SUMMARY Reference atlases, molecular and spatial maps of mammalian tissues, are critical resources for discovery efforts and translational research. Their utility is dependent on operationalizing the resulting data by identifying cell types, histological patterns, and predictive biomarkers underlying health and disease. The human lymph node (LN) offers a compelling use case because of its importance in immunity, structural and cellular diversity, and neoplastic involvement. One hematological malignancy, follicular lymphoma (FL), evolves from developmentally blocked germinal center B cells residing in and trafficking through these tissues. To promote survival and immune escape, tumor B cells undergo significant genetic changes and extensively remodel the lymphoid microenvironment. Here, we present an integrated portrait of healthy and FL LNs using multiple genomic and advanced imaging technologies. By leveraging the strengths of each platform, we identified several tumor-specific features and microenvironmental patterns enriched in individuals who experience early relapse, the most high-risk of FL patients.

Abstract Upregulation of glycolysis and downregulation of mitochondrial oxidative phosphorylation, termed as the Warburg effect, are characteristic of tumor cells 1,2 . Restriction of pyruvate flux into the mitochondrial matrix is one of the major mechanisms underlying this phenomenon 3 . Warburg-type metabolism is beneficial for rapidly proliferating cells, however its function remains unclear. Moreover, it is unknown what the metabolic consequences of activation of mitochondrial respiration in Warburg-type cancer cells are. Here we created a chemogenetic instrument, Grubraw, that generates pyruvate directly in the mitochondrial matrix bypassing restricted pyruvate influx. In cancer cells, Grubraw-driven pyruvate synthesis in the matrix increased mitochondrial membrane potential, oxygen consumption rate, and the amounts of TCA cycle intermediates. In a mouse model of human melanoma xenografts, chemogenetic activation of mitochondria caused a decrease in tumor growth rate. Surprisingly, cancer cells actively exported pyruvate generated by Grubraw in the mitochondria into the extracellular medium. In addition, activation of mitochondria induced downregulation of transcription of the genes that drive cell cycle progression, cell proliferation and DNA replication. Our results demonstrate that cells with Warburg-type metabolism use previously unknown mechanisms of carbon flux control to dispose of excessive mitochondrial pyruvate, and activation of mitochondria in these cells downregulates cellular proliferation.

Abstract Follicular lymphoma (FL) is a B-cell lymphoma with a complex tumor microenvironment that is rich in non-malignant immune cells. We applied single-cell RNA-sequencing to characterize the diverse tumor and immune cell populations of FL and identified major phenotypic subsets of FL T-cells including a novel cytotoxic CD4 T-cell population. Their relative proportions of T-cells defined four major FL subtypes, characterized by differential representation or relative depletion of distinct T-cell subsets. By integrating exome sequencing, we observed that somatic mutations are associated with, but not definitive for, reduced antigen presentation on FL cells. In turn, expression of MHC class II genes by FL cells was associated with significant differences in the proportions and targetable immunophenotypic characteristics. This provides a classification framework of the FL microenvironment, their association with FL genotypes and antigen presentation, and informs different potential immunotherapeutic strategies based upon tumor cell MHC class II expression. Statement of significance We have characterized the FL-infiltrating T-cells, identified cytotoxic CD4 T-cells as an important component, showed that the abundance of these T-cell populations is associated with tumor-cell-intrinsic characteristics, and identified sets of targetable immune checkpoints on T-cells that differed between FLs with normal versus low antigen presentation.