Abstract Increased levels of peripheral cytokines have been previously associated with depression in preclinical and clinical research. Although the precise nature of peripheral immune dysfunction in depression remains unclear, evidence from animal studies points towards a dysregulated response of peripheral leukocytes as a risk factor for stress susceptibility. This study examined dynamic release of inflammatory blood factors from peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in depressed patients and associations with neural and behavioral measures of reward processing. Thirty unmedicated patients meeting criteria for unipolar depressive disorder and 21 healthy control volunteers were enrolled. PBMCs were isolated from whole blood and stimulated ex vivo with lipopolysaccharide (LPS). Olink multiplex assay was used to analyze a large panel of inflammatory proteins. Participants completed functional magnetic resonance imaging with an incentive flanker task to probe neural responses to reward anticipation, as well as clinical measures of anhedonia and pleasure including the Temporal Experience of Pleasure Scale (TEPS) and the Snaith-Hamilton Pleasure Scale (SHAPS). LPS stimulation revealed larger increases in immune factors in depressed compared to healthy subjects using an aggregate immune score ( t 49 = 2.83, p = 0.007). Higher peripheral immune score was associated with reduced neural responses to reward anticipation within the ventral striatum (VS) ( r = −0.39, p = 0.01), and with reduced anticipation of pleasure as measured with the TEPS anticipatory sub-score ( r = −0.318, p = 0.023). Our study provides new evidence suggesting that dynamic hyper-reactivity of peripheral leukocytes in depressed patients is associated with blunted activation of the brain reward system and lower subjective anticipation of pleasure.

Abstract Psychosocial stress has profound effects on the body, including the immune system and the brain 1,2 . Although a large number of pre-clinical and clinical studies have linked peripheral immune system alterations to stress-related disorders such as major depressive disorder (MDD) 3 , the underlying mechanisms are not well understood. Here we show that expression of a circulating myeloid cell-specific proteinase, matrix metalloproteinase 8 (MMP8), is increased in the serum of humans with MDD as well as in stress-susceptible mice following chronic social defeat stress (CSDS). In mice, we show that this increase leads to alterations in extracellular space and neurophysiological changes in the nucleus accumbens (NAc), as well as altered social behaviour. Using a combination of mass cytometry and single-cell RNA sequencing, we performed high-dimensional phenotyping of immune cells in circulation and in the brain and demonstrate that peripheral monocytes are strongly affected by stress. In stress-susceptible mice, both circulating monocytes and monocytes that traffic to the brain showed increased Mmp8 expression following chronic social defeat stress. We further demonstrate that circulating MMP8 directly infiltrates the NAc parenchyma and controls the ultrastructure of the extracellular space. Depleting MMP8 prevented stress-induced social avoidance behaviour and alterations in NAc neurophysiology and extracellular space. Collectively, these data establish a mechanism by which peripheral immune factors can affect central nervous system function and behaviour in the context of stress. Targeting specific peripheral immune cell-derived matrix metalloproteinases could constitute novel therapeutic targets for stress-related neuropsychiatric disorders.

ABSTRACT Here, we leveraged a large neoadjuvant PD-1 blockade trial in patients with hepatocellular carcinoma (HCC) to search for correlates of response to immune checkpoint blockade (ICB) within T cell-rich tumors. We show that ICB response correlated with the clonal expansion of intratumoral CXCL13 + CH25H + IL-21 + PD-1 + CD4 T helper cells (CXCL13 + Th) and Granzyme K + PD-1 + effector-like CD8 T cells, whereas terminally exhausted CD39 hi TOX hi PD-1 hi CD8 T cells dominated in non-responders. Strikingly, most T cell receptor (TCR) clones that expanded post-treatment were found in pre-treatment biopsies. Notably, PD-1 + TCF-1 + progenitor-like CD8 T cells were present in tumors of responders and non-responders and shared clones mainly with effector-like cells in responders or terminally differentiated cells in non-responders, suggesting that local CD8 T cell differentiation occurs upon ICB. We found that these progenitor CD8 T cells interact with CXCL13 + Th cells within cellular triads around dendritic cells enriched in maturation and regulatory molecules, or “mregDC”. Receptor-ligand analysis revealed unique interactions within these triads that may promote the differentiation of progenitor CD8 T cells into effector-like cells upon ICB. These results suggest that discrete intratumoral niches that include mregDC and CXCL13 + Th cells control the differentiation of tumor-specific progenitor CD8 T cell clones in patients treated with ICB.

