ABSTRACT The SARS-CoV-2 spike (S) protein, the viral mediator for binding and entry into the host cell, has sparked great interest as a target for vaccine development and treatments with neutralizing antibodies. Initial data suggest that the virus has low mutation rates, but its large genome could facilitate recombination, insertions, and deletions, as has been described in other coronaviruses. Here, we deep-sequenced the complete SARS-CoV-2 S gene from 18 patients (10 with mild and 8 with severe COVID-19), and found that the virus accumulates deletions upstream and very close to the S1/S2 cleavage site, generating a frameshift with appearance of a stop codon. These deletions were found in a small percentage of the viral quasispecies (2.2%) in samples from all the mild and only half the severe COVID-19 patients. Our results suggest that the virus may generate free S1 protein released to the circulation. We propose that natural selection has favored a “Don’t burn down the house” strategy, in which free S1 protein may compete with viral particles for the ACE2 receptor, thus reducing the severity of the infection and tissue damage without losing transmission capability.

B-cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) is the most common pediatric cancer, with long-term overall survival rates of ~85%. However, B-ALL harboring rearrangements of the MLL gene (also known as KMT2A), referred to as MLLr B-ALL, is common in infants and is associated with poor 5-year survival (<30%), frequent relapses, and refractoriness to glucocorticoids (GCs). GCs are an essential part of the treatment backbone for B-ALL and GC resistance is a major clinical predictor of poor outcome. Elucidating the mechanisms of GC resistance in MLLr B-ALL is, therefore, critical to guide therapeutic strategies that deepen the response after induction therapy. Neuron-glial antigen-2 (NG2) expression is a hallmark of MLLr B-ALL and is minimally expressed in healthy hematopoietic cells. We recently reported that NG2 expression is associated with poor prognosis and that anti-NG2 immunotherapy strongly reduces/delays relapse in MLLr B-ALL xenograft models. Despite its contribution to MLLr B-ALL pathogenesis and its diagnostic utility, the role of NG2 in MLLr-mediated leukemogenesis/chemoresistance remains elusive. Here we show that NG2 is an epigenetically regulated direct target gene of the leukemic MLL-AF4 fusion protein. NG2 negatively regulates the expression of the GC receptor NR3C1 and confers GC resistance to MLLr B-ALL cells in vitro and in vivo. Mechanistically, NG2 interacts with FLT3 to render ligand-independent activation of FLT3 signaling (a hallmark of MLLr B-ALL) and downregulation of NR3C1 via AP-1-mediated trans-repression. Collectively, our study elucidates the role of NG2 in GC resistance in MLLr B-ALL through FLT3/AP-1-mediated downregulation of NR3C1, providing novel therapeutic avenues for MLLr B-ALL.

Abstract How phenotypic, clonal, and functional heterogeneity of CAR-T-cells impact clinical outcomes remain understudied. Here, we integrated clonal kinetics with transcriptomic heterogeneity resolved by single-cell omics to explore cellular dynamics response of both non-transduced (CAR neg ) and transduced (CAR pos )T-cells. CAR neg and CAR pos T-cells were longitudinally interrogated in the manufactured infusion product (IP) and in-vivo at CAR-T cell expansion peak in five B-ALL patients treated with CD19CAR-T-cells (varni-cel). Significant differences were found in the cellular dynamics between CAR pos and CAR neg T-cells in response to therapy. CAR pos T-cells in the IP exhibited a significant higher CD4:CD8 ratio than CAR neg T-cells, and the CD4:CD8 CAR pos T-cell composition impacted therapy outcome as confirmed in a larger cohort of 24 varni-cel-treated B-ALL patients. Conversely, an inverted trend in the CD4:CD8 CAR pos T-cell ratio was consistently observed at the expansion peak, with clonally expanding CD8 + effector memory and cytotoxic T-cells being the most abundant populations. Expanded cytotoxic CAR pos γδT cells emerged at the expansion peak, and the extent of their in-vivo expansion positively correlated with treatment efficacy, which was validated in a large cohort of B-ALL patients (n=18) treated with varni-cell and B-cell lymphoma patients (n=58) treated with either lisa-cel or axi-cel. Our data provide insights into the complexity and diversity of T-cell responses following CAR-T cell therapy and suggest drivers of immunotherapy response.

T cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) is an aggressive malignancy characterized by high rates of induction failure and relapse, and effective targeted immunotherapies are lacking. Despite promising clinical progress with genome-edited CD7-directed CAR-T cells, which present significant logistical and regulatory issues, CAR-T cell therapy in T-ALL remains challenging due to the shared antigen expression between malignant and healthy T cells. This can result in CAR-T cell fratricide, T cell aplasia, and the potential for blast contamination during CAR-T cell manufacturing. Recently, CAR-T cells have been described that target non-pan-T antigens, absent on healthy T cells but expressed on specific T-ALL subsets. These antigens include CD1a ( NCT05679895 ), which is expressed in cortical T-ALL, and CCR9. We show that CCR9 is expressed on >70% of T-ALL patients (132/180) and is maintained at relapse, with a safe expression profile in healthy hematopoietic and non-hematopoietic tissues. Further analyses showed that dual targeting of CCR9 and CD1a could benefit ~86% of patients with T-ALL, with a greater blast coverage than single CAR-T cell treatments. We therefore developed, characterized, and preclinically validated a novel humanized CCR9-specific CAR with robust and specific antileukemic activity as a monotherapy in vitro and in vivo against cell lines, primary T-ALL samples, and patient-derived xenografts. Importantly, CCR9/CD1a dual-targeting CAR-T cells showed higher efficacy than single-targeting CAR-T cells, particularly in T-ALL cases with phenotypically heterogeneous leukemic populations. Dual CCR9/CD1a CAR-T therapy may prevent T cell aplasia and obviate the need for allogeneic transplantation and regulatory-challenging genome engineering approaches in T-ALL.