The expression of co-inhibitory receptors, such as CTLA-4 and PD-1, on effector T cells is a key mechanism for ensuring immune homeostasis. Dysregulated expression of co-inhibitory receptors on CD4+ T cells promotes autoimmunity, whereas sustained overexpression on CD8+ T cells promotes T cell dysfunction or exhaustion, leading to impaired ability to clear chronic viral infections and diseases such as cancer1,2. Here, using RNA and protein expression profiling at single-cell resolution in mouse cells, we identify a module of co-inhibitory receptors that includes not only several known co-inhibitory receptors (PD-1, TIM-3, LAG-3 and TIGIT) but also many new surface receptors. We functionally validated two new co-inhibitory receptors, activated protein C receptor (PROCR) and podoplanin (PDPN). The module of co-inhibitory receptors is co-expressed in both CD4+ and CD8+ T cells and is part of a larger co-inhibitory gene program that is shared by non-responsive T cells in several physiological contexts and is driven by the immunoregulatory cytokine IL-27. Computational analysis identified the transcription factors PRDM1 and c-MAF as cooperative regulators of the co-inhibitory module, and this was validated experimentally. This molecular circuit underlies the co-expression of co-inhibitory receptors in T cells and identifies regulators of T cell function with the potential to control autoimmunity and tumour immunity. A module of co-inhibitory T cell receptors, driven by the cytokine IL-27, is identified in mice that is regulated by the transcription factors PRDM1 and c-MAF.

Interleukin-27 (IL-27) is an immunoregulatory cytokine that suppresses inflammation through multiple mechanisms, including induction of IL-10, but the transcriptional network mediating its diverse functions remains unclear. Combining temporal RNA profiling with computational algorithms, we predict 79 transcription factors induced by IL-27 in T cells. We validate 11 known and discover 5 positive (Cebpb, Fosl2, Tbx21, Hlx, and Atf3) and 2 negative (Irf9 and Irf8) Il10 regulators, generating an experimentally refined regulatory network for Il10. We report two central regulators, Prdm1 and Maf, that cooperatively drive the expression of signature genes induced by IL-27 in type 1 regulatory T cells, mediate IL-10 expression in all T helper cells, and determine the regulatory phenotype of colonic Foxp3+ regulatory T cells. Prdm1/Maf double-knockout mice develop spontaneous colitis, phenocopying ll10-deficient mice. Our work provides insights into IL-27-driven transcriptional networks and identifies two shared Il10 regulators that orchestrate immunoregulatory programs across T helper cell subsets.

Identifying signals in the tumor microenvironment (TME) that promote CD8+ T cell dysfunction can inform improved therapeutic approaches for cancer. Here, we identify that Nr3c1, the gene encoding the glucocorticoid receptor (GR), is highly expressed in dysfunctional CD8+ tumor-infiltrating lymphocytes (TILs). The GR transactivates expression of multiple checkpoint receptors and loss of GR in CD8+ T cells limits dysfunctional phenotype in CD8+ TILs resulting in improved tumor growth control. We show that glucocorticoids can be produced in the TME and that they co-operate with the immunosuppressive cytokine IL-27 to promote the dysfunction gene program in CD8+ T cells. The presence of the glucocorticoid + IL27 signature in CD8+ TILs correlates with failure to respond to checkpoint blockade in melanoma patients, highlighting the relevance of this immunoregulatory glucocorticoid-cytokine circuit in tumor tissue.

Abstract Despite tremendous advances in oncology, metastatic triple-negative breast cancer remains difficult to treat and manage with established therapies. Here, we show in mice with orthotopic triple-negative breast tumors that alternating (100 kHz), and low intensity (<1 mV/cm) induced electric fields (iEFs) significantly reduced primary tumor growth and distant lung metastases. Non-contact iEF treatment can be delivered safely and non-invasively in vivo via a hollow, rectangular solenoid coil. We discovered that iEF treatment enhances anti-tumor immune responses at both the primary breast and secondary lung sites. In addition, iEF reduces immunosuppressive TME by reducing effector CD8+ T cell exhaustion and the infiltration of immunosuppressive immune cells. Furthermore, iEF treatment reduced lung metastasis by increasing CD8+ T cells and reducing immunosuppressive Gr1+ neutrophils in the lung microenvironment. We also observed that iEFs reduced the metastatic potential of cancer cells by inhibiting epithelial-to-mesenchymal transition. By introducing a non-invasive and non-toxic electrotherapeutic for inhibiting metastatic outgrowth and enhancing anti-tumor immune response in vivo, treatment with iEF technology could add to a paradigm-shifting strategy for cancer therapy.