Classical dendritic cells (cDCs) are rare sentinel cells specialized in the regulation of adaptive immunity. Modeling cDC development is both crucial to study cDCs and harness their potential in immunotherapy. Here we addressed whether cDCs could differentiate in response to trophic cues delivered by mesenchymal components of the hematopoietic niche where they physiologically develop and maintain. We found that expression of the membrane bound form of human FLT3L and SCF together with CXCL12 in a bone marrow mesenchymal stromal cell line is sufficient to induce the contact-dependent specification of both type 1 and type 2 cDCs from CD34+ hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs). Engraftment of these engineered mesenchymal stromal cells (eMSCs) together with CD34+ HSPCs creates an in vivo synthetic niche in the dermis of immunodeficient mice. Cell-to-cell contact between HSPCs and stromal cells within these organoids drive the local specification of cDCs and CD123+AXL+CD327+ pre/AS-DCs. cDCs generated in vivo display higher levels of resemblance with human blood cDCs unattained by in vitro generated subsets. Altogether, eMSCs provide a novel and unique platform recapitulating the full spectrum of cDC subsets enabling their functional characterization in vivo.

Abstract Cross-presentation by type 1 cDCs (cDC1) is critical to induce and sustain antitumoral CD8 T cell responses to model antigens, in various tumor settings. However, the impact of cross-presenting cDC1 and the potential of DC-based therapies in tumors carrying varied levels of bona-fide neoantigens (neoAgs) remains unclear. Here we generated a non-small cell lung cancer model with distinct ranges of TMB and MHC-I neoepitopes to test immunogenicity and response to Flt3L+αCD40 (DC-therapy). We found that cDC1 are required to broaden the pattern of CD8 responses to basal and acquired neoAgs and DC-therapy strongly inhibits the growth of TMB high tumors. In contrast, TMB low tumors induce weaker responses that are not sufficient to block progression. scRNA transcriptional analysis, immune profiling and functional assays show that DC-therapy triggers the accumulation of lung cDC1 with increased immunostimulatory properties and CD8 T cells with enhanced cytotoxic functions and reduced exhaustion, most prominently in neoAgs high tumors. We conclude that boosting cDC1 activity is critical to broaden the diversity of anti-tumoral CD8 T cell responses and to leverage neoAgs content for therapeutic advantage.

Receptors for the Fc fragment of immunoglobulin G (FcyRs) are critical in the defense against pathogens and in monoclonal antibody-based therapies. When activated by immune complexes or opsonized particles, FcyRs are endocytosed. Components of the endocytosis machinery are used during autophagy, a process which is triggered by starvation or by activation of specific receptors. In this work, we demonstrate that activation of FcyRs initiates autophagy, characterized by formation of p62 protein puncta and activation of ULK1, a major component of the autophagy initiation complex. Autophagy induction downstream of FcyRs activation involves the protein phosphatase Pp2a and its enzymatic activity, as demonstrated by in situ protein labeling. In animal models in which autophagy was inactivated or enhanced in myeloid cells, autophagy negatively regulates pro-inflammatory cytokine production downstream of FcyRs receptors, while being required for FcyRs -mediated antibody-induced cell phagocytosis and myeloid cell survival. Our results suggest that, for antibody-based therapeutic strategies that target the activation of FcyRs, an additional level of control can be obtained by manipulation of autophagy.