Abstract PAX5 is the master transcription factor controlling B cell identity. In humans, mutations in PAX5 account for 30% of B cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) cases. Investigating the causal effects of PAX5 mutations has however been difficult due to the premature lethality of Pax5 −/− mice. Here we describe a novel mouse strain with a premature STOP mutation in Pax5 (Y351*) that produces a truncated protein and reduction in protein function, yet still allows for some B cell development to occur. A population of uncommitted and multipotent CD19 + B220 − B cells develops in the bone marrow of homozygous mice leading to the development of B-ALL. We show that the tumors frequently acquire secondary mutations in Jak3 , and Ptpn11 highlighting key pathways interacting with PAX5 during malignant transformation. Analysis of the PAX5 Y351* mice provide insight not only into the functional consequence of reduced PAX5 activity on B cell development and identity, but also provides an avenue in which to study PAX5-driven B-ALL in mice. One Sentence Summary Reduction in PAX5 function in mice induces the development of uncommitted B cells that have multipotent and malignant potential.

SUMMARY Dysregulated STAT3 signalling is correlated with antibody-mediated autoimmunity and B- cell neoplasia, but its effect on B cells is underexplored. Here we address this in children with STAT3 gain-of-function (GOF) syndrome and in mice with STAT3 T716M , the most common STAT3 GOF syndrome human mutation, or STAT3 K658N , a dimerization interface mutation responsible for STAT3 GOF syndrome in two children. The main B cell consequence of overactive STAT3 was accumulation of CD19 high CD21 low atypical memory B cells in humans and of CD21 low CD23 low B cells in mice resembling age-associated B cells expressing T-bet, CD11c and plasma cell differentiation genes. Overactive STAT3 within B cells increased expression of many genes in the B cell receptor and T cell help pathways, increased the tolerogenic receptor CD22, but opposed B cell tolerance checkpoints and increased formation of T-bet+ B cells upon BCR and CD40 stimulation. These results reveal overactive STAT3 as a central driver of a key class of disease- associated B-lymphocytes in humans and mice.

SUMMARY The association between cancer and autoimmune disease is unexplained, exemplified by T-cell large granular lymphocytic leukemia (T-LGL) where gain-of-function somatic mutations in STAT3 correlate with co-existing autoimmunity. To resolve whether these mutations are the cause or consequence of CD8 clonal expansions and autoimmunity, here we analyse patients with germline STAT3 GOF syndrome and mice with the T-LGL mutation STAT3 K658N or the most common germline mutation, STAT3 T716M . STAT3 GOF mutations drove accumulation of effector CD8 T cell clones highly expressing the NKG2D receptor for MHC-I-related molecules expressed on stressed cells, and the genes for inflammatory/cytotoxic granzymes, perforin, interferon-γ and Ccl5 /Rantes. CD8 cells were essential to lethal disease in Stat3 K658N mice and their accumulation required NKG2D and the receptor for IL-15 and IL-2, IL2RB. These results demonstrate that STAT3 GOF mutations cause effector CD8 T cell oligoclonal accumulation and that these rogue T cells contribute to autoimmune pathology, supporting the hypothesis that somatic mutations in leukemia/lymphoma driver genes contribute to autoimmune disease. IN BRIEF Leukemia and autoimmune-associated STAT3 gain-of-function mutations dysregulate CD8 T cells to cause autoimmune pathology and oligoclonal expansion of cytotoxic killer CD8 T cells, that depend upon NKG2D and IL2RB receptors for signals displayed on stressed, damaged, infected, or mutated tissues.

ABSTRACT Monogenic diseases can often manifest diverse clinical phenotypes and cause diagnostic dilemmas. While monoallelic loss-of-function variants in TNFAIP3 (Haploinsufficiency of A20; HA20) cause a highly penetrant autoinflammatory disease, the variable expressivity suggest a role for additional genetic and environmental disease modifiers. Here, we identify critically ill children who inherited a family-specific TNFAIP3 deletion from one of their otherwise healthy parents. Each of the probands also inherited in trans a subtle loss-of-function I207L TNFAIP3 variant that is common in Oceania, originally introgressed from Denisovans. Modelling this compound heterozgous state in mice under specific pathogen free conditions demonstrated a reduced threshold to break immune tolerance. Exaggerated immune responses were precipitated by inheriting the two genetic hits on the TNFAIP3 checkpoint coupled with increasing the microbial challenge to immune tolerance, either by co-housing with pet store mice carrying a wild microbial burden or by transient dietary exposure to a chemical that diminishes the intestinal mucin barrier separating gut microbes from immune sensing systems. These data illuminate second-hit genetic and environmental modifiers contributing to complex inflammatory and autoimmune disease. Increased mechanistic understanding of the presence and contribution of disease modifiers will aid diagnostic and prognostic patient stratification and potentially reveal novel therapeutic opportunities.

Immune cells are critical determinants of solid tumour aetiology, but the diverse phenotypes of intra-tumoural immune cells remain incompletely characterised. We applied integrated single cell RNA sequencing (scRNA-Seq) and highly multiplexed protein epitope analysis to a cohort of breast cancer samples to resolve cell states within the tumour microenvironment. We reveal novel protein markers for resting and activated tumour infiltrating lymphocytes, and show that high expression of CD103 primarily marks exhausted CD8 rather than tissue resident CD8 T-cells in human breast cancers. We identify two distinct states of activated CD4+ T follicular helper (Tfh) cells. A population resembling conventional Tfh (cTfh) cells were localised primarily to lymphoid aggregates by spatial transcriptomics. In contrast, cancer associated Tfh (caTfh) cells expressing markers of tissue residency and exhaustion co-localized with cancer foci and signalled to macrophages. Importantly, increased caTfh : cTfh ratio associated with improved disease outcome and response to checkpoint immunotherapy.

Chronic Intestinal Pseudo-Obstruction (CIPO) is a rare, but life-threatening, disease characterized by severe intestinal dysmotility. Histopathological studies of CIPO patients have identified several different mechanisms that appear to be responsible for the dysmotility, including defects in neurons, smooth muscle or interstitial cells of Cajal. Currently there are few mouse models of the various forms of CIPO. We generated a mouse with a point mutation in the RNA Recognition Motif of the Nup35 gene, which encodes a component of the nuclear pore complex. Nup35 mutants developed a severe megacolon and exhibited reduced lifespan. Histopathological examination revealed a degenerative myopathy that developed after birth and specifically affected smooth muscle in the colon; smooth muscle in the small bowel and the bladder were not affected. Furthermore, no defects were found in enteric neurons or interstitial cells of Cajal. Nup35 mice are likely to be a valuable model for the sub-type of CIPO characterized by degenerative myopathy. Our study also raises the possibility that Nup35 polymorphisms could contribute to some cases of CIPO.

Abstract Tumour cells from patients with chronic lymphocytic leukaemia (CLL) can express unmutated (U-CLL) or mutated (M-CLL) immunoglobulin heavy chain (IGHV) genes with differing clinical behaviours, variable B cell receptor (BCR) signalling capacity and distinct transcriptional profiles. As it remains unclear to what extent these differences reflect the tumour cells’ innate pre/post germinal centre origin or their BCR signalling competence, we applied RNA sequencing, small RNA sequencing and DNA methylation array analysis to 38 CLL cases categorised into three groups by IGHV mutational status and BCR signalling capacity. We identified 492 mRNAs and 38 miRNAs differentially expressed between U-CLL and M-CLL, but only 9 mRNAs and 0 miRNAs associated with BCR competence within M-CLL. A significant proportion of the IGHV-associated miRNAs derived from chr14q32 clusters (14/38 (37%)), where all miRNAs were co-expressed with the MEG3 lncRNA, as part of the DLK1-DIO3 genomic imprinted region, a locus of known importance in the pathogenesis of other human tumours. Integrative in silico analysis of miRNA/mRNA data revealed pronounced regulatory potential for the 14q32 miRNAs, potentially accounting for up to 25% of the IGHV-related transcriptome signature. GAB1, a positive regulator of BCR signalling, was predicted to be regulated by five 14q32 miRNAs and we confirmed that two of these (miR-409-3p and miR-411-3p) significantly repressed activity of the GAB1 3’UTR. Our analysis demonstrates a potential key role of the 14q32 miRNA locus in the regulation of CLL-related gene regulation.

Resisting or tolerating microbes are alternative strategies to survive infection, but little is known about the evolutionary mechanisms controlling this balance. Here, genomic analyses of anatomically modern humans, extinct Denisovan hominins, and mice revealed a series of missense variants in the immune response inhibitor A20 (encoded by TNFAIP3), substituting non-catalytic residues of the ubiquitin protease domain to diminish IκB-dependent phosphorylation and activation of A20. Two A20 variants with partial phosphorylation deficits appeared beneficial: one originating in Denisovans and introgressed in modern humans throughout Oceania, and another in a mouse strain resistant to Coxsackievirus. By contrast, a variant with 95% loss of phosphorylation caused spontaneous inflammatory disease in humans and mice. Analysis of the partial phosphorylation variant in mice revealed diminished tolerance of bacterial lipopolysaccharide or to poxvirus inoculation as trade-offs for enhanced immunity.

Abstract Regulation of the anti-apoptotic BCL2 protein determines cell survival and is frequently abnormal in B cell lymphomas. An evolutionarily conserved post-translational mechanism for over-expression of BCL2 in human B cell lymphomas and the BCL2 paralogue CED-9 in Caenorhabditis elegans results from loss-of-function mutations in human FBXO10 and its C.elegans paralogue DRE-1, a BCL2/CED-9-binding subunit of the SKP-CULLIN-FBOX (SCF) ubiquitin ligase. Here, we tested the role of FBXO10 in BCL2 regulation by producing mice with two different CRISPR/ Cas9 -engineered Fbxo10 mutations: an Asp54Lys (E54K) missense mutation in the FBOX domain and a Cys55SerfsTer55 frameshift (fs) truncating mutation. Mice homozygous for either mutant allele were born at the expected Mendelian frequency and appeared normal in body weight and appearance as adults. Spleen B cells from homozygous mutant mice did not have increased BCL2 protein, nor were the numbers of mature B cells or germinal centre B cells increased as would be expected if BCL2 was increased. Other lymphocyte subsets that are also regulated by BCL2 levels also displayed no difference in frequency in homozygous Fbxo10 mutant mice. These results support one of two conclusions: either FBXO10 does not regulate BCL2 in mice, or it does so redundantly with other ubiquitin ligase complexes. Possible candidates for the latter include FBXO11 or ARTS-XIAP. The difference between the role of FBXO10 in regulating BCL2 protein levels in C. elegans and in human DLBCL, relative to single-gene deficient mouse leukocytes, should be further investigated.

The unexplained association between infection and autoimmune disease is strongest for hepatitis C virus-induced cryoglobulinemic vasculitis (HCV-CV). We traced the evolution of the pathogenic rheumatoid factor (RhF) autoantibodies in four HCV-CV patients by deep single cell multi-omic analysis, revealing three sources of B cell somatic mutation converged to drive accumulation of a large disease causing clone. A sensitive method for quantifying low affinity binding revealed three recurring heavy/light chain combinations created by VDJ recombination bound self IgG but not viral E2 antigen. Whole genome sequencing revealed accumulation of thousands of somatic mutations, at levels comparable to CLL and normal memory B cells, but with 1-2 corresponding to driver mutations found recurrently in B cell leukemia/lymphoma. VDJ hypermutation created autoantibodies with compromised solubility. In this virus-induced autoimmune disease, infection promotes a perfect storm of somatic mutagenesis in the descendants of a single B cell.