COVID-19 affects millions of patients worldwide, with clinical presentation ranging from isolated thrombosis to acute respiratory distress syndrome (ARDS) requiring ventilator support. Neutrophil extracellular traps (NETs) originate from decondensed chromatin released to immobilize pathogens, and they can trigger immunothrombosis. We studied the connection between NETs and COVID-19 severity and progression. We conducted a prospective cohort study of COVID-19 patients (n = 33) and age- and sex-matched controls (n = 17). We measured plasma myeloperoxidase (MPO)-DNA complexes (NETs), platelet factor 4, RANTES, and selected cytokines. Three COVID-19 lung autopsies were examined for NETs and platelet involvement. We assessed NET formation ex vivo in COVID-19 neutrophils and in healthy neutrophils incubated with COVID-19 plasma. We also tested the ability of neonatal NET-inhibitory factor (nNIF) to block NET formation induced by COVID-19 plasma. Plasma MPO-DNA complexes increased in COVID-19, with intubation (P < .0001) and death (P < .0005) as outcome. Illness severity correlated directly with plasma MPO-DNA complexes (P = .0360), whereas Pao2/fraction of inspired oxygen correlated inversely (P = .0340). Soluble and cellular factors triggering NETs were significantly increased in COVID-19, and pulmonary autopsies confirmed NET-containing microthrombi with neutrophil-platelet infiltration. Finally, COVID-19 neutrophils ex vivo displayed excessive NETs at baseline, and COVID-19 plasma triggered NET formation, which was blocked by nNIF. Thus, NETs triggering immunothrombosis may, in part, explain the prothrombotic clinical presentations in COVID-19, and NETs may represent targets for therapeutic intervention.

Small cell lung cancer (SCLC) is widely considered to be a tumor of pulmonary neuroendocrine cells; however, a variant form of this disease has been described that lacks neuroendocrine features. Here, we applied domain-focused CRISPR screening to human cancer cell lines to identify the transcription factor (TF) POU2F3 (POU class 2 homeobox 3; also known as SKN-1a/OCT-11) as a powerful dependency in a subset of SCLC lines. An analysis of human SCLC specimens revealed that POU2F3 is expressed exclusively in variant SCLC tumors that lack expression of neuroendocrine markers and instead express markers of a chemosensory lineage known as tuft cells. Using chromatin- and RNA-profiling experiments, we provide evidence that POU2F3 is a master regulator of tuft cell identity in a variant form of SCLC. Moreover, we show that most SCLC tumors can be classified into one of three lineages based on the expression of POU2F3, ASCL1, or NEUROD1. Our CRISPR screens exposed other unique dependencies in POU2F3-expressing SCLC lines, including the lineage TFs SOX9 and ASCL2 and the receptor tyrosine kinase IGF1R (insulin-like growth factor 1 receptor). These data reveal POU2F3 as a cell identity determinant and a dependency in a tuft cell-like variant of SCLC, which may reflect a previously unrecognized cell of origin or a trans-differentiation event in this disease.

Abstract Many cancers recruit monocytes/macrophages and polarize them into tumor-associated macrophages (TAMs). TAMs promote tumor growth and metastasis and inhibit cytotoxic T cells. Yet, macrophages can also kill cancer cells after polarization by e.g. , lipopolysaccharide (LPS, a bacteria-derived toll-like receptor 4 [TLR4] agonist) and interferon gamma (IFNγ). They do so via nitric oxide (NO), generated by inducible NO synthase (iNOS). Altering the polarization of macrophages could therefore be a strategy for controlling cancer. Here, we show that monophosphoryl lipid A (MPLA, a derivative of LPS) with IFNγ activated macrophages isolated from metastatic pleural effusions of breast cancer patients to kill the corresponding patients’ cancer cells in vitro . Importantly, intratumoral injection of MPLA with IFNγ not only controlled local tumor growth but also reduced metastasis in mouse models of luminal and triple negative breast cancers. Furthermore, intraperitoneal administration of MPLA with IFNγ reprogrammed peritoneal macrophages, suppressed metastasis, and enhanced the response to chemotherapy in the ID8-p53 −/− ovarian carcinoma mouse model. The combined MPLA+IFNγ treatment reprogrammed the immunosuppressive microenvironment to be immunostimulatory by recruiting leukocytes, stimulating type I interferon signaling, decreasing tumor-associated (CD206 + ) macrophages, increasing tumoricidal (iNOS + ) macrophages, and activating cytotoxic T cells through macrophage-secreted interleukin 12 (IL-12) and tumor necrosis factor α (TNFα). Both macrophages and T cells were critical for the anti-metastatic effects of MPLA+IFNγ. MPLA and IFNγ are already used individually in clinical practice, so our strategy to engage the anti-tumor immune response, which requires no knowledge of unique tumor antigens, may be ready for near-future clinical testing.

Abstract Breast tumor‐initiating cells (BTICs) of triple‐negative breast cancer (TNBC) tissues actively repair DNA and are resistant to treatments including chemotherapy, radiotherapy, and targeted therapy. Herein, it is found that a previously reported secreted protein, sclerostin domain containing 1 (SOSTDC1), is abundantly expressed in BTICs of TNBC cells and positively correlated with a poor patient prognosis. SOSTDC1 knockdown impairs homologous recombination (HR) repair, BTIC maintenance, and sensitized bulk cells and BTICs to Olaparib. Mechanistically, following Olaparib treatment, SOSTDC1 translocates to the nucleus in an importin‐α dependent manner. Nuclear SOSTDC1 interacts with the N‐terminus of the nucleoprotein, chromatin helicase DNA‐binding factor (CHD1), to promote HR repair and BTIC maintenance. Furthermore, nuclear SOSTDC1 bound to β‐transducin repeat‐containing protein (β‐TrCP) binding motifs of CHD1 is found, thereby blocking the β‐TrCP‐CHD1 interaction and inhibiting β‐TrCP‐mediated CHD1 ubiquitination and degradation. Collectively, these findings identify a novel nuclear SOSTDC1 pathway in regulating HR repair and BTIC maintenance, providing insight into the TNBC therapeutic strategies.

Abstract Exposure to pathogens throughout a lifetime influences immunity and organ function. Here, we explored how the systemic host-response to bacterial urinary tract infection (UTI) induces tissue-specific alterations to the mammary gland. Utilizing a combination of histological tissue analysis, single cell RNA sequencing and flow cytometry, we identified that mammary tissue from UTI-bearing mice display collagen deposition, enlarged ductal structures, ductal hyperplasia with atypical epithelial transcriptomes and altered immune composition. Bacterial cells were absent in the mammary tissue and blood of UTI-bearing mice, therefore, alterations to the distal mammary tissue were mediated by the systemic host response to local infection. Furthermore, broad spectrum antibiotic treatment resolved the infection and restored mammary cellular and tissue homeostasis. Systemically, unresolved UTI correlated with increased plasma levels of the metalloproteinase inhibitor, TIMP1, which controls extracellular matrix (ECM) remodeling and neutrophil function. Treatment of nulliparous and post-lactation UTI-bearing female mice with a TIMP1 neutralizing antibody, or broad-spectrum antibiotic, prevented mammary collagen deposition, thus providing evidence for an unexpected link between the systemic host response during UTI and mammary alterations. Summary The systemic response during urinary tract infection induces TIMP1-driven collagen deposition specifically into the mammary gland.

C-C chemokine receptor type 2 (CCR2) is expressed on monocytes and facilitates their recruitment to tumors. Though breast cancer cells also express CCR2, its functions in these cells are unclear. We found that Ccr2 deletion in cancer cells led to reduced tumor growth and ∼2-fold longer survival in an orthotopic, isograft breast cancer mouse model. Deletion of Ccr2 in cancer cells resulted in multiple alterations associated with better immune control: increased infiltration and activation of cytotoxic T lymphocytes (CTLs) and CD103+ cross-presenting dendritic cells (DCs), as well as upregulation of MHC class I and downregulation of checkpoint regulator PD-L1 on the cancer cells. Pharmacological or genetic targeting of CCR2 increased cancer cell sensitivity to CTLs and enabled the cancer cells to induce DC maturation toward the CD103+ subtype. Consistently, Ccr2−/− cancer cells did not induce immune suppression in Batf3−/− mice lacking CD103+ DCs. Our results establish that CCR2 signaling in cancer cells can orchestrate suppression of the immune response.Summary C-C chemokine receptor type 2 (CCR2) expressed on monocytes facilitates their recruitment to tumors. Here, CCR2 signaling in cancer cells is shown to suppress immune control of tumors, in part by reducing CD103+ dendritic cell recruitment.* BMDC : bone marrow-derived dendritic cells CCL2 : C-C chemokine ligand 2 CCR2 : C-C chemokine receptor type 2 chOVA : mCherry-ovalbumin CTL : cytotoxic T lymphocyte DC : dendritic cell dLN : draining lymph node FISH : Fluorescence in situ hybridization G-CSF : granulocyte colony-stimulating factor GM-CSF : granulocyte-macrophage colony-stimulating factor IACUC : Institutional Animal Care and Use Committee ISH : in situ hybridization IFN-γ : interferon gamma LAMP-1 : lysosomal-associated membrane protein 1 MDSC : myeloid-derived suppressor cell MHC : major histocompatibility complex MMTV : mouse mammary tumor virus PD-L1 : programmed cell death ligand 1 PFA : paraformaldehyde PyMT : polyoma middle T RPKM : reads per kilobase million RPMI : Roswell Park Memorial Institute TCGA : The Cancer Genome Atlas TCR : T cell receptor TUNEL : terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labelling