Highlights•NK cell killing of tumors is inhibited by hemagglutinating F. nucleatum strains•Immune cell activities are inhibited by F. nucleatum via its Fap2 protein•The Fap2 protein interacts with TIGIT and inhibits immune cell activitiesSummaryBacteria, such as Fusobacterium nucleatum, are present in the tumor microenvironment. However, the immunological consequences of intra-tumoral bacteria remain unclear. Here, we have shown that natural killer (NK) cell killing of various tumors is inhibited in the presence of various F. nucleatum strains. Our data support that this F. nucleatum-mediated inhibition is mediated by human, but not by mouse TIGIT, an inhibitory receptor present on all human NK cells and on various T cells. Using a library of F. nucleatum mutants, we found that the Fap2 protein of F. nucleatum directly interacted with TIGIT, leading to the inhibition of NK cell cytotoxicity. We have further demonstrated that tumor-infiltrating lymphocytes expressed TIGIT and that T cell activities were also inhibited by F. nucleatum via Fap2. Our results identify a bacterium-dependent, tumor-immune evasion mechanism in which tumors exploit the Fap2 protein of F. nucleatum to inhibit immune cell activity via TIGIT.Graphical abstract

An essential mechanism for SARS-CoV-1 and -2 infection begins with the viral spike protein binding to the human receptor protein angiotensin-converting enzyme II (ACE2). Here we describe a stepwise engineering approach to generate a set of affinity optimized, enzymatically inactivated ACE2 variants that potently block SARS-CoV-2 infection of cells. These optimized receptor traps tightly bind the receptor binding domain (RBD) of the viral spike protein and prevent entry into host cells. We first computationally designed the ACE2-RBD interface using a two-stage flexible protein backbone design process that improved affinity for the RBD by up to 12-fold. These designed receptor variants were affinity matured an additional 14-fold by random mutagenesis and selection using yeast surface display. The highest affinity variant contained seven amino acid changes and bound to the RBD 170-fold more tightly than wild-type ACE2. With the addition of the natural ACE2 collectrin domain and fusion to a human Fc domain for increased stabilization and avidity, the most optimal ACE2 receptor traps neutralized SARS-CoV-2 pseudotyped lentivirus and authentic SARS-CoV-2 virus with half-maximal inhibitory concentrations (IC50) in the 10-100 ng/ml range. Engineered ACE2 receptor traps offer a promising route to fighting infections by SARS-CoV-2 and other ACE2-utilizing coronaviruses, with the key advantage that viral resistance would also likely impair viral entry. Moreover, such traps can be predesigned for viruses with known entry receptors for faster therapeutic response without the need for neutralizing antibodies isolated or generated from convalescent patients.

Abstract Although dengue virus (DENV) infection typically causes asymptomatic disease, DENV-infected patients can experience severe complications. A risk factor for symptomatic disease is pre-existing anti-DENV IgG antibodies. Cellular assays suggested that these antibodies can enhance viral infection of Fcγ receptor (FcγR)-expressing myeloid cells. Recent studies, however, revealed more complex interactions between anti-DENV antibodies and specific FcγRs by demonstrating that modulation of the IgG Fc glycan correlates with disease severity. To investigate the in vivo mechanisms of antibody-mediated dengue pathogenesis, we developed a mouse model for dengue disease that recapitulates the unique complexity of human FcγRs. Our studies reveal that the in vivo pathogenic activity of anti-DENV IgG antibodies is exclusively mediated through engagement of FcγRIIIa expressed on splenic macrophages, resulting in inflammatory sequelae and mortality. These findings highlight the importance of IgG-FcγRIIIa interactions in dengue disease, with important implications in the design of safer vaccination approaches and effective therapeutic strategies.

Immunoglobulin G (IgG) antibodies contain a single, complex N -glycan on each IgG heavy chain protomer embedded in the hydrophobic pocket between its Cγ2 domains. The presence of this glycan contributes to the structural organization of the Fc domain and determines its specificity for Fcγ receptors, thereby determining distinct cellular responses. On the Fc, the variable construction of this glycan structure leads to a family of highly-related, but non-equivalent glycoproteins known as glycoforms. We previously reported the development of synthetic nanobodies that distinguish IgG glycoforms without cross-reactivity to off-target glycoproteins or free glycans. Here, we present the X-ray crystal structure of one such nanobody, X0, in complex with its specific binding partner, the Fc fragment of afucosylated IgG1. Two X0 nanobodies bind a single afucosylated Fc homodimer at the upper Cγ2 domain, making both protein-protein and protein-carbohydrate contacts and overlapping the binding site for Fcγ receptors. Upon binding, the elongated CDR3 loop of X0 undergoes a conformational shift to access the buried N -glycan and acts as a 'glycan sensor', forming hydrogen bonds with the afucosylated IgG N -glycan that would otherwise be sterically hindered by the presence of a core fucose residue. Based on this structure, we designed X0 fusion constructs that disrupt pathogenic afucosylated IgG1-FcγRIIIa interactions and rescue mice in a model of dengue virus infection.