Immune sensing of DNA is critical for antiviral immunity but can also trigger autoimmune diseases such as lupus erythematosus (LE). Here we have provided evidence for the involvement of a damage-associated DNA modification in the detection of cytosolic DNA. The oxidized base 8-hydroxyguanosine (8-OHG), a marker of oxidative damage in DNA, potentiated cytosolic immune recognition by decreasing its susceptibility to 3′ repair exonuclease 1 (TREX1)-mediated degradation. Oxidizative modifications arose physiologically in pathogen DNA during lysosomal reactive oxygen species (ROS) exposure, as well as in neutrophil extracellular trap (NET) DNA during the oxidative burst. 8-OHG was also abundant in UV-exposed skin lesions of LE patients and colocalized with type I interferon (IFN). Injection of oxidized DNA in the skin of lupus-prone mice induced lesions that closely matched respective lesions in patients. Thus, oxidized DNA represents a prototypic damage-associated molecular pattern (DAMP) with important implications for infection, sterile inflammation, and autoimmunity.

Despite the discovery of heterotrimeric αβγ G proteins ∼25 years ago, their selective perturbation by cell-permeable inhibitors remains a fundamental challenge. Here we report that the plant-derived depsipeptide FR900359 (FR) is ideally suited to this task. Using a multifaceted approach we systematically characterize FR as a selective inhibitor of Gq/11/14 over all other mammalian Gα isoforms and elaborate its molecular mechanism of action. We also use FR to investigate whether inhibition of Gq proteins is an effective post-receptor strategy to target oncogenic signalling, using melanoma as a model system. FR suppresses many of the hallmark features that are central to the malignancy of melanoma cells, thereby providing new opportunities for therapeutic intervention. Just as pertussis toxin is used extensively to probe and inhibit the signalling of Gi/o proteins, we anticipate that FR will at least be its equivalent for investigating the biological relevance of Gq.

Abstract Infiltration of human melanomas with cytotoxic immune cells correlates with spontaneous type I IFN activation and a favorable prognosis. Therapeutic blockade of immune-inhibitory receptors in patients with preexisting lymphocytic infiltrates prolongs survival, but new complementary strategies are needed to activate cellular antitumor immunity in immune cell–poor melanomas. Here, we show that primary melanomas in Hgf-Cdk4R24C mice, which imitate human immune cell–poor melanomas with a poor outcome, escape IFN-induced immune surveillance and editing. Peritumoral injections of immunostimulatory RNA initiated a cytotoxic inflammatory response in the tumor microenvironment and significantly impaired tumor growth. This critically required the coordinated induction of type I IFN responses by dendritic, myeloid, natural killer, and T cells. Importantly, antibody-mediated blockade of the IFN-induced immune-inhibitory interaction between PD-L1 and PD-1 receptors further prolonged the survival. These results highlight important interconnections between type I IFNs and immune-inhibitory receptors in melanoma pathogenesis, which serve as targets for combination immunotherapies. Significance: Using a genetically engineered mouse melanoma model, we demonstrate that targeted activation of the type I IFN system with immunostimulatory RNA in combination with blockade of immune-inhibitory receptors is a rational strategy to expose immune cell–poor tumors to cellular immune surveillance. Cancer Discov; 4(6); 674–87. ©2014 AACR. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 621

SUMMARY Cardiac injury and dysfunction occur in COVID-19 patients and increase the risk of mortality. Causes are ill defined, but could be direct cardiac infection and/or inflammation-induced dysfunction. To identify mechanisms and cardio-protective drugs, we use a state-of-the-art pipeline combining human cardiac organoids with phosphoproteomics and single nuclei RNA sequencing. We identify an inflammatory ‘cytokine-storm’, a cocktail of interferon gamma, interleukin 1β and poly(I:C), induced diastolic dysfunction. Bromodomain-containing protein 4 is activated along with a viral response that is consistent in both human cardiac organoids and hearts of SARS-CoV-2 infected K18-hACE2 mice. Bromodomain and extraterminal family inhibitors (BETi) recover dysfunction in hCO and completely prevent cardiac dysfunction and death in a mouse cytokine-storm model. Additionally, BETi decreases transcription of genes in the viral response, decreases ACE2 expression and reduces SARS-CoV-2 infection of cardiomyocytes. Together, BETi, including the FDA breakthrough designated drug apabetalone, are promising candidates to prevent COVID-19 mediated cardiac damage.

Abstract Post brain colonization, cancer cells may adhere to and spread along the abluminal surface of the vasculature providing advantageous access to oxygen, nutrients, and vessel-derived paracrine factors. For example, brain-tropic melanoma cells are well-known to invade along or within blood vessels at the invasive front, but the molecular mechanisms that guide this process are not well-characterized. We have used melanoma cells of different phenotypic states (melanocytic versus mesenchymal) to characterize different modes of perivascular invasion in the brain. We find that Sox9 hi mesenchymal state melanoma cells undergo pericyte-like spreading along brain blood vessels via a Snail1-dependent process; in contrast, Sox10 hi melanocytic state melanoma form proliferative, perivascular clusters. Snai1 deletion in mesenchymal-state melanoma cells diminishes Tgfβ-induced expression of Pdgfrβ which impairs Tgfβ/Pdgf ligand-driven motility along the brain microvasculature and dramatically reduces perivascular dispersal of melanoma cells throughout the brain post-colonization. These data suggest that, depending on their transcriptional/phenotypic state, some melanoma cells may appropriate signals that typically mediate endothelial cell:pericyte cross talk as an adaptive mechanism for maintaining vessel proximity and motility within the brain microenvironment.

ABSTRACT Neutrophils infiltrate most solid tumors and their presence is usually correlated with suppression of anti-tumor responses, metastasis and poor prognosis. Here we used microbial bioparticles administered into the tumor microenvironment to transform neutrophils into anti-tumor effectors. Microbially activated neutrophils acquired an effector phenotype associated with pathogen killing and lost vascular endothelial growth factor expression associated with tumor growth and metastasis. They became the dominant immune cell infiltrating the tumor and inhibited tumor growth. Using intravital two-photon microscopy microbially activated neutrophils could be seen forming close contacts with tumor cells resulting in tumor tissue remodeling and tumor cell death. Thus, microbial bioparticle treatment can endow neutrophils with anti-tumor properties, suggesting that neutrophil plasticity in cancer could be exploited for tumor killing. These data highlight a pathway for the rational development of neutrophil-based cancer therapy.