Abstract We vaccinated BALB/c mice with peptides derived from the SARS-CoV-2 proteome selected in silico to elicit T-cell responses and/or B-cell responses against linear epitopes. These peptides were administered in combination with either of two adjuvants, poly(I:C) and the STING agonist BI-1387466. Antibody responses against predicted linear epitopes were not observed but both adjuvants consistently elicited T-cell responses to the same peptides, which were primarily from the set chosen for predicted T-cell immunogenicity. The magnitude of T-cell responses was significantly higher with BI-1387466 compared with poly(I:C). Neither adjuvant group, however, provided any protection against infection with the murine adapted virus SARS-CoV-2-MA10 or from disease following infection. In light of more recent evidence for protection from severe disease mediated by CD8+ T-cells, we suspect that the epitopes selected for vaccination were not presented by infected murine cells.

Summary Neural activity is increasingly recognized as a critical regulator of cancer growth. In the brain, neuronal activity robustly influences glioma growth both through paracrine mechanisms and through electrochemical integration of malignant cells into neural circuitry via neuron-to-glioma synapses, while perisynaptic neurotransmitter signaling drives breast cancer brain metastasis growth. Outside of the CNS, innervation of tumors such as prostate, breast, pancreatic and gastrointestinal cancers by peripheral nerves similarly regulates cancer progression. However, the extent to which the nervous system regulates lung cancer progression, either in the lung or when metastatic to brain, is largely unexplored. Small cell lung cancer (SCLC) is a lethal high-grade neuroendocrine tumor that exhibits a strong propensity to metastasize to the brain. Here we demonstrate that, similar to glioma, metastatic SCLC cells in the brain co-opt neuronal activity-regulated mechanisms to stimulate growth and progression. Optogenetic stimulation of cortical neuronal activity drives proliferation and invasion of SCLC brain metastases. In the brain, SCLC cells exhibit electrical currents and consequent calcium transients in response to neuronal activity, and direct SCLC cell membrane depolarization is sufficient to promote the growth of SCLC tumors. In the lung, vagus nerve transection markedly inhibits primary lung tumor formation, progression and metastasis, highlighting a critical role for innervation in overall SCLC initiation and progression. Taken together, these studies illustrate that neuronal activity plays a crucial role in dictating SCLC pathogenesis in both primary and metastatic sites.

Abstract Bidirectional electrochemical signaling between neurons and tumor cells is emerging as a critical regulator of pediatric high-grade glioma (HGG) pathology. Neuron-tumor interactions are known to induce local neuronal hyperactivity. However, recent work tracing the projections of these neuron-tumor networks revealed that HGG neuronal recruitment extends beyond the local tumor microenvironment (TME). These findings suggest that tumor-induced hyperexcitability may spread beyond the local TME and drive brain-wide circuit-level changes. To elucidate how non-tumor innervated brain regions are affected by TME hyperactivity we first characterized neuronal hyperactivity induced by a cortical patient-derived pediatric high-grade cell line in vitro on human iPSC-derived neurons. In vitro calcium imaging experiments demonstrated an increase in the number of calcium fluctuations in glioma co-cultured neurons. In parallel, multi-electrode recordings revealed increased population spiking activity and amplitude in neurons co-cultured with glioma cells. We then xenografted these HGG cells into the prefrontal cortex of mice and performed whole brain-clearing and cFos staining on tumor-bearing vs saline-injected control samples. As cFos is an immediate early gene activated by neuronal activity, we utilized the density of cFos expression as a readout-out of neuronal activation in our atlas-aligned segmented brain section analyses. We expectedly observed increased cFos expression within the ipsilateral primary and secondary motor region, which collectively comprise the local TME. Interestingly, we additionally observed elevated cFos in non-tumor bearing brain regions on both the ipsilateral and contralateral hemispheres, largely in layer 2/3 cortical neurons. These neurons form extensive cortico-cortical projections, and we coincidingly observed increased cFos expression in known cortical projection targets of the prefrontal xenograft location, such as somatosensory, visual, and retrosplenial cortices. Our findings suggest that tumor-induced neuronal hyperactivity extends beyond the local TME in a brain-wide manner and potentially follows established neuronal circuits, rendering these connected regions vulnerable to alterations in neuronal activity.