Abstract Changes in the human gastrointestinal microbiome are associated with several diseases. To infer causality, experiments in representative models are essential, but widely used animal models exhibit limitations. Here we present a modular, microfluidics-based model (HuMiX, human–microbial crosstalk), which allows co-culture of human and microbial cells under conditions representative of the gastrointestinal human–microbe interface. We demonstrate the ability of HuMiX to recapitulate in vivo transcriptional, metabolic and immunological responses in human intestinal epithelial cells following their co-culture with the commensal Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) grown under anaerobic conditions. In addition, we show that the co-culture of human epithelial cells with the obligate anaerobe Bacteroides caccae and LGG results in a transcriptional response, which is distinct from that of a co-culture solely comprising LGG. HuMiX facilitates investigations of host–microbe molecular interactions and provides insights into a range of fundamental research questions linking the gastrointestinal microbiome to human health and disease.

Abstract By binding to multiple antigens simultaneously, multispecific antibodies are expected to substantially improve both the activity and long-term efficacy of antibody-based immunotherapy. Immune cell engagers, a subclass of antibody-based constructs, consist of engineered structures designed to bridge immune effector cells to their target, thereby redirecting the immune response toward the tumor cells or infected cells. The increasing number of recent clinical trials evaluating immune cell engagers reflects the important role of these molecules in new therapeutic approaches for cancer and infections. In this review, we discuss how different immune cell types (T and natural killer lymphocytes, as well as myeloid cells) can be bound by immune cell engagers in immunotherapy for cancer and infectious diseases. Furthermore, we explore the preclinical and clinical advancements of these constructs, and we discuss the challenges in translating the current knowledge from cancer to the virology field. Finally, we speculate on the promising future directions that immune cell engagers may take in cancer treatment and antiviral therapy.

Abstract HIV-1 persists in viral reservoirs of latently infected CD4 + T cells containing integrated replication-competent viral DNA. Combined Antiretroviral Therapy (cART) does not eradicate HIV-1 reservoirs and treatment interruption will ultimately lead to viral load rebound. HIV-1 infection dramatically reduces the proportion of functional NK cell subsets and increases the expression of the checkpoint inhibitors NKG2A and KIR2DL. In this regard, we developed novel recombinant molecules combining multimers of the IL-15/IL-15Rα complex with the single-chain fragment variables (scFvs) of NKG2A or KIR2DL, and named them as Natural killer activating Multimeric immunotherapeutic compleXes (NaMiX). NaMiX significantly improved the cytotoxic activity of NK cells against HIV-1 positive ACH-2 cells and resistant Raji cancer cells by increasing their degranulation capacity, release of granzyme B, perforin and IFN-γ expression. Targeting the NKG2A receptor had a stronger effect compared to the targeting of the KIR2DL receptor due to its higher expression on NK cells. In a viral inhibition assay using CD4 + T cells from HIV-1 positive patients under cART, NaMiX initially increased viral replication which was subsequently inhibited by stimulated NK cells. In humanized NSG tg-huIL-15 mice showing functional NK cells, we observed enhanced activation, degranulation and killing by NK cells from the spleen of mice treated with anti-NKG2A NaMiX compared to the cells of control mice previously infected with HIV-1 and treated with cART. Although NaMiX did not delay viral load rebound after treatment interruption in a first attempt, it tend to decrease total HIV-1 DNA in the lungs of the mice. Blocking the inhibitory receptor NKG2A in combination with targeted multimers of IL-15 on NK cells could therefore be a promising immunotherapeutic strategy towards HIV-1 functional cure.

The clinical phase 1 study (NCT03773393) of the T regulatory (Treg) cell product CK0801 in nine patients with bone marrow failure syndromes reported by Kadia et al.1 in this issue of NEJM Evidence fits well into the current immunotherapy era. These cells, brought to the forefront by Shimon Sakaguchi two decades ago, constitute a subpopulation of CD4+ T cells characterized by the surface expression of the alpha chain of the interleukin-2 receptor, CD25, the inhibitory molecule CTLA-4, and the intracellular transcription factor FoxP3.2 They control, under healthy conditions and through several mechanisms, expansion and function of other immune cells, such as effector T cells and natural killer cells.

Abstract Since the emergence of SARS-CoV-2 Omicron BA.1 and BA.2, several Omicron sublineages have emerged, supplanting their predecessors. BA.5 is the current dominant sublineage. Here we compared the neutralization of Omicron sublineages BA.1, BA.2, BA.4 and BA.5 by human sera collected from individuals who were infected with the ancestral B.1 (D614G) strain, vaccinated (3 doses), or with hybrid immunity from vaccination (2 doses) followed by pre-Omicron breakthrough infection (BTI) with Gamma or Delta. All Omicron sublineages exhibited extensive escape from all sera compared to the ancestral B.1 strain and to Delta, albeit to different levels depending on the origin of the sera. Convalescent sera were unable to neutralize BA.1, and partly neutralized BA.2, BA.4 and BA.5. Vaccinee sera partly neutralized BA.2, but BA.1, BA.4 and BA.5 evaded neutralizing antibodies. BTI sera were either non-neutralizing or partially neutralizing. In this case, they had similar neutralizing ability against all Omicron sublineages. Despite similar levels of anti-Spike and anti-Receptor Binding Domain (RBD) antibody in all groups, BTI sera had the highest cross-neutralizing ability against all Omicron sublineages and convalescent sera were the least neutralizing. The NT50:antibody titer ratio, which reflects antibody avidity, was significantly higher in sera from BTI patients compared to convalescent sera, underscoring qualitative differences in antibodies elicited by infection alone and by vaccination. Together these findings highlight the importance of vaccination to trigger highly cross-reactive antibodies that neutralize phylogenetically and antigenically distant strains, and suggest that immune imprinting by first generation vaccines may restrict, but not abolish cross-neutralization.

Abstract Background Directing selective complement activation towards tumor cells is an attractive strategy to promote their elimination. We have generated Complement-activating Multimeric immunotherapeutic compleXes (CoMiX) that selectively stimulate the alternative pathway using Factor H Related protein 4 (FHR4) or the classical complement pathways using triple Fc dimers on HER2-expressing tumor cells. Methods We used the C4bp C-terminal-α-/β-chain multimerising scaffolds to generate CoMiX-FHR4 and CoMiX-Fc with 2 different V H H anti-HER2, V H H(T) and V H H(P), recognising trastuzumab-or pertuzumab-competing HER2 epitopes, respectively: FHR4/V H H(T), FHR4/V H H(P), V H H(T)/Fc, V H H(P)/Fc. The different CoMiX were compared in vitro for C3b and C5b9 depositions, complement-dependent cytotoxicity, and their ability to activate NK cells and phagocytosis by macrophages using one-way ANOVA and post-hoc Tukey’s tests. We further explored their therapeutic efficacy in vivo on human BT474 breast cancer xenografts established in NUDE mice, when used individually or in combination, as compared to trastuzumab or pertuzumab. Results FHR4/V H H(T) and FHR4/V H H(P) led to the highest C3b and C5b9 depositions and CDC, both individually and in combinations on BT474 tumor cells (p< 0.0001) surpassing the very low complement activating capacity of trastuzumab and pertuzumab. CoMiX-Fc showed NK cell activation and complement-mediated BT474 phagocytosis by M2 macrophages. In the xenograft model, CoMiX-FHR4 molecules reduced the tumor volume by a factor of 7.33 compared to the PBS control. V H H(T)/Fc had no effect on tumor growth, while V H H(P)/Fc led to a 2.75-times tumor volume reduction that was higher than pertuzumab (p< 0.01). Trastuzumab and its combination with pertuzumab remained the most potent regimen, alone or in combination, to completely inhibit tumor growth. CoMiX-FHR4, CoMiX-Fc and C3b deposition were visualized as soon as one hour after injection resulting in a massive homogeneous complement deposit 6 hours after injection. Interestingly, CoMiX-FHR4 significantly reduced the growth of trastuzumab-resistant cancer cells in contrast to trastuzumab and induced a large NK cell infiltration into the tumor. Conclusions CoMiX-FHR4 and CoMiX V H H(P)/Fc significantly inhibit tumor growth through complement activation, NK cells infiltration, and phagocytosis by macrophages. CoMiX-FHR4 proteins delay xenograft growth of BT474 cells resistant to trastuzumab and could thus be an attractive approach when resistance to antibody emerges. Key messages What is already known on this topic Complement activation represents a substantial part of the overall biological activity of few therapeutic antibodies used in cancer immunotherapy. Factor H-related protein 4 can activate complement by serving as a platform for the assembly of alternative pathway C3 convertase by competing with factor H for C3b binding. We previously showed that multimeric recombinant proteins displaying the FHR4 complement effector moiety and a nanobody anti-HER2 targeting moiety selectively direct the activation of the complement alternative pathway on HER2-expressing tumor cells, leading to subsequent cell destruction through direct cell lysis or through the activation of host effector cells. What this study adds We used in the current work a novel complement-directed tumor cell distruction strategy in vivo . We showed that CoMiX-FHR4 and CoMiX-Fc (based on triple Fc dimers), targeting HER2-positive breast tumor cells, inhibit tumor growth in a model of BT474 xenograft in NUDE mice by stimulating complement activation, BT474 death, NK cell activation, and phagocytosis of tumor cells by macrophages. CoMiX-FHR4 remain efficient in xenografts of BT474 cells resistant to trastuzumab. How this study might affect research, practice or policy We demonstrate for the first time that directed complement activation on tumor cells is an alternative to therapeutic antibodies which is particularly promising when resistance to standard-of-care treatment occurs.

Abstract Background HIV-1 infection results in the activation of inflammasome involving NLRP3, IFI16, caspase-1 and release of IL-1 β and IL-18. Early inflammasome activation may facilitate viral spread and establishment of the viral reservoir. We evaluated the effect of the caspase-1 inhibitor VX-765 on virological and immunological parameters after HIV-1 infection in humanized mice. Methods NSG mice were engrafted with human CD34 + hematopoietic stem cells and were infected with HIV-1 JRCSF. 15 mice were first sacrificed serially to investigate kinetics of the HIV-1 related inflammasome activation. Infected mice (n=24) were then treated with VX-765 or vehicle from day 1 post infection for 21 days. Blood and organs were collected at different time points, and analysed for inflammasome genes expression, cytokines levels, viral load, CD4 cell count, and total HIV-1 DNA. Results Expression of caspase-1, NLRP3 and IL1-β was increased in lymph nodes and bone marrow on day 1 and 3 post infection (mean fold change (FC) of 2.08, 3.23, and 6.05, p< 0.001 respectively between day 1 and 3). IFI16 expression peaked at D24 in lymph node and bone marrow (FC 1.49 and 1.64, p<0.05) and coincides with increased IL-18 levels in plasma (6.89 vs. 83.19 pg/ml, p=0.004). AIM2 and IFI16 expression correlated with increased viral load in tissues (p<0.005 for the spleen) and loss of CD4 + T cells percentage in blood (p<0.0001 for the spleen). Treatment with VX-765 significantly reduced TNF-α at day 11 (0.47 vs. 2.2 pg/ml, p=0.045), IL-18 at day 22 (7.8 vs 23.2 pg/ml, p=0.04), CD4 + T cells (44.3% vs 36,7%, p=0.01) and the CD4/CD8 ratio (0.92 vs 0.67, p=0.005) in plasma. Importantly, viral load (4.26 vs. 4.89 log 10 copies/ml, p=0.027) and total HIV-1 DNA (1 054 vs. 2 889 copies /10 6 cells, p=0.029) were decreased in VX-765-treated mice as compared to vehicle-treated mice. Discussion we report here an early inflammasome activation before detectable viral dissemination in humanized mice. We demonstrated that targeting inflammasome activation early after HIV-1 infection may represent a potential therapeutic strategy to prevent CD4 + T cell depletion as well as to reduce immune activation, viral load and the HIV-1 reservoir formation.