Concomitant tumor immunity describes immune responses in a host with a progressive tumor that rejects the same tumor at a remote site. In this work, concomitant tumor immunity was investigated in mice bearing poorly immunogenic B16 melanoma. Progression of B16 tumors did not spontaneously elicit concomitant immunity. However, depletion of CD4+ T cells in tumor-bearing mice resulted in CD8+ T cell–mediated rejection of challenge tumors given on day 6. Concomitant immunity was also elicited by treatment with cyclophosphamide or DTA-1 monoclonal antibody against the glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor. Immunity elicited by B16 melanoma cross-reacted with a distinct syngeneic melanoma, but not with nonmelanoma tumors. Furthermore, CD8+ T cells from mice with concomitant immunity specifically responded to major histocompatibility complex class I–restricted epitopes of two melanocyte differentiation antigens. RAG1−/− mice adoptively transferred with CD8+ and CD4+ T cells lacking the CD4+CD25+ compartment mounted robust concomitant immunity, which was suppressed by readdition of CD4+CD25+ cells. Naturally occurring CD4+CD25+ T cells efficiently suppressed concomitant immunity mediated by previously activated CD8+ T cells, demonstrating that precursor regulatory T cells in naive hosts give rise to effective suppressors. These results show that regulatory T cells are the major regulators of concomitant tumor immunity against this weakly immunogenic tumor.

Beginning in the first trimester, fetally derived extravillous trophoblasts (EVTs) invade the uterus and remodel its spiral arteries, transforming them into large, dilated blood vessels. Several mechanisms have been proposed to explain how EVTs coordinate with the maternal decidua to promote a tissue microenvironment conducive to spiral artery remodelling (SAR)1-3. However, it remains a matter of debate regarding which immune and stromal cells participate in these interactions and how this evolves with respect to gestational age. Here we used a multiomics approach, combining the strengths of spatial proteomics and transcriptomics, to construct a spatiotemporal atlas of the human maternal-fetal interface in the first half of pregnancy. We used multiplexed ion beam imaging by time-of-flight and a 37-plex antibody panel to analyse around 500,000 cells and 588 arteries within intact decidua from 66 individuals between 6 and 20 weeks of gestation, integrating this dataset with co-registered transcriptomics profiles. Gestational age substantially influenced the frequency of maternal immune and stromal cells, with tolerogenic subsets expressing CD206, CD163, TIM-3, galectin-9 and IDO-1 becoming increasingly enriched and colocalized at later time points. By contrast, SAR progression preferentially correlated with EVT invasion and was transcriptionally defined by 78 gene ontology pathways exhibiting distinct monotonic and biphasic trends. Last, we developed an integrated model of SAR whereby invasion is accompanied by the upregulation of pro-angiogenic, immunoregulatory EVT programmes that promote interactions with the vascular endothelium while avoiding the activation of maternal immune cells.

Abstract Beginning in the first trimester, fetally derived extravillous trophoblasts (EVTs) invade the uterus and remodel its spiral arteries, transforming them into large, dilated blood vessels left with a thin, discontinuous smooth muscle layer and partially lined with EVTs. Several mechanisms have been proposed to explain how EVTs coordinate with the maternal decidua to promote a tissue microenvironment conducive to spiral artery remodeling (SAR). However, it remains a matter of debate which immune and stromal cell types participate in these interactions and how this process evolves with respect to gestational age. Here, we used a multiomic approach that combined the strengths of spatial proteomics and transcriptomics to construct the first spatiotemporal atlas of the human maternal-fetal interface in the first half of pregnancy. We used multiplexed ion beam imaging by time of flight (MIBI-TOF) and a 37-plex antibody panel to analyze ∼500,000 cells and 588 spiral arteries within intact decidua from 66 patients between 6-20 weeks of gestation, integrating this with coregistered transcriptomic profiles. Gestational age substantially influenced the frequency of many maternal immune and stromal cells, with tolerogenic subsets expressing CD206, CD163, TIM-3, Galectin-9, and IDO-1 increasingly enriched and colocalized at later time points. In contrast, SAR progression preferentially correlated with EVT invasion and was transcriptionally defined by 78 gene ontology pathways exhibiting unique monotonic and biphasic trends. Lastly, we developed an integrated model of SAR supporting an intravasation mechanism where invasion is accompanied by upregulation of pro-angiogenic, immunoregulatory EVT programs that promote interactions with vascular endothelium while avoiding activation of immune cells in circulating maternal blood. Taken together, these results support a coordinated model of decidualization in which increasing gestational age drives a transition in maternal decidua towards a tolerogenic niche conducive to locally regulated, EVT-dependent SAR.

ABSTRACT Autoimmunity is characterized by loss of tolerance to tissue-specific as well as systemic antigens, resulting in complex autoantibody landscapes. Here, we introduce and extensively validate the performance characteristics of a murine proteome-wide library for phage display immunoprecipitation and sequencing (PhIP-seq), to profile mouse autoantibodies. This system and library were validated using seven genetic mouse models across a spectrum of autoreactivity. Mice deficient in antibody production ( Rag2 -/- and μMT) were used to model non-specific peptide enrichments, while cross-reactivity was evaluated using anti-ovalbumin B cell receptor (BCR)-restricted OB1 mice as a proof of principle. The PhIP-seq approach was then utilized to interrogate three distinct autoimmune disease models. First, serum from Lyn -/- IgD +/- mice with lupus-like disease was used to identify nuclear and apoptotic bleb reactivities, lending support to the hypothesis that apoptosis is a shared origin of these antigens. Second, serum from non-obese diabetic (NOD) mice, a polygenic model of pancreas-specific autoimmunity, enriched peptides derived from both insulin and predicted pancreatic proteins. Lastly, Aire -/- mouse sera were used to identify numerous auto-antigens, many of which were also observed in previous studies of humans with autoimmune polyendocrinopathy syndrome type 1 (APS1) carrying recessive mutations in AIRE. Among these were peptides derived from Perilipin-1, a validated autoimmune biomarker of generalized acquired lipodystrophy in humans. Autoreactivity to Perilipin-1 correlated with lymphocyte infiltration in adipose tissue and underscores the approach in revealing previously unknown specificities. These experiments support the use of murine proteome-wide PhIP-seq for antigenic profiling and autoantibody discovery, which may be employed to study a range of immune perturbations in mouse models of autoimmunity.

During pregnancy, the placenta protects the fetus against the maternal immune response, as well as bacterial and viral pathogens. Bacterial pathogens that have evolved specific mechanisms of breaching this barrier, such as Listeria monocytogenes, present a unique opportunity for learning how the placenta carries out its protective function. We previously identified the L. monocytogenes protein Internalin P (InlP) as a secreted virulence factor critical for placental infection. Here, we show that InlP, but not the highly similar L. monocytogenes internalin Lmo2027, binds to human afadin (encoded by AF-6), a protein associated with cell-cell junctions. A crystal structure of InlP reveals several unique features, including an extended leucine-rich repeat (LRR) domain with a distinctive Ca2+-binding site. Despite afadin's involvement in the formation of cell-cell junctions, MDCK epithelial cells expressing InlP displayed a decrease in the magnitude of the traction stresses they could exert on deformable substrates, similar to the decrease in traction exhibited by AF-6 knock-out MDCK cells. L. monocytogenes ΔinlP mutants were deficient in their ability to form actin-rich protrusions from the basal face of polarized epithelial monolayers, a necessary step in the crossing of such monolayers (transcytosis). A similar phenotype was observed for bacteria expressing an internal in-frame deletion in inlP (inlP ΔLRR5) that specifically disrupts its interaction with afadin. However, afadin deletion in the host cells did not rescue the transcytosis defect. We conclude that secreted InlP targets cytosolic afadin to specifically promote L. monocytogenes transcytosis across the basal face of epithelial monolayers, which may contribute to the crossing of the basement membrane during placental infection.