcriptomic axis and roles in chronic pancreatic inflammation.

Summary The cytokine receptor IL-23R plays a fundamental role in inflammation and autoimmunity. However, several observations have been difficult to reconcile under the assumption that only Th17 cells critically depend on IL-23 to acquire a pathogenic phenotype. Here, we report that Th1 cells differentiated in vitro with IL-12 + IL-21 show similar levels of IL-23R expression as in pathogenic Th17 cells. We demonstrate that IL-23R is required for Th1 cells to acquire a highly colitogenic phenotype. scRNAseq analysis of intestinal T cells enabled us to identify novel regulators induced by IL-23R-signaling in Th1 cells which differed from those expressed in Th17 cells. The perturbation of one of these regulators (CD160) in Th1 cells inhibited induction of colitis. In this process, we were able to uncouple IL-23R as a purely Th17 cell-specific factor and implicate IL-23R signaling as a pathogenic driver of Th1 cell-mediated tissue inflammation and disease.

Mechanical and thermal stimuli acting on the skin are detected by morphologically and physiologically distinct sensory neurons of the dorsal root ganglia (DRG). Achieving a holistic view of how this diverse neuronal population relays sensory information from the skin to the central nervous system (CNS) has been challenging with existing tools. Here, we used transcriptomic datasets of the mouse DRG to guide development and curation of a genetic toolkit to interrogate transcriptionally defined DRG neuron subtypes. Morphological analysis revealed unique cutaneous axon arborization areas and branching patterns of each subtype. Physiological analysis showed that subtypes exhibit distinct thresholds and ranges of responses to mechanical and/or thermal stimuli. The somatosensory neuron toolbox thus enables comprehensive phenotyping of most principal sensory neuron subtypes. Moreover, our findings support a population coding scheme in which the activation thresholds of morphologically and physiologically distinct cutaneous DRG neuron subtypes tile multiple dimensions of stimulus space.