Abstract Cosmological first order phase transitions are typically associated with physics beyond the Standard Model, and thus of great theoretical and observational interest. Models of phase transitions where the energy is mostly converted to dark radiation can be constrained through limits on the dark radiation energy density (parameterized by Δ N eff ). However, the current constraint (Δ N eff < 0.3) assumes the perturbations are adiabatic. We point out that a broad class of non-thermal first order phase transitions that start during inflation but do not complete until after reheating leave a distinct imprint in the scalar field from bubble nucleation. Dark radiation inherits the perturbation from the scalar field when the phase transition completes, leading to large-scale isocurvature that would be observable in the CMB. We perform a detailed calculation of the isocurvature power spectrum and derive constraints on Δ N eff based on CMB+BAO data. For a reheating temperature of T rh and a nucleation temperature T * , the constraint is approximately Δ N eff ≲ 10 -5 ( T * / T rh ) -4 , which can be much stronger than the adiabatic result. We also point out that since perturbations of dark radiation have a non-Gaussian origin, searches for non-Gaussianity in the CMB could place a stringent bound on Δ N eff as well.

Protein Kinase Membrane Associated Tyrosine/Threonine 1 (PKMYT1) is an understudied member of the serine/threonine protein kinase family. PKMYT1 is listed as a dark kinase according to the Illuminating the Druggable Genome (IDG) target development level classification. Using a combination of bioinformatics tools that we developed, we predict that targeting PKMYT1 is potentially beneficial for treating kidney cancer.

Atherosclerosis is driven by multifaceted contributions of the immune system within the circulation and at vascular focal sites. Yet the specific immune dysregulations within the atherosclerotic lesions that lead to clinical cerebro- and cardiovascular complications (i.e. ischemic stroke and myocardial infarction) are poorly understood. Here, using single-cell mass cytometry with Cellular Indexing of Transcriptomes and Epitopes by Sequencing (CITE-seq) we found that atherosclerotic plaques were enriched in activated, differentiated, and exhausted subsets of T cells vs. blood. Next, using single-cell proteomic, transcriptomic, and cell-to-cell interaction analyses we found unique functional dysregulations of both T cells and macrophages in plaques of patients with clinically symptomatic (SYM; recent stroke of TIA) or asymptomatic (ASYM, no recent stroke) carotid artery disease. SYM plaques were enriched with a distinct CD4+ T cell subset, and T cells were activated, differentiated and presented subset specific exhaustion. SYM macrophages presented alternatively activated phenotypes including subsets associated with plaque vulnerability. In ASYM plaques, T cells and macrophages were activated and displayed a strong IL-1β signaling across cell types, that was absent in SYM plaques. The identification of plaque-specific innate and adaptive immune dysregulations associated with cerebrovascular events provides the basis for the design of precisely tailored cardiovascular immunotherapies.

ABSTRACT The organization of immune cells in human tumors is not well understood. Immunogenic tumors harbor spatially-localized multicellular ‘immunity hubs’ defined by expression of the T cell-attracting chemokines CXCL10/CXCL11 and abundant T cells. Here, we examined immunity hubs in human pre-immunotherapy lung cancer specimens, and found that they were associated with beneficial responses to PD-1-blockade. Immunity hubs were enriched for many interferon-stimulated genes, T cells in multiple differentiation states, and CXCL9/10/11 + macrophages that preferentially interact with CD8 T cells. Critically, we discovered the stem-immunity hub, a subtype of immunity hub strongly associated with favorable PD-1-blockade outcomes, distinct from mature tertiary lymphoid structures, and enriched for stem-like TCF7+PD-1+ CD8 T cells and activated CCR7 + LAMP3 + dendritic cells, as well as chemokines that organize these cells. These results elucidate the spatial organization of the human intratumoral immune response and its relevance to patient immunotherapy outcomes.