Innate lymphoid cells (ILCs) represent innate versions of T helper and cytotoxic T cells that differentiate from committed ILC precursors (ILCPs). How ILCPs give rise to mature tissue-resident ILCs remains unclear. Here, we identify circulating and tissue ILCPs in humans that fail to express the transcription factors and cytokine outputs of mature ILCs but have these signature loci in an epigenetically poised configuration. Human ILCPs robustly generate all ILC subsets in vitro and in vivo. While human ILCPs express low levels of retinoic acid receptor (RAR)-related orphan receptor C (RORC) transcripts, these cells are found in RORC-deficient patients and retain potential for EOMES+ natural killer (NK) cells, interferon gamma-positive (IFN-γ+) ILC1s, interleukin (IL)-13+ ILC2s, and for IL-22+, but not for IL-17A+ ILC3s. Our results support a model of tissue ILC differentiation (“ILC-poiesis”), whereby diverse ILC subsets are generated in situ from systemically distributed ILCPs in response to local environmental signals.

Double-strand DNA break (DSB) repair by homologous recombination occurs through the RAD52 pathway in Saccharomyces cerevisiae. Its biological importance is underscored by the conservation of many RAD52 pathway genes, including RAD54, from fungi to humans. We have analyzed the phenotype of mouse RAD54−/− (mRAD54−/−) cells. Consistent with a DSB repair defect, these cells are sensitive to ionizing radiation, mitomycin C, and methyl methanesulfonate, but not to ultraviolet light. Gene targeting experiments demonstrate that homologous recombination in mRAD54−/− cells is reduced compared to wild-type cells. These results imply that, besides DNA end-joining mediated by DNA-dependent protein kinase, homologous recombination contributes to the repair of DSBs in mammalian cells. Furthermore, we show that mRAD54−/− mice are viable and exhibit apparently normal V(D)J and immunoglobulin class-switch recombination. Thus, mRAD54 is not required for the recombination processes that generate functional immunoglobulin and T cell receptor genes.

Allergic asthma is characterized by chronic airway inflammation and hyperreactivity and is thought to be mediated by an adaptive T helper‐2 ( T h2) cell‐type immune resp‐onse. Here, we demonstrate that type 2 pulmonary innate lymphoid cells ( ILC 2s) significantly contribute to production of the key cytokines IL ‐5 and IL ‐13 in experimental asthma. In naive mice, lineage‐marker negative ILC 2s expressing IL ‐7Rα, CD 25, S ca‐1, and T 1/ ST 2(IL‐33R) were present in lungs and mediastinal lymph nodes ( M ed LN s), but not in broncho‐alveolar lavage ( BAL ) fluid. Upon intranasal administration of IL ‐25 or IL ‐33, an asthma phenotype was induced, whereby ILC 2s accumulated in lungs, M ed LN s, and BAL fluid. After IL ‐25 and IL ‐33 administration, ILC 2s constituted ∼50 and ∼80% of IL ‐5 + / IL ‐13 + cells in lung and BAL , respectively. Also in house dust mite‐induced or ovalbumin‐induced allergic asthma, the ILC 2 population in lung and BAL fluid increased significantly in size and ILC 2s were a major source of IL‐5 or IL‐13. Particularly in OVA ‐induced asthma, the contribution of ILC 2s to the total population of intracellular IL‐5 + and IL‐13 + cells in the lung was in the same range as found for T h2 cells. We conclude that both ILC 2s and T h2 cells produce large amounts of IL ‐5 and IL ‐13 that contribute to allergic airway inflammation.

PD-1/PD-L1-checkpoint blockade therapy is generally thought to relieve tumor cell-mediated suppression in the tumor microenvironment but PD-L1 is also expressed on non-tumor macrophages and conventional dendritic cells (cDCs). Here we show in mouse tumor models that tumor-draining lymph nodes (TDLNs) are enriched for tumor-specific PD-1+ T cells which closely associate with PD-L1+ cDCs. TDLN-targeted PD-L1-blockade induces enhanced anti-tumor T cell immunity by seeding the tumor site with progenitor-exhausted T cells, resulting in improved tumor control. Moreover, we show that abundant PD-1/PD-L1-interactions in TDLNs of nonmetastatic melanoma patients, but not those in corresponding tumors, associate with early distant disease recurrence. These findings point at a critical role for PD-L1 expression in TDLNs in governing systemic anti-tumor immunity, identifying high-risk patient groups amendable to adjuvant PD-1/PD-L1-blockade therapy.

Tertiary lymphoid organs (TLOs) are organized aggregates of B and T cells formed in postembryonic life in response to chronic immune responses to infectious agents or self-antigens. Although CD11c+ dendritic cells (DCs) are consistently found in regions of TLO, their contribution to TLO organization has not been studied in detail. We found that CD11c(hi) DCs are essential for the maintenance of inducible bronchus-associated lymphoid tissue (iBALT), a form of TLO induced in the lungs after influenza virus infection. Elimination of DCs after the virus had been cleared from the lung resulted in iBALT disintegration and reduction in germinal center (GC) reactions, which led to significantly reduced numbers of class-switched plasma cells in the lung and bone marrow and reduction in protective antiviral serum immunoglobulins. Mechanistically, DCs isolated from the lungs of mice with iBALT no longer presented viral antigens to T cells but were a source of lymphotoxin (LT) beta and homeostatic chemokines (CXCL-12 and -13 and CCL-19 and -21) known to contribute to TLO organization. Like depletion of DCs, blockade of LTbeta receptor signaling after virus clearance led to disintegration of iBALT and GC reactions. Together, our data reveal a previously unappreciated function of lung DCs in iBALT homeostasis and humoral immunity to influenza virus.

Abstract Background Myeloid-derived suppressor cells (MDSC) are a heterogeneous population of immature cells that accumulates in tumour-bearing hosts. These cells are induced by tumour-derived factors (e.g. prostaglandins) and have a critical role in immune suppression. MDSC suppress T and NK cell function via increased expression of arginase I and production of reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO). Immune suppression by MDSC was found to be one of the main factors for immunotherapy insufficiency. Here we investigate if the in vivo immunoregulatory function of MDSC can be reversed by inhibiting prostaglandin synthesis by specific COX-2 inhibition focussing on ROS production by MDSC subtypes. In addition, we determined if dietary celecoxib treatment leads to refinement of immunotherapeutic strategies. Methods MDSC numbers and function were analysed during tumour progression in a murine model for mesothelioma. Mice were inoculated with mesothelioma tumour cells and treated with cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibitor celecoxib, either as single agent or in combination with dendritic cell-based immunotherapy. Results We found that large numbers of infiltrating MDSC co-localise with COX-2 expression in those areas where tumour growth takes place. Celecoxib reduced prostaglandin E2 levels in vitro and in vivo . Treatment of tumour-bearing mice with dietary celecoxib prevented the local and systemic expansion of all MDSC subtypes. The function of MDSC was impaired as was noticed by reduced levels of ROS and NO and reversal of T cell tolerance; resulting in refinement of immunotherapy. Conclusions We conclude that celecoxib is a powerful tool to improve dendritic cell-based immunotherapy and is associated with a reduction in the numbers and suppressive function of MDSC. These data suggest that immunotherapy approaches benefit from simultaneously blocking cyclooxygenase-2 activity.

Pulmonary sarcoidosis is classically defined by T-helper (Th) cell type 1 inflammation (e.g., IFN-γ production by CD4(+) effector T cells). Recently, IL-17A-secreting cells have been found in lung lavage, invoking Th17 immunity in sarcoidosis. Studies also identified IL-17A-secreting cells that expressed IFN-γ, but their abundance as a percentage of total CD4(+) cells was either low or undetermined.Based on evidence that Th17 cells can be polarized to Th17.1 cells to produce only IFN-γ, our goal was to determine whether Th17.1 cells are a prominent source of IFN-γ in sarcoidosis.We developed a single-cell approach to define and isolate major Th-cell subsets using combinations of chemokine receptors and fluorescence-activated cell sorting. We subsequently confirmed the accuracy of subset enrichment by measuring cytokine production.Discrimination between Th17 and Th17.1 cells revealed very high percentages of Th17.1 cells in lung lavage in sarcoidosis compared with controls in two separate cohorts. No differences in Th17 or Th1 lavage cells were found compared with controls. Lung lavage Th17.1-cell percentages were also higher than Th1-cell percentages, and approximately 60% of Th17.1-enriched cells produced only IFN-γ.Combined use of surface markers and functional assays to study CD4(+) T cells in sarcoidosis revealed a marked expansion of Th17.1 cells that only produce IFN-γ. These results suggest that Th17.1 cells could be misclassified as Th1 cells and may be the predominant producer of IFN-γ in pulmonary sarcoidosis, challenging the Th1 paradigm of pathogenesis.

Group 2 innate lymphoid cells (ILC2s; also called nuocytes, innate helper cells, or natural helper cells) provide protective immunity during helminth infection and play an important role in influenza-induced and allergic airway hyperreactivity. Whereas the transcription factor GATA binding protein 3 ( Gata3 ) is important for the production of IL-5 and -13 by ILC2s in response to IL-33 or -25 stimulation, it is not known whether Gata3 is required for ILC2 development from hematopoietic stem cells. Here, we show that chimeric mice generated with Gata3 -deficient fetal liver hematopoietic stem cells fail to develop systemically dispersed ILC2s. In these chimeric mice, in vivo administration of IL-33 or -25 fails to expand ILC2 numbers or to induce characteristic ILC2-dependent IL-5 or -13 production. Moreover, cell-intrinsic Gata3 expression is required for ILC2 development in vitro and in vivo. Using mutant and transgenic mice in which Gata3 gene copy number is altered, we show that ILC2 generation from common lymphoid progenitors, as well as ILC2 homeostasis and cytokine production, is regulated by Gata3 expression levels in a dose-dependent fashion. Collectively, these results identify Gata3 as a critical early regulator of ILC2 development, thereby extending the paradigm of Gata3 -dependent control of type 2 immunity to include both innate and adaptive lymphocytes.

Group 3 innate lymphoid cells (ILC3) include IL-22–producing NKp46+ cells and IL-17A/IL-22–producing CD4+ lymphoid tissue inducerlike cells that express RORγt and are implicated in protective immunity at mucosal surfaces. Whereas the transcription factor Gata3 is essential for T cell and ILC2 development from hematopoietic stem cells (HSCs) and for IL-5 and IL-13 production by T cells and ILC2, the role for Gata3 in the generation or function of other ILC subsets is not known. We found that abundant GATA-3 protein is expressed in mucosa-associated ILC3 subsets with levels intermediate between mature B cells and ILC2. Chimeric mice generated with Gata3-deficient fetal liver hematopoietic precursors lack all intestinal RORγt+ ILC3 subsets, and these mice show defective production of IL-22 early after infection with the intestinal pathogen Citrobacter rodentium, leading to impaired survival. Further analyses demonstrated that ILC3 development requires cell-intrinsic Gata3 expression in fetal liver hematopoietic precursors. Our results demonstrate that Gata3 plays a generalized role in ILC lineage determination and is critical for the development of gut RORγt+ ILC3 subsets that maintain mucosal barrier homeostasis. These results further extend the paradigm of Gata3-dependent regulation of diversified innate ILC and adaptive T cell subsets.