We conducted a pilot clinical trial testing a personalized vaccine generated by autologous dendritic cells (DCs) pulsed with oxidized autologous whole-tumor cell lysate (OCDC), which was injected intranodally in platinum-treated, immunotherapy-naïve, recurrent ovarian cancer patients. OCDC was administered alone (cohort 1, n = 5), in combination with bevacizumab (cohort 2, n = 10), or bevacizumab plus low-dose intravenous cyclophosphamide (cohort 3, n = 10) until disease progression or vaccine exhaustion. A total of 392 vaccine doses were administered without serious adverse events. Vaccination induced T cell responses to autologous tumor antigen, which were associated with significantly prolonged survival. Vaccination also amplified T cell responses against mutated neoepitopes derived from nonsynonymous somatic tumor mutations, and this included priming of T cells against previously unrecognized neoepitopes, as well as novel T cell clones of markedly higher avidity against previously recognized neoepitopes. We conclude that the use of oxidized whole-tumor lysate DC vaccine is safe and effective in eliciting a broad antitumor immunity, including private neoantigens, and warrants further clinical testing.

The metabolic challenges present in tumors attenuate the metabolic fitness and antitumor activity of tumor-infiltrating T lymphocytes (TILs). However, it remains unclear whether persistent metabolic insufficiency can imprint permanent T cell dysfunction. We found that TILs accumulated depolarized mitochondria as a result of decreased mitophagy activity and displayed functional, transcriptomic and epigenetic characteristics of terminally exhausted T cells. Mechanistically, reduced mitochondrial fitness in TILs was induced by the coordination of T cell receptor stimulation, microenvironmental stressors and PD-1 signaling. Enforced accumulation of depolarized mitochondria with pharmacological inhibitors induced epigenetic reprogramming toward terminal exhaustion, indicating that mitochondrial deregulation caused T cell exhaustion. Furthermore, supplementation with nicotinamide riboside enhanced T cell mitochondrial fitness and improved responsiveness to anti-PD-1 treatment. Together, our results reveal insights into how mitochondrial dynamics and quality orchestrate T cell antitumor responses and commitment to the exhaustion program. Ho and colleagues report that mitochondrial dysfunction and impaired mitophagy triggered by the tumor microenvironment lead to subsequent epigenetic changes and cause permanent T cell exhaustion and dysfunction.

Fully functional, tumor-specific, SLAMF7-expressing cytotoxic CD4 T cells directly mediate immunity against human cancer.

ABSTRACT The recognition of pathogen or cancer-specific epitopes by CD8 + T cells is crucial for the clearance of infections and the response to cancer immunotherapy. This process requires epitopes to be presented on class I Human Leukocyte Antigen (HLA-I) molecules and recognized by the T-Cell Receptor (TCR). Machine learning models capturing these two aspects of immune recognition are key to improve epitope predictions. Here we assembled a high-quality dataset of naturally presented HLA-I ligands and experimentally verified neo-epitopes. We then integrated these data with new algorithmic developments to improve predictions of both antigen presentation and TCR recognition. Applying our tool to SARS-CoV-2 proteins enabled us to uncover several epitopes. TCR sequencing identified a monoclonal response in effector/memory CD8 + T cells against one of these epitopes and cross-reactivity with the homologous SARS-CoV-1 peptide.

Abstract CD4 + T cells orchestrate the adaptive immune response against pathogens and cancer by recognizing epitopes presented on MHC-II molecules. The high polymorphism of MHC-II genes represents an important hurdle towards accurate prediction and identification of CD4 + T-cell epitopes in different individuals and different species. Here we collected and curated a dataset of 627,013 unique MHC-II ligands identified by mass spectrometry. This enabled us to precisely determine the binding motifs of 88 MHC-II alleles across human, mouse, cattle and chicken. Analysis of these binding specificities combined with X-ray crystallography refined our understanding of the molecular determinants of MHC-II motifs and revealed a widespread reverse binding mode in MHC-II ligands. We then developed a machine learning framework to accurately predict binding specificities and ligands of any MHC-II allele. This tool improves and expands predictions of CD4 + T-cell epitopes, and enabled us to discover and characterize several viral and bacterial epitopes following the aforementioned reverse binding mode.

Abstract The profiles, specificity and dynamics of tumor-specific clonotypes that are associated with clinical response to adoptive cell therapy (ACT) using tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) remain unclear. Using single-cell RNA/TCR-sequencing, we tracked TIL clonotypes from baseline tumors to ACT products and post-ACT blood and tumor samples in melanoma patients treated with TIL-ACT. Patients with clinical responses had baseline tumors enriched in tumor-reactive TILs, which were more effectively mobilized upon in vitro expansion, yielding products with higher numbers of tumor-specific CD8 + cells, which also preferentially infiltrated tumors post-ACT. Conversely, lack of clinical responses was associated with tumors devoid of tumor-reactive resident clonotypes, and with cell products mostly composed of blood-borne clonotypes mainly persisting in blood but not in tumors post-ACT. Upon expansion, tumor-specific TILs lost the specific signatures of states originally exhibited in tumors, including exhaustion, and in responders acquired an intermediate exhausted effector state after tumor engraftment, revealing important functional cell reinvigoration.

Abstract Autoreactive CD8+ T cells are the principal suspects in autoimmune encephalitis (AIE) with antibodies targeting intracellular neuronal antigens So far, the search for neuron-autoreactive CD8+ T cells has been focused on a few autoantigens and did not yield convincing results. Here, we leveraged natural antigen presentation by hiPSC-derived neurons to look at the global autoreactive CD8+ T cell response, independently of pre-conceived hypothesis of the autoantigens involved in the disease. This unbiased approach allowed for the identification of rare polyclonal neuron-reactive CD8+ T cells in healthy donors, and contrastingly, expanded clonotypes in two patients with anti-Ri AIE. Detailed ex vivo phenotypic characterization of these clonotypes revealed a specific transcriptional program suggestive of a pathogenic potential. In particular, this subset can be identified by the expression of KIR3DL1 and TOX. Strikingly, we could also demonstrate that CD8+ T cells found in the brain of an anti-Ri AIE patient display a similar phenotype associated with cytotoxicity and encephalitogenic features.