Tissues are exposed to diverse inflammatory challenges that shape future inflammatory responses. While cellular metabolism regulates immune function, how metabolism programs and stabilizes immune states within tissues and tunes susceptibility to inflammation is poorly understood. Here, we describe an innate immune metabolic switch that programs long-term intestinal tolerance. Intestinal interleukin-18 (IL-18) stimulation elicited tolerogenic macrophages by preventing their proinflammatory glycolytic polarization via metabolic reprogramming to fatty acid oxidation (FAO). FAO reprogramming was triggered by IL-18 activation of SLC12A3 (NCC), leading to sodium influx, release of mitochondrial DNA, and activation of stimulator of interferon genes (STING). FAO was maintained in macrophages by a bistable switch that encoded memory of IL-18 stimulation and by intercellular positive feedback that sustained the production of macrophage-derived 2′3′-cyclic GMP–AMP (cGAMP) and epithelial-derived IL-18. Thus, a tissue-reinforced metabolic switch encodes durable immune tolerance in the gut and may enable reconstructing compromised immune tolerance in chronic inflammation.

CD8

SUMMARY Gut inflammation involves contributions from immune and non-immune cells, whose interactions are shaped by the spatial organization of the healthy gut and its remodeling during inflammation. The crosstalk between fibroblasts and immune cells is an important axis in this process, but our understanding has been challenged by incomplete cell-type definition and biogeography. To address this challenge, we used MERFISH to profile the expression of 940 genes in 1.35 million cells imaged across the onset and recovery from a mouse colitis model. We identified diverse cell populations; charted their spatial organization; and revealed their polarization or recruitment in inflammation. We found a staged progression of inflammation-associated tissue neighborhoods defined, in part, by multiple inflammation-associated fibroblasts, with unique expression profiles, spatial localization, cell-cell interactions, and healthy fibroblast origins. Similar signatures in ulcerative colitis suggest conserved human processes. Broadly, we provide a framework for understanding inflammation-induced remodeling in the gut and other tissues.

Identifying signals in the tumor microenvironment (TME) that promote CD8+ T cell dysfunction can inform improved therapeutic approaches for cancer. Here, we identify that Nr3c1, the gene encoding the glucocorticoid receptor (GR), is highly expressed in dysfunctional CD8+ tumor-infiltrating lymphocytes (TILs). The GR transactivates expression of multiple checkpoint receptors and loss of GR in CD8+ T cells limits dysfunctional phenotype in CD8+ TILs resulting in improved tumor growth control. We show that glucocorticoids can be produced in the TME and that they co-operate with the immunosuppressive cytokine IL-27 to promote the dysfunction gene program in CD8+ T cells. The presence of the glucocorticoid + IL27 signature in CD8+ TILs correlates with failure to respond to checkpoint blockade in melanoma patients, highlighting the relevance of this immunoregulatory glucocorticoid-cytokine circuit in tumor tissue.

Dietary proteins are taken up by intestinal dendritic cells (DCs), cleaved into peptides, loaded to major histocompatibility complexes, and presented to T cells to generate an immune response. Amino acid (AA)-diets do not have the same effects because AAs cannot bind to major histocompatibility complex to activate T cells. Here, we show that impairment in regulatory T cell generation and loss of tolerance in mice fed a diet lacking whole protein is associated with major transcriptional changes in intestinal DCs including downregulation of genes related to DC maturation, activation and decreased gene expression of immune checkpoint molecules. Moreover, the AA-diet had a profound effect on microbiome composition, including an increase in Akkermansia muciniphilia and Oscillibacter and a decrease in Lactococcus lactis and Bifidobacterium. Although microbiome transfer experiments showed that AA-driven microbiome modulates intestinal DC gene expression, most of the unique transcriptional change in DC was linked to the absence of whole protein in the diet. Our findings highlight the importance of dietary proteins for intestinal DC function and mucosal tolerance.

2607 Background: Mechanistic evidence suggests opioid signaling to modulate anti-tumor immunity. Whether opioids exposure may affect outcome of patients (pts) treated with immune checkpoint inhibitors is unproven, with clinical evidence being flawed by the negative associative bias between pain and higher burden of disease. Methods: We conducted a post-hoc analysis of the phase 3 OAK (NCT02008227) and phase 2 POPLAR (NCT01903993) trials, which randomized (1:1) pts with advanced NSCLC to receive either atezolizumab or docetaxel. We assessed the differential impact of early opioids exposure (EOE), defined as a minimum of 7 days exposure to any systemic opioids in the time window ranging between -30 to +30 from treatment initiation on efficacy from immunotherapy vs chemotherapy. Pts with ≤30 days survival follow-up were excluded to avoid immortal time bias. Results: After the exclusion of 60 pts, 718 and 686 pts treated with atezolizumab and docetaxel were included, with 341 (47.5%) and 308 (44.9%) pts with EOE respectively (p=0.32) and a median follow-up of 25.5 months (95% CI: 22.8-25.9). Baseline characteristics was balanced across cohorts. In the pooled population, EOE was significantly associated with poorer ECOG-PS (p<0.01) and burden of disease (p<0.01). Univariable analysis showed EOE to be significantly associated with decreased objective response rate (ORR, 11.7% vs 19.8%, p<0.01) and progression free survival (PFS, 1.9 vs 4.2 months, p<0.01) in the atezolizumab cohort, whereas no effect on ORR (17.7% vs 14.4%, p=0.25) and a less pronounced effect on PFS (3.5 vs 4.1 months, p=0.02) was reported for the docetaxel cohort. The pooled multivariable backward stepwise Cox regression used to select variables for validating the results individuated ECOG-PS, histology, tumor burden and race. In multivariable models EOE was associated with decreased ORR (OR 0.58, 95%CI: 0.37-0.92), increased risk of progression (HR 1.47, 95%CI: 1.26-1.72) and death (HR 1.70, 95%CI: 1.42-2.03) in the atezolizumab cohort while no negative impact on ORR/PFS was confirmed among the docetaxel cohort, with a less strong effect on OS (HR 1.44, 95%CI: 1.21-1.72). Multivariable interaction tests confirmed the differential impact of EOE on ORR (p<0.01) and PFS (p<0.01) between treatment modalities (immunotherapy vs chemotherapy). The results were additionally confirmed using IPTW models including all the baseline variables with an optimal distribution (SMD <0.05). Conclusions: EOE is associated with worse response/PFS from immunotherapy but not from chemotherapy exposure, suggesting a possible immune-modulating effect of opioids signaling on anti-tumor immunity. Considering that systemic opioids are the cornerstone of pain management in oncology further research for mitigation strategies, such as the potential use of PAMORAs, is needed. Clinical trial information: NCT02008227 and NCT01903993 .