ABSTRACT The cancer cell glycocalyx serves as a major line of defense against immune surveillance. However, how specific physical properties of the glycocalyx contribute to immune evasion and how these properties are regulated are not well understood. Here, we uncover how the surface density, glycosylation, and crosslinking of cancer-associated mucins contribute to the nanoscale material thickness of the glycocalyx, and further analyze the effect of the glycocalyx thickness on resistance to effector cell attack. Natural Killer (NK) cell-mediated cytotoxicity exhibits a near perfect inverse correlation with the glycocalyx thickness of target cells regardless of the specific glycan structures present. NK cells expressing a chimeric antigen receptor (CAR) have an enhanced ability to breach the glycocalyx and kill target cells. Equipping the NK cell surface with a mucin-digesting enzyme also improves killing with a performance enhancement that rivals or exceeds CARs in some cases. Together, our results provide new considerations for improving cancer immunotherapies.

ABSTRACT Precise pH measurements in the immediate environment of receptors is essential for elucidating the mechanisms through which local pH changes associated with diseased phenotypes manifest into aberrant receptor function. However, current pH sensors lack the molecular specificity required to make these measurements. Herein we present the Litmus-body, our recombinant protein-based pH sensor, which through fusion to an anti-mouse IgG nanobody is capable of molecular targeting to specific proteins on the cell surface. By normalizing a pH-dependent green fluorescent protein to a long-Stokes shift red fluorophore or fluorescent protein, we readily report pH independent of sensor concentration using a single 488-nm excitation. Our Litmus-body showed excellent responsiveness in solution, with a greater than 50-fold change across the physiological regime of pH. The sensor was further validated for use on live cells, shown to be specific to the protein of interest, and was able to successfully recapitulate the numerous pH changes along the endocytic pathway